FR2470677A1

FR2470677A1 - Expansion of oil bearing seed - by extrusion through die with adjustable throttling needle regulating flow of seed

Info

Publication number: FR2470677A1
Application number: FR8025344A
Authority: FR
Inventors: David George Alexander; Ian Joseph Wolley
Original assignee: Simon Rosedowns Ltd
Current assignee: Simon Rosedowns Ltd
Priority date: 1979-12-01
Filing date: 1980-11-28
Publication date: 1981-06-12
Also published as: DE3044726A1; DE3044726C2; NL8006533A

Abstract

Oil bearing seed is expanded by extruding it through a die by a screw auger which is rotated within a barrel. The auger raises the temp. of the seed and also compresses it so that it expands on release to the air via the die. A throttle is associated with the die plate to regulate the rate of seed discharge in response to the temperature of the seed within the barrel. Pref. the throttle comprises tapered needles which are advanced within the die apertures by a ram. The appts. ruptures the walls of oil bearing seed to permit oil recovery by solvent extn. The adjustable throttle enables the seed extrusion rate to be adjusted to maintain a predetermined temp. inside the barrel. It is particularly useful during start-up conditions and when processing oil-rich seeds.

Description

La présente invention concerne un appareil d'expansion ou de dilatation de graines oléagineuses, du type comprenant au moins une vis tournant dans un cylindre et poussant des graines 5 travers lui, d'une extrémité d l'autre du cylindre, l'extrémité de sortie du cylindre présentant une filière constituée d'une plaque percée d'orifices,au travers desquels la matière formée par les graines est extrudée sous l'action de la vis ou des vis. Dans certains cas, le pas de la vis, c'est-a-dire la distance entre deux spires consécutives de l'hélice, peut diminuer et/ou le diamètre de l'arbre portant l'hélice peut augmenter dans le sens de transport de la graine pour comprimer la graine pendant son passage à travers le cylindre. The present invention relates to an apparatus for expanding or expanding oil seeds, of the type comprising at least one screw rotating in a cylinder and pushing seeds through it, from one end of the other of the cylinder, the end of exit from the cylinder having a die consisting of a plate pierced with orifices, through which the material formed by the seeds is extruded under the action of the screw or screws. In some cases, the pitch of the screw, i.e. the distance between two consecutive turns of the propeller, may decrease and / or the diameter of the shaft carrying the propeller may increase in the direction of transport of the seed to compress the seed as it passes through the cylinder.

Dans les appareils de ce type, la température de la matière formée par les graines est élevée par le travail mécanique dans le cylindre a une valeur supérieure a 10onc mais l'eau incluse ne bout pas en raison de la forte pression. Cependant, a l'extrusion de la matière a travers les orifices de la filière, il se produit une brusque détente qui permet å l'eau incluse dans la matière de bouillir et de provoquer ainsi de manière connue l'expansion de la matière. In apparatuses of this type, the temperature of the material formed by the seeds is raised by mechanical work in the cylinder to a value greater than 10, but the included water does not boil due to the high pressure. However, upon extrusion of the material through the orifices of the die, there is an abrupt expansion which allows the water included in the material to boil and thus in known manner cause the expansion of the material.

I1 s'est avéré que les appareils de ce type conviennent excellemmentpour rompre la structure cellulaire de la graine et pour rendre ainsi la graine particulièrement apte à une extraction d'huile par solvant. It has been found that devices of this type are excellent for breaking the cell structure of the seed and thus making the seed particularly suitable for oil extraction by solvent.

L'appareil connu est toutefois assez limité dans son application. La pratique montre qu'il existe une plage limitée de teneurs en huile et en eau et de températures où la machine rend la graine ou la matière plastique, ce qui permet son extrusion rapide a travers la filière et son expansion. Dans le cas d'une graine très huileuse, la lubrification est telle que la chaleur développée ne suffit pas; avec une graine très sèche, l'appareil a au contraire tendance a "baratter" inefficacement ou à caler. The known device is however quite limited in its application. Practice shows that there is a limited range of oil and water contents and temperatures where the machine makes the seed or the plastic, which allows its rapid extrusion through the die and its expansion. In the case of a very oily seed, the lubrication is such that the heat developed is not enough; on the contrary, with a very dry seed, the device tends to "churn" ineffectively or to stall.

Au bout d'un certain temps de fonctionnement sous conditions favorables, l'appareil atteint un état d'équilibre où le travail de cisaillement de la graine dans le cylindre fait monter sa température suffisamment pour que, en combinaison avec le cisaillement, la masse de matière devienne plastique et se laisse extruder convenablement. After a certain period of operation under favorable conditions, the apparatus reaches a state of equilibrium where the work of shearing of the seed in the cylinder increases its temperature sufficiently so that, in combination with the shearing, the mass of material becomes plastic and can be extruded properly.

I1 arrive que le cylindre, au bout d'un temps de démarrage, contient une certaine quantité de graine qui n'a pas encore été plastifiée et qui, de ce fait, ne peut être extrudée que difficilement et très lentement. Le contenu du cylindre avance alors très lentement, avec la conséquence qu'il est travaillé et plastifié intensément, ce qui risque de l'altérer par surchauffage. I1 happens that the cylinder, after a start-up time, contains a certain amount of seed which has not yet been plasticized and which, therefore, can only be extruded with difficulty and very slowly. The contents of the cylinder then advance very slowly, with the consequence that it is worked and plasticized intensely, which risks altering it by overheating.

La matière ainsi traitée arrive a la filière dans un état très fluide et est extrudée rapidement, avec le résultat que la matière qui la suit dans le cylindre avance également vite et même trop vite pour pouvoir etre travaillée convenablement, de sorte qu'elle n'est pas suffisamment plastifiée et qu'elle est difficile à extruder. On voit donc que l'appareil a un fonctionnement difficile à mattriser et de tendance irrégulière.The material thus treated arrives at the die in a very fluid state and is extruded quickly, with the result that the material which follows it in the cylinder also advances quickly and even too fast to be able to be worked properly, so that it does not is not sufficiently plasticized and is difficult to extrude. We therefore see that the device has a difficult to control operation and irregular tendency.

L'invention est basée sur l'utilisation d'un système de régulation pour réduire le temps qu'il faut a un appareil du type indiqué pour atteindre un état de fonctionnement stable et pour éviter que le fonctionnement ne redevienne instable pour une cause quelconque. Ce système maintient la température de traitement de la graine à une valeur sensiblement constante et contribue ainsi à éviter ou 9 limiter les changements de traitement qui résulteraient de petites différences dans les caractéristiques de différentes charges de graine de meme type. Le système de régulation permet en outre une adaptation facile de l'appareil pour traiter des graines de différentes sortes. The invention is based on the use of a control system to reduce the time it takes for a device of the indicated type to reach a stable operating state and to prevent the operation from becoming unstable again for any reason. This system maintains the seed processing temperature at a substantially constant value and thus helps to avoid or limit processing changes which would result from small differences in the characteristics of different seed loads of the same type. The regulation system also allows easy adaptation of the apparatus for treating seeds of different kinds.

Selon l'invention, un appareil comme indiqué au début est essentiellement caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif d'étranglement combiné avec au moins quelques-uns des orifices de la filière et permettant de varier la section de passage effective de ces orifices. According to the invention, an apparatus as indicated at the beginning is essentially characterized in that it is equipped with a throttling device combined with at least some of the orifices of the die and making it possible to vary the effective cross-section of these holes.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que du dessin annexé, sur lequel
- la figure 1 est une coupe longitudinale d'un appareil selon une première forme de réalisation de l'invention;
- la figure 2 est une vue en bout montrant la filière de l'appareil de figure 1;
- la figure 3 est une vue de côté d'un des organes d'étranglement combinés avec la filière de figure 2; et
- la figure 4 est une vue de côté d'un appareil selon une variante de réalisation.Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows of two nonlimiting exemplary embodiments, as well as from the appended drawing, in which
- Figure 1 is a longitudinal section of an apparatus according to a first embodiment of the invention;
- Figure 2 is an end view showing the die of the device of Figure 1;
- Figure 3 is a side view of one of the throttling members combined with the die of Figure 2; and
- Figure 4 is a side view of an apparatus according to an alternative embodiment.

La figure 1 montre que l'appareil du premier exemple se compose essentiellement d'un cylindre 10 dans lequel peut tourner une vis 11 commandée par un moteur 12. La vis 11 sert a presser et faire avancer de la graine oléagineuse chargée par une goulotte d'alimentation 13 à travers le cylindre 10 jusqu'à une filière 14 constituée d'une plaque percée d'orifices 15 de forme circulaire. Figure 1 shows that the apparatus of the first example essentially consists of a cylinder 10 in which a screw 11 controlled by a motor 12 can rotate. The screw 11 is used to press and advance the oil seed loaded by a chute d 'feed 13 through the cylinder 10 to a die 14 consisting of a plate pierced with orifices 15 of circular shape.

La vis est composée de façon connue d'un arbre et d'une bande 16 montée sur lui et formant une hélice, dont le pas diminue depuis l'extrémité d'entrée jusqu'd l'extrémité de sortie du cylindre 10. The screw is composed in a known manner of a shaft and a band 16 mounted on it and forming a helix, the pitch of which decreases from the inlet end to the outlet end of the cylinder 10.

Selon l'invention, un organe d'étranglement est associé a chacun des orifices 15. Chacun de ces organes est constitué dans les exemples représentés ici par une aiguille 17 (figure 3) formée d'une tige 18 qui s' ajuste exactement dans un orifice et dont le bout est biseauté de deux côtés par meulage. Les biseaux 19 ainsi formés donnent a l'aiguille une pointe cunéiforme se terminant par une diagonale. Les aiguilles 17 sont portées par une plaque de support 20 qui peut être avancée et rétractée par un vérin hydrau- lique 21 a double effet pour faire pénétrer les aiguilles dans les orifices, contre l'écoulement de graine, avec réduction progressive de la section de passage circulaire de départ jusqu'a la fermeture complète, ou pour les en extraire. According to the invention, a throttle member is associated with each of the orifices 15. Each of these members is constituted in the examples shown here by a needle 17 (Figure 3) formed of a rod 18 which fits exactly in a orifice and the end of which is bevelled on two sides by grinding. The bevels 19 thus formed give the needle a wedge point ending in a diagonal. The needles 17 are carried by a support plate 20 which can be advanced and retracted by a hydraulic cylinder 21 has double effect to cause the needles to penetrate into the orifices, against the flow of seed, with progressive reduction in the cross-section of starting circular passage until complete closure, or to extract them.

Un capteur de température 22 monté sur le cylindre 10 détecte la température développée par le travail de la graine et produit l'ajustement en conséquence de la plaque 20, donc aussi des aiguilles 17. Si la température détectée est plus basse que la température de consigne, les aiguilles sont avancées, ce qui réduit les sections de passage des orifices 15 et augmente la durée de séjour de la matière dans le cylindre 10 et la quantité de travail effectué sur la graine. Quand la température monte, les aiguilles 17 sont retirées et la durée de séjour est raccourcie. A temperature sensor 22 mounted on the cylinder 10 detects the temperature developed by the working of the seed and produces the corresponding adjustment of the plate 20, therefore also of the needles 17. If the detected temperature is lower than the set temperature , the needles are advanced, which reduces the passage sections of the orifices 15 and increases the duration of stay of the material in the cylinder 10 and the amount of work carried out on the seed. When the temperature rises, the needles 17 are withdrawn and the residence time is shortened.

Au système de régulation est relié en outre un capteur pour détecter les intensités des courants electriques absorbés par le moteur d'entraînement principal 12 de l'appareil. Si ces intensités dépassent une saleur préajustée, les aiguilles 17 peuvent être retirées des orifices 15 pour réduire la charge du moteur. To the regulation system is further connected a sensor for detecting the intensities of the electric currents absorbed by the main drive motor 12 of the device. If these intensities exceed a pre-adjusted salt, the needles 17 can be removed from the orifices 15 to reduce the load on the motor.

L'appareil tel que décrit Jusqu'ici convient pour de nombreuses variétés de graine mais n'a pas beaucoup de valeur pour des graines très huileuses parce que l'huile libérée pendant le travail d'une telle graine lubrifie l'ensemble a tel point que, soit la graine est extrudée sans avoir été chauffée suffisamment, soit la masse formée par les graines est-tournée de façon inefficace dans le cylindre, sans qu'il s'établisse une pression suffisante pour son extrusion. The apparatus as described so far is suitable for many varieties of seed but has little value for very oily seeds because the oil released during the work of such a seed lubricates the whole to such an extent that either the seed is extruded without having been heated sufficiently, or the mass formed by the seeds is turned inefficiently in the cylinder, without sufficient pressure being established for its extrusion.

Ce problème est résolu par une variante de réalisation de l'appareil, -représentée sur la figure 4 et dont les organes analogues à ceux de l'exemple qui vient d'être décrit sont désignés par les memes références. Dans cette variante, le cylindre 10 est prolongé d'une zone d'entrée A dans laquelle la paroi du cylindre est formée par une série de barreaux 30 s'étendant axialement et répartis sur un cercle en coupe transversale. Dans cette zone A, la graine est pressée de façon conventionnelle et l'huile qui en est exprimée s'écoule a l'extérieur du cylindre à travers les petites fentes laissées entre les barreaux 30 voisins, de sorte qu'une graine relativement sèche entre dans la section de sortie du cylindre 10, où elle peut être travaillée convenablement en vue de son extrusion a travers les orifices i5. This problem is solved by an alternative embodiment of the apparatus, represented in FIG. 4 and whose bodies similar to those of the example which has just been described are designated by the same references. In this variant, the cylinder 10 is extended by an entry zone A in which the wall of the cylinder is formed by a series of bars 30 extending axially and distributed over a circle in cross section. In this zone A, the seed is pressed in a conventional manner and the oil which is expressed flows therefrom outside the cylinder through the small slots left between the neighboring bars, so that a relatively dry seed enters in the outlet section of the cylinder 10, where it can be worked properly for its extrusion through the orifices i5.

Dans cet appareil; la graine est soumise à une pression croissante dans la zone d'entrée A, où elle est débarrassée d'une partie de son huile. Le travail mécanique effectué dans la zone A fait monter la température de la graine et brise sa structure cellulaire, ce qui rend la graine plus plastique. La graine pénétrant dans la zone suivante est donc dé;à chauffée et plastifiée dans une certaine mesure, de sorte que la puissance nécessaire pour le cisaillement de la masse dans cette zone est réduite. La puissance réduite dans cette zone diminue l'élévation de la température de la graine mais sa température de sortie est néanmoins suffisante pour provoquer l'ébullition de l'eau contenue dans la graine au moment de la brusque chute de pression a la sortie des orifices de la filière. In this device; the seed is subjected to increasing pressure in the entry zone A, where it is freed from part of its oil. The mechanical work done in zone A raises the temperature of the seed and breaks its cell structure, which makes the seed more plastic. The seed entering the next zone is therefore deheated and plasticized to a certain extent, so that the power required for the shearing of the mass in this zone is reduced. The reduced power in this zone decreases the rise in the temperature of the seed but its outlet temperature is nevertheless sufficient to cause the boiling of the water contained in the seed at the time of the sudden drop in pressure at the outlet of the orifices of the sector.

Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'etre décrits et que l'homme de l'art pourra y apporter de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that the invention is not limited to the examples which have just been described and that a person skilled in the art can make numerous modifications to it without departing from the scope of the invention.

Par exemple, le dispositif d'étranglement peut être différent et peut notamment être formé par une deuxième plaque percée d'orifices, disposée contre la face extérieure de la filière de manière à la couvrir et montée rotative ou coulissante par rapport 9 elle pour permettre la variation des sections de passage effectivoe des orifices. For example, the throttling device may be different and may in particular be formed by a second plate pierced with orifices, disposed against the outer face of the die so as to cover it and mounted to rotate or slide relative to it to allow the variation of the effective passage sections of the orifices.

I1 est possible aussi, par exemple, de choisir les longueurs relatives de la zone d'entrée A et de l'ensemble du cylindre 10 autrement que représenté figure 4 dans un mode de réalisation de ce type. I1 est notamment possible de prévoir une longue section formant cage de pression et constituée de barreaux 30, suivie d'une section d'extrusion très courte, a peine plus longue que la filière elle-même. It is also possible, for example, to choose the relative lengths of the inlet zone A and of the assembly of the cylinder 10 otherwise than shown in FIG. 4 in an embodiment of this type. It is in particular possible to provide a long section forming a pressure cage and consisting of bars 30, followed by a very short extrusion section, barely longer than the die itself.

Claims

1. Apparatus for expanding or expanding oil seeds, of the type comprising at least one screw (11) rotating in a cylinder (10) and pushing seeds through it, from one end to the other of the cylinder, l the cylinder outlet end having a die (14) consisting of a plate pierced with holes ori (l5), through which the material formed by the seeds is extruded under the action of the screw or screws, characterized in that it is equipped with a throttling device (17, 20) combined with at least some of the orifices (15) of the die and making it possible to vary the effective passage section of these orifices.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the throttling device comprises needles (17) aligned with the orifices (15) from the outside of the cylinder (10) and capable of being displaced relative to the die (14) and to be inserted into the orifices (15) to at least partially obstruct them.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that at least some of the needles (17) have a part of variable section, so that the adjustment of the position of these needle parts in the orifices (15) allows to vary the effective passage section of these orifices.

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the needles (17) have a portion (18) of sufficiently large section so that they can completely block the orifices (15) of the die.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the throttling device is formed by a second plate pierced with orifices and similar to a die, this second plate being disposed against the outer face of the die (14) so to cover it and being mounted rotary or sliding relative to it to allow the variation of the effective passage section of the orifices.

6. Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a control member (21) for the movement of the throttling device (17, 20) and a temperature sensor (22) mounted on the cylinder (10) and connected to this control member, so that the position of the throttle device can be adjusted as a function of the temperature prevailing in the cylinder and detected by the sensor.

7. Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the cylinder (10) comprises a part GA) whose wall is formed by bars (30) extending axially and arranged on a circle in cross section.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that said cylinder part constitutes an entry zone (A) of the cylinder (10), d through which the seed passes before entering a cylinder part which has a wall closed and which ends with the die (14).

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the two parts of the cylinder (10) thus formed have substantially the same length.