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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Coextruder, insbesondere für
Nahrungsmittel wie Teig und Füllung, welcher Extruder einen Mantel, welcher
eine Anzahl von Schneckengängen entsprechend der Anzahl der zu
coextrudierenden Materialien umhüllt, und einen Extruderkopf umfaßt, in welchem Extruder
die Schneckengänge koaxial und in der gemeinsamen Materialförderrichtung
nacheinander angebracht sind und das Vorderende eines hinteren
Schneckengangs mit einem sich innerhalb des voranliegenden Schneckengangs bzw. der
voranliegenden Schneckengänge befindlichen Kanal verbunden ist, wobei sich
der erwähnte Kanal bis zum Vorderende eines vorderen Schneckengangs
erstreckt.
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Coextrusion ist ein allgemein bekanntes Verfahren, welches verwendet wird,
wenn es gewünscht ist einen Gegenstand zu extrudieren, welcher über seinen
Querschnitt verschiedene Materialien umfaßt. Aus der Kunststoffindustrie ist es
daher bekannt, Profile zu coextrudieren, in welchen beispielsweise verschiedene
Teile des Profils unterschiedliche Härten aufweisen. Aus der
Nahrungsmittelindustrie ist es beispielsweise bekannt, Teigwaren, wie Canelloni, d. h. Teigrohre
mit Füllung, zu coextrudieren.
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In einigen der bekannten Maschinen zur Coextrusion werden gesonderte Extruder
zum Extrudieren der individuellen Materialien verwendet, welche von jedem ihrer
Extruder zu einem gemeinsamen Extruderkopf geführt werden, in welchem das
gewünschte Profil mit der gewünschten Materialverteilung zur Verfügung gestellt
wird.
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Es sind Extruder bekannt, in welchen die zwei Schneckengänge ineinander
angeordnet sind, siehe beispielsweise US-Patente Nr. 1 647 683, 2 764 780 und
2 769 201.
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Weiters ist aus dem US-Patent Nr. 1 265 853 eine Vorrichtung bekannt, welche
Vorrichtung aus zwei Extrudern besteht, die hintereinander angeordnet sind,
wobei der Auslaß von dem rückwärtigen Extruder koaxial durch das
Schneckenelement in dem vorderen Extruder zu dem Auslaß des letzteren geführt ist. Die
zwei Extruder sind durch ein Getriebe mittels einer einzelnen Kurbel bzw.
Handkurbel angetrieben. Es existieren keine Einrichtungen zur direkten Steuerung
bzw. Regelung des Verhältnisses zwischen der Menge an Material, die von den
zwei Extrudern ausgegeben wird.
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Der Gegenstand der Erfindung ist es, einen Extruder zur Coextrusion zur
Verfügung zu stellen, in welchem das Erfordernis zur Verwendung von gesonderten
Extrudern für die individuellen Materialien eliminiert ist, und wo eine Möglichkeit
besteht, das Verhältnis zwischen der extrudierten Menge der individuellen
Materialen einzustellen.
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Dies wird gemäß der Erfindung durch einen Extruder des Typs, der in der
Beschreibungseinleitung erwähnt ist, erreicht, welcher Extruder dadurch
gekennzeichnet ist, daß in einem einzelnen Schneckenelement für verschiedene
Materialien mehrere Schneckengänge vorhanden sind, und daß innerhalb des Mantels an
einer Schneckengangsstellung ein axial verstellbares Umkehrelement zur
gesteuerten Umleitung des extrudierten Materials angeordnet ist.
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In einer Ausbildung verläuft der Kanal von dem Punkt zur Verbindung mit dem
Vorderende des Schneckenganges hinter dem Eintritt des hinteren
Schneckengangs, wo der Kanal ebenfalls mit dem Schneckengang verbunden ist, rückwärts
und ein axial verlagerbares Element im Kanal umfaßt eine Wand, welche durch
axiale Verstellung bzw. Verschiebung für eine Verbindung des Vorderendes des
Schneckengangs mit dem nach vorne und/oder nach hinten gerichteten Teil des
Kanals adaptiert ist. Dadurch wird es möglich, das durch den Schneckengang
geförderte Material zurück zu dem Einlaß des Schneckengangs rückzuführen
bzw. umzuleiten, wodurch die Möglichkeit einer Steuerung der Menge des durch
den Schneckengang nach rückwärts geförderten Materials zur Verfügung gestellt
wird.
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In einer zweiten Ausbildung ist ein Schneckengang konisch zugespitzt und ein
entsprechend konisch zulaufender umgebender Mantelbereich ist relativ zu dem
Schneckengang axial verlagerbar. Hiedurch wird es möglich, den Spalt zwischen
den Windungen bzw. Gängen des Schneckenganges und dem umgebenden
Mantel einzustellen, wodurch es möglich wird, einen Teil des geförderten
Materials rückzuführen bzw. umzuleiten und folglich die aus dem Schneckengang
ausgetragene Materialmenge einzustellen.
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In einer weiteren Ausbildung ist der konische Mantelbereich gegen Rotation
relativ zu dem Gehäuse des Extruders fixiert und adaptiert, um axial mittels einer
Innenverschraubung verlagert zu werden, welche axial entweder relativ zu dem
Extrudergehäuse oder dem konischen Mantelbereich bewegbar ist und axial
relativ zu den anderen dieser zwei Elemente fixiert ist.
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Extrudierte Gegenstände, wie Teigwaren, werden normalerweise in Stücke einer
vorbestimmten Länge geschnitten, aus welchem Grund am Auslaß des
Extruderkopfes ein rotierendes Messer, das um eine Achse parallel zu den
Schneckengängen rotiert, zum Schneiden eines extrudierten Strangs vorgesehen ist. Dieses
Messer ist gemäß einer Ausbildung der Erfindung sichel- bzw. halbmondförmig,
um den bestmöglichen Schnitt zu erreichen.
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Ein Extruder, welcher gemäß einer Ausbildung der Erfindung für die Herstellung
von Ravioli gedacht ist, ist an dem Auslaß des Extruderkopfes mit einem
angetriebenen Paar von Rollen bzw. Walzen versehen, in welchem vorzugsweise
eine Rolle bzw. Walze kreisförmig-zylindrisch ist und die zweite Rolle
Ausnehmungen bzw. Vertiefungen in der Rollenoberfläche umfaßt. Gemäß dieser
Ausbildung der Erfindung ist das Rollenpaar verlagerbar in Richtung zu und von dem
Auslaß des Extruderkopfes festgelegt, wobei das Rollenpaar zu einer
Ruhestellung vorgespannt ist, wobei Sensormittel vorgesehen sind, um die Position
des Rollenpaares in bezug auf die Ruheposition abzutasten, und der Antrieb des
Rollenpaares adaptiert ist, um in Abhängigkeit von dieser Abtastung gesteuert
bzw. geregelt zu werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend mittels Ausbildungen unter Bezugnahme auf die
Zeichnung beschrieben, in welcher:
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Fig. 1 eine unterbrochene Schnittansicht durch einen Extruder gemäß der
Erfindung zeigt,
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Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II der Fig. 1 zeigt,
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Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III der Fig. 1 zeigt,
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Fig. 4 eine zweite Ausbildung eines konischen Mantelbereiches zeigt,
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Fig. 5 ein rotierendes Messer für das Schneiden der extrudierten Teigwaren
zeigt, und
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Fig. 6 eine Ausstattung für die Herstellung von Ravioli zeigt.
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Fig. 1 zeigt einen Extruder, der für die Herstellung von gefüllten Teigwaren
gedacht ist. Der Extruder umfaßt ein Gehäuse 1, bestehend aus zwei koaxialen
Rohren 1a, 1b, wo eine helixförmige Umfangsausnehmung bzw. -vertiefung 2 in
dem Rohr 1b ausgeführt wurde, um eine Kühlwasserleitung bzw. einen
Kühlwasserkanal mit einem Einlaßhahn 3 und einem Auslaßhahn 4 zu versehen. An
der Vorderseite des Extruders wurde eine zweite Kühlwasserleitung 5 mit einem
Einlaßhahn 6 vorgesehen.
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Ein Schneckenelement 7 erstreckt sich durch den Hauptteil der Länge des
Gehäuses 1. Dieses Schneckenglied 7 umfaßt zwei Schneckengänge 8 und 9. In
der Wand des Gehäuses 1 sind Einläße 10 und 11 für die Schneckengänge 8
bzw. 9 vorgesehen. Diese Einläße 10 und 11 sind in dem Boden von jedem ihrer
Einlaßreservoirs bzw. -behälter 12 und 13 für die zu extrudierenden Materialien
vorgesehen. Die Einlaßreservoirs 12 und 13 sind schematisch durch Trennwende
14 angezeigt. Der Extruder ist mit einem Extruderkopf 15 versehen, umfassend
den Vorderteil des Gehäuses 1. Der Extruderkopf umfaßt mehrere austauschbare
Teile und wird im Detail unten beschrieben.
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Der vordere Schneckengang 8 hat einen konischen druckaufbauenden Teil 16,
welcher durch einen entsprechend konischen Mantelbereich 17 umgeben ist,
welcher axial relativ zu dem Gehäuse 1 und dem Schneckenelement 7
verlagerbar ist. Die axiale Verlagerung des Mantelbereichs wird durch das Drehen einer
Innengewindeverbindung 18 erreicht. Die Verbindung ist mit einer inneren
Umfangsrille bzw. -nut 19 versehen, die drei Stifte 20 aufnimmt, welche Stifte
sich durch Längsschlitze durch das Gehäuse 1 erstrecken, um fest in den
Mantelbereich 17 einzugreifen. Das Gehäuse ist mit einem Außengewinde versehen,
welches dem Innengewinde der Verbindung bzw. Verschraubung 18 entspricht,
wodurch sich die Verbindung bei einem Rotieren nach vorwärts oder rückwärts
relativ zu dem Gehäuse 1 bewegt, und auf Grund der Tatsache, daß die Stifte 20
in der Rille 19 aufgenommen sind, der Mantelbereich 17 der axialen Bewegung
der Verschraubung 18 folgen wird.
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Ein zentraler Kanal 22 erstreckt sich durch den Hauptteil der Länge des
Schneckenelements 7, welcher Kanal bzw. welche Leitung an dem Vorderende des
Schneckenelements an dem Extruderkopf 15 mündet. Die Leitung bzw. der Kanal
22 hält ein Rohr 23, welches an den Enden durch Wände 24 und 25
geschlossen ist. Das Rohr 23 ist axial verlagerbar, jedoch gegen Rotation relativ zu dem
Schneckenelement 7 fixiert, und umfaßt an den Enden Öffnungen 26 und 27, die
zu der Wand des Kanals 22 gerichtet sind, welche Öffnungen gegenseitig bzw.
wechselseitig auf die selbe Weise wie Öffnungen 29 und 30 zwischen dem
hintersten Schneckengang 9 und dem Kanal 22 positioniert sind. Das Rohr 23 ist
axial in dem Schneckenelement 7 mittels einer Stange 31 verlagerbar bzw.
verschiebbar.
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Das Gehäuse 1 ist an dem Ende mittels eines Deckels 32 verschlossen, durch
welchen sich ein Übertragungsglied 33 und die Stange 31 erstrecken.
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Der Extruder funktioniert derart, daß der als eine Außenschicht in dem
fertiggestellten Produkt zur extrudierende Pastateig in den Einlaßaufnahmeraum 12
gegeben wird, von wo er durch den Einlaß 10 zu dem vorderen Schneckengang
8 in diesen Schneckengang eindringt und nach vorne zu dem Extruderkopf 15
gefördert wird. Auf seinem Weg passiert der Teig den druckaufbauenden Teil 16,
wo einerseits in dem Teig ein Druck aufgebaut wird und andererseits ein Teil des
Teigs durch Verlagern des Mantelbereichs 17 nach vorne rückgeführt werden
kann, wobei ein Spiel zwischen den Flanschen des Schneckenganges 8 und dem
Mantelbereich 17 vorgesehen ist, durch welchen Spielraum sich der Teig
zurückbewegen kann. Die Füllmasse, beispielsweise die Füllung, welche den
Innenbereich des fertiggestellten Produktes bilden soll, wird auf analoge Weise in das
Einlaßreservoir 13 eingebracht und dringt durch den Einlaß 11 nach unten in den
Schneckengang 9 und wird nach vorne durch die Drehung des
Schneckenelementes 7 geführt. Die Füllung wird zu der Öffnung 29 von dem
Schneckengang zu dem Kanal 22 und von hier durch den Kanal 22 zu dem Extruderkopf 15
geführt. Mittels des Rohres 23 und einer axialen Verlagerung desselben kann ein
größerer oder kleinerer Teil der zugeführten Füllung durch die Öffnung 26 durch
das Rohr 23 zu den Öffnungen 27 und 30 und hinaus in den Schneckengang 9
an der Einlaßöffnung 11 von dem Einlaßreservoir 13 geführt werden. Auf diese
Weise wird die geförderte bzw. transportierte Menge der Füllung gesteuert bzw.
geregelt.
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In dem Extruderkopf, welcher teilweise in Fig. 1 und teilweise in den Fig. 2 und
3 gezeigt ist, welche Querschnittansichten in bezug auf Fig. 1 sind, ist ein
Aufnahmerohr 34 für das von dem Kanal 22 kommende Material vorgesehen und
in dem Aufnahmerohr 34 ist ein Ausrichtungskreuz 35 für die Ausrichtung des
Materialstroms, der aus dem Kanal 22 kommt, vorgesehen. Das Aufnahmerohr
34 ist mittels eines Elementes 36 gehalten, das einen Gewindeflansch mit
Öffnungen für die Verteilung und den Durchgang des von dem vorderen
Schneckengang 8 kommenden Materials aufweist. Nachdem das von dem vorderen
Schneckengang 8 kommende Material die Öffnungen 37 in dem Flansch des Elementes
36 vorgesehenen Öffnungen passiert hat, wird es durch eine ringförmige Düse
38 ausgebracht. Das von dem hintersten Schneckengang 9 kommende Material
wird durch eine zentrale Öffnung 39 innerhalb der ringförmigen Düse 38
ausgebracht. Der Extruderkopf 15 ist mittels einer Dichtung 40, einer ringförmigen
Abdeckung 41 und einer Verschraubung 42 abgedichtet und verschlossen. Die
einzelnen Elemente des Extruderkopfes 15 können durch andere Elemente die
aus Maschinen für die Extrusion von Pasta bzw. Teigwaren bekannt sind, ersetzt
sein.
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In Fig. 4 ist eine alternative Ausbildung des vorderen Teils des Gehäuses 1 mit
einem anderen Mechanismus für die Verlagerung des Mantelbereichs 17 gezeigt.
Der Mantelbereich 17 umfaßt eine längliche Ausnehmung bzw. Vertiefung 43,
in welche eine Schraube 44, die in dem Gehäuse 1 festgelegt ist, eingreift. Der
vordere Teil des Gehäuses besteht aus einem Rohrteil 45 mit einem
Innengewinde. Die Verbindung 42 und die Abdeckung 41 sind auf dem Rohrteil 45
festgelegt. Die verbleibenden Elemente des Extruderkopfes 15 sind nicht gezeigt.
Das Rohrteil 45 ist an dem Gehäuse 1 mittels eines Rings 47, welcher auf das
Rohrteil 45 geschraubt ist, festgelegt und greift in einen Rand bzw. Bord 48 am
Ende des Gehäuses 1 ein. Auf diese Weise wird das Rohrteil 45 axial festgelegt,
jedoch drehbar in bezug auf das Gehäuse 1. Durch Rotation des Rohrteils 45
wird der Mantelbereich 17, welcher mit einem Außengewinde versehen ist, das
in das Innengewinde 46 des Rohrteils 45 in Eingriff gebracht ist, axial relativ zu
dem Gehäuse 1 bewegt, da dieses an einer Rotation durch die Schraube 44
gehindert ist.
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Fig. 5 zeigt den Auslaß aus dem Extruderkopf 15 mit der Verschraubung 42,
dem Deckel 41, der ringförmigen Düse 38 und der Öffnung 39. Nahe dem
Extruderkopf 15 ist ein rotierendes Messer 49 vorgesehen, dessen
Rotationsachse 50 parallel zu der Rotationachse des Schneckenelements 7 angeordnet ist.
Die Klinge 51 des Messers 49 hat die Form eines Halbmondes bzw. einer Sichel
und bewegt sich in der Richtung des Pfeils 52. Durch die Rotation des Messers
49 wird ein extrudierter Gegenstand in Längen mittels eines Schnittes
geschnitten, während welchem die Schneidkante der Klinge 51 quer durch den
extrudierten Gegenstand relativ zu seiner Längserstreckung bewegt wird, was in
einem guten Schnitt resultiert.
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In Fig. 6 ist der Extruderkopf 15 gezeigt, welcher in diesem Fall mit einer
Ausstattung für die Herstellung von Ravioli versehen ist. Diese Ausstattung umfaßt
ein vorspringendes Rohr 53 in der Erstreckung bzw. Verlängerung des Kanals
22. Darüber hinaus ist ein Walzen- bzw. Rollenpaar 54, 55 vorgesehen, wobei
die Rolle bzw. Walze 54 kreis-zylindrisch ist, wohingegen die Rolle 55 mit
Vertiefungen bzw. Löchern 56 in ihrer Rollenoberfläche versehen ist. Die ringförmige
Düse 38 ist in diesem Fall zweigeteilt in eine obere und eine untere Hälfe 38a
und 38b, wobei ein oberes und ein unteres Band von Pastateig so extrudiert
wird. Diese zwei Bänder werden miteinander mittels der Walzen bzw. Rollen 54,
55 verwalzt bzw. verbunden und das Rohr 53 führt Füllung zwischen diese
Bänder zu, wobei auf Grund der Vertiefungen 56 in der Walze 55 die Füllung in
Taschen zwischen den zwei Pastateigbändern eingebettet wird.
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Um diese Ravioli-Ausstattung geeignet funktionieren zu lassen, ist es von
Bedeutung, daß die Geschwindigkeit der Rollen 54 und 55 in bezug auf die
Geschwindigkeit der Extrusion eingestellt ist. Daher ist das Paar Walzen bzw. Rollen 54,
55 verlagerbar auf einer Gewindestange 57 und auf Federn 58, die das
Rollenpaar 54, 55 zu einer Gleichgewichtspositon relativ zu dem Extruderkopf 15
vorspannen, angeordnet. Die Gleichgewichtsposition kann mittels Muttern 59 auf
der Gewindestange 57 eingestellt werden. Ein Arm 60, welcher in bezug auf das
Rollenpaar festgelegt ist, ist adaptiert, um zwei Schalter 61, 62 zu beeinflussen
bzw. zu betätigen.
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Wenn Ravioli hergestellt werden, bewegt sich das Walzenpaar 54, 55 zu dem
Extruderkopf 15 unter der kombinierten Kraft der Federn 58 und baut dadurch
eine bestimmte Spannung in den Pastateigbändern auf. Wenn das Rollenpaar 54,
55 zu schnell rotiert, wird der Arm 60 in Richtung zum dem Schalter 61
gezogen, welcher dadurch aktiviert wird und eine Reduktion in der
Rotationsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Rollenpaars bewirkt. Wenn das Rollenpaar zu
langsam läuft, wird der Arm 60 unter der Einwirkung der Kraft der Federn 58
zurück zu dem Schalter 62 gezogen, welcher aktiviert wird und eine Erhöhung
der Rotationsgeschwindigkeit des Rollenpaares bewirkt. So werden die
Rotationsgeschwindkeit des Rollenpaares und die Spannung in den Pastateigbändern
gesteuert bzw. geregelt.