NO313903B1 - Kokerekstruder for produksjon av termisk behandlede biopolymerer, og en prosess for kokeekstrudering av biopolymerer - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen angår en koker-ekstruder med en matetrakt (14), skruer (10), så vel som dyse (26) for produksjon av termisk behandlede biopolymerer, og erminst én spatelpumpe mellom skruen og dysen, som hver omfatter en matrise av hull (22) og et tilsvarende spatelelement (24) (som sammen definerer en spatelpumpe).

Description

Oppfinnelsen angår en kokerekstruder omfattende en matetrakt, minst én skrue eller en dobbeltskine, så vel som en dyse for produksjon av termisk behandlede biopolymerer.

Oppfinnelsen angår dessuten en prosess for kokeekstrudering av biopolymerer for produksjon av termisk behandlede matvaregranulater, snacksprodukter, frokostprodukter og liknende produkter.

Slike kokerekstrudere er kjent (se for eksempel EP 0 221 918 Bl).

Generelle beskrivelser om kokerekstrudere kan finnes, blant annet i Judson M. Harper "Extrusion of Foods", 1981, CRC Press, Inc. Boca Raton, Florida USA, så vel som Mercier, Linko, Harper "Extrusion-Cooking", 1989, American Association of Cereal Chemists, Inc. St. Paul, Minnesota, USA.

Kravene til en kokerekstruder for biopolymerer kan oppsummeres som følger: Høy gjennomgangskapasitet kombinert med høy produktkvalitet, som bestemmes ved konstante prosessforhold, god homogenisering (blanding, definert temperaturskaping, god formbarhet av deigen så vel som lave investeringskostnader, lave vedlikeholdskost-nader og fleksibel prosesskonstruksjon, og endelig god styrbarhet ved raske reaksjonstider og enkel håndtering, spesielt under start av operasjonen, demontering og rengjøring.

Fra GB-PS 2 191 378 er en ekstruder (ikke en kokerekstruder) som virker ved omgivelsestemperaturer eller litt høyere blitt kjent for å produsere et pastaprodukt. Roterende blader er i utgangspunktet forutsett som nødvendig for funksjonering av røre/ blandemaskinen. Materialer blir ekstrudert fra dyser i skillevegger, og gjennomgår skjæringsvirkning. Disse elementene som utfører den mekaniske skjærings virkning har ingen mekanisk pumpefunksjon eller termodynamisk pumpefunksjon. Slike innretninger blir brukt i husholdningsartikler. Ingen koking blir utført i ekstruderen. Etter materialet har forlatt dysen, gjennomgår det en videre foimingsprosess, inkludert stiming, baking, steking med olje og koking. GB-PS tar sikte på det faktum at denaturering av fiskepasta under produksjon blir redusert, mens kokerekstrudere selv ofte er kombinert med den ønskelige prosess med denaturering av proteiner som finnes i det behandlede materiale. I forventningen er enhver termisk effekt på materialet uønsket. Hovedsaken er at materialet skal ut av hullene i skilleveggene. Bladvinkelen er mellom 90° og 180° med skilleveggens overflate.

Sammenliknet med ekstruderne med dobbeltskiner, har ekstruderne med enkeltskrue betydelige fordeler, som også presentert her, siden førstnevnte er komplisert i konstruksjon, krever betydelig flere slitedeler, og bidrar dermed til høyere vedlike-holdskostnader.

På den annen side har maskiner med enkeltskrue lavere fleksibilitet, og man kriti-serer spesielt ikke-reproduserbarhet av temperaturforholdene samt dårlige blanding-effekt/ homogenisering.

I kokerekstrudere av den typen som er nevnt ovenfor, er oppfinnelsen basert på problemet med å forbedre oppførselen til en slik kokerekstruder på en overraskende måte tatt i betraktning homogenisering så vel som teksturen til endeproduktet, som skulle være jevnere, tatt i betraktning tilstrekkelig og styrbar ekspansjon, så vel som styrbarhet av temperaturen som bruker forholdet av massestrøm/skruehastighet. Den ofte negative påvirkning av fett og/eller sukker i råmaterialblandingen og teksturen av produktet, skulle bli redusert.

Ifølge oppfinnelsen er dette oppnådd i en kokerekstruder som har de karakteristiske trekk som angitt i krav 1.

I tilfelle med en enkel spatelpumpe, er skovlene på skruen i en enkeltskrueekstruder med fordel utformet i form av en spatel og man gjør bruk av det faktum at skruen tillates å rotere med et lite mellomrom i forhold til en plate med hull. Denne utformingen av den spatelformede enden på ekstrudererskruen møter det ovennevnte mål ifølge oppfinnelsen, spesielt etter å være integrert med platen med hull.

Minst to slike spatelpumper er fortrinnsvis plassert mellom skruen og dysen.

Overraskende, er ikke bare det ovennevnte mål møtt, men også det følgende er oppnådd, at man dermed supplementerer en konvensjonell kort enkelskrueekstruder, for eksempel med lengde til diameterforhold, L:D på for eksempel 2:1, hvis skruehode allerede er utformet i form av en spatel og som glir over en plate med hull, med en eller flere spatelpumper av den type som er nevnt ovenfor, hver av hvilke består av ett eller flere spatelelementer og en plate med hull: Homogenisering er forbedret og teksturen til endeproduktet blir mer jevn. Deigen kommer jevnere ut av dysen. Til tross for den meget korte oppholdstid (mindre enn 8 sekunder) kan betydelig mer fett og/eller sukker behandles mens man oppnår tilstrekkelig ekspansjon (normalt vil nærvær av fett og/eller sukker føre til sterkt redusert ekspansjon). Styrbarheten av temperaturen ved hjelp av variable prosessforhold, massestrøm: skruehastigheten er betydelig øket, dvs en høyere skruehastighet med konstant massestrøm leverer en klart høyere deigtemperatur sammenliknet med en liknende enhet uten ytterligere spatelpumper, og vise versa angående en økning i massestrømmen. Dermed kan man oppnå en relativ reduksjon i den spesifikke mekaniske energiinngang. Forholdet av skruehastigheten til deigtemperatur er linearisert ganske betydelig.

Gjennomkjøringskapasiteten med minst én spatelpumpe i tillegg ved samme produktkvalitet er opp til 100 % høyere, sammenliknet med en maskin uten tilleggs-spatelpumpe.

På grunn av materialsmurt sentrering av ekstruderingsskruen i passasjen gjennom matrisen av hull, blir de radielle krefter understøttet, og på grunn av bedre sentrering, blir kontakt mellom skruen og ekstruderingssylinderen unngått. Slitasje av disse delene blir dermed redusert.

Konstruksjonselementer for en slik spatelpumpe er meget enkle i konstruksjonen, kan produseres økonomisk, og er utsatt for bare lav slitasje. Ved plassering av mange spatelpumpetrinn etter hverandre, kan prosessforholdene justeres meget fleksibelt og således tilpasses produktbehovene. Montering, demontering og rengjøring av disse delene er meget enkel og rask. Anordningen av elementene "spatelhodet" (bredde og relativ vinkel av spateloverflaten til matrisen av hull) og "matrise av hull" (antall av diameter av hullene så vel som tykkelsen av platene) i henhold til de kjente regler for flytdynamikk tjener til utallige spesifikke konfigurasjoner som tilsvarer de ønskede prosessforhold (råmaterialets fuktighet, temperatur, viskositet, oppholdstid, nødvendig trykk for dysepassering osv) og alt dette på en økonomisk måte.

Spesielt, spatelarmer av en virvlende type spatelpumpe, som glir over platen eller platene med hull, kan stikke ut eller perpendikulært stikke ut fra rotasjonsaksen, har sirkulært tverrsnitt og kan utformes som sylindriske eller koniske ruller, som beskrevet senere.

Konseptet med matrisen med hull sikrer en stor total metalloverflate som kommer i kontakt med mediet er tilgjengelig. I sammenlikning med varmeoverføringsmuligheter i konvensjonelle konstruksjonsmetoder for ekstrudere (hovedsakelig bare via ekstruderingssylinderen), er denne store overflate av betydelig fordel for enhver ønsket mulig varme-overføring (kjøling eller oppvarming), for eksempel ved å lede damp/kokende vann eller ledning av varm olje gjennom kanaler i matrisen av hull.

Ved den overraskende oppførsel av spatelpumpen, kan man vise at ekstrudeirngsskruen kan reduseres i sin funksjon til en enkelt mateskrue for prekompresjon. Det kan til og med være mulig å fullstendig utelate ekstrudererskruen når for eksempel spatelekstruderen plasseres vertikalt og råmaterialet mates direkte på en tvunget måte til en flertrinns spatelpumpe.

Spatelelementene kan forbindes med hverandre og skruen via en felles aksel. Så lenge karakteirstikkene ved deigen tillater en rotasjonspakning ved enden med høyere trykk, er det også mulig å ha et drev for en eller flere spatelpumper, uavhengig av skruen. Det er interessant at kokerekstruderen kan bestå av bare en rekke slike spatelpumper, slik at spatelekstruderen må primært orienteres vertikalt. Man kan således helt utelate ekstruderskruen.

En meget viktig fordel med oppfinnelsen kan ses i det at ekstruderingsverktøyene, spesielt ekstruderingssylinderen, under visse omstendigheter skruen, matrisen av hull, spatelelementene så vel som dysen osv, kan lages av stål, støpejern eller andre slike for matvareanvendelse ikke-kritiske materialer, dvs. en trenger ikke å inneholde de vanlige tungmetaller og tilsetninger som er nødvendig for herding og slitasjebeskyttelse. Dimen-sjonsendringer forårsaket av slitasje har, sammenliknet med konvensjonelle konstruksjoner, en ubetydelig virkning på prosessen, spesielt på gjennomkjøringen. I kjente skrumaskiner, vil en økning i åpningen mellom skruen av sylinderen på en brøkdel av en millimeter, forårsaket av slitasje, allerede forårsake et kapasitetsfall på 30-40 % eller øke energi-inngangen til deigen til uakseptable verdier.

Ifølge en spesiell konstruksjon av oppfinnelsen som bringer betydelige fordeler, kan matrisen av hull utformes på inngangssiden som en konkav overflate, og de tilsvarende spatelelementer som komplimenterer denne konkave overflate kan bli plassert rett overfor og konstruert til å følge dens konturer.

En basis for oppfinnelsen er også den ovennevnte prosess, i hvilken etter ekstruder-ing, den ekstruderte strimmel, før utforming i dysen, blir ført gjennom et minimum av to spatelpumper.

Det er fortrinnsvis mulig å arbeide med et prosessvolum på bare omkring 200 cm<3 >pr spatelpumpe med en massestrøm på 200 til 350 kg/h, og en resulterende oppholdstid på 2 til 4 sekunder.

De såkalte pelletpresser er allerede kjent, og kan brukes for å komprimere materialer i pulverform, granulatform eller fiberform og produsere pellets, dvs. et komprimert granulatmateriale. Disse blir allerede fremstilt med roterende matriser av ringer, men også med faste matriser av ringer og roterende verktøy eller matriser i skiveform og kjegleformede eller sylinderformede presseruller. Dette har imidlertid ingenting å gjøre med det område som oppfinnelsen dreier seg om. Siden det ifølge oppfinnelsen ikke er meningen å produsere pellet. Slike pelletpresser gjør naturligvis deres beste for å unngå en utvikling av trykk etter passasje gjennom det første pressetrinn. Målet er jo et komprimert granulat, og ikke som i tilfellet med kokeekstrudering, en maksimalt homogen masse som så under visse omstendigheter utvikler en porøs, sprø tekstur ved fordampning av vann.

Ifølge oppfinnelsen blir materialet utsatt for et trykk når det kommer ut fra matrisen, hvilket komprimerer materialet til en flytende masse. Denne massen kan så føres gjennom et ytterligere spateltrinn (på grunn av den dominante fluidkarakteristikk av materialet er uttrykket "pumpe" å foretrekke), en prosess som kan gjentas et antall ganger, enten for å oppnå videre blanding og homogenisering på grunn av prosesseringen eller å utvikle et høyere endelig trykk for å skyve materialet gjennom dysen.

Av stor viktighet er den kombinerte virkning av to spatelpumper installert etter hverandre ved enden av en ekstrudeirngsskrue, utformet som et spatelhode og en matrise av hull med et annet spateltrinn.

Det er klart at det fluidiserte materiale i området av matrisen med hull blir satt i en oscillerende bevegelse. Dette er oppnådd for eksempel på den måten at etter at spatelelementet har passert over, vil en del av det fluidiserte materiale, utsatt for det høye trykk på utløpssiden, strømme tilbake gjennom matrisen av hull. Det er i det minste mulig å tenke seg i en slik situasjon.

De tilsiktede trykkvairasjoner, som fører til den oscillerende bevegelse, kan naturligvis forårsakes gjennom andre kjente midler så som en membran eller et stempel. Endelig kan den også forårsakes av en eksentrisk skrue, ved pulseringer eller ved ultralyd.

Mellom det første og det andre "spateltrinn", finner man fremdeles komprimert materiale, som i sin tilstand er "nær flytende" eller "flytende", dvs. kan fremdeles inneholde faste partikler eller spor av slike, men hvis hovedfase er primært flytende.

Et beleilig høyere trykk blir bygd opp i retning av bevegelsen foran den roterende spatelarm, og bak spatelarmen er trykket lavere. Deigen gjennomgår en oscillerende flyte-retning og et oscillerende trykk. For dette formål blir et gjennomsnittlig trykk på mer enn 10 bar opprettholdt mellom det første og det andre trinn.

I tilfellet det finnes bare ett trinn, er ikke matrisen nødvendigvis den samme som dysen. Isteden er flere trykkelementer så vel som dysen nødvendig for å bygge opp det nødvendige trykk.

Disse kjente vekslende virkninger kan relateres til produkt- og prosessbehovene på en rasjonell måte.

Når det gjelder form av spatel overflaten kan denne være rett, buet eller til og med sylinderformet eller kuleformet eller ha en roterende profil. Under uttrykket "roterende", kunne man for eksempel mene en virvlende visp, hvor for eksempel en akse av vispen roterer, og selve visparmene (i rett vinkel med drivakselen) også roterer, for eksempel i form av et rullelegeme.

Skråvinkelen av spateloverflaten til matrisen med hull bør velges mindre enn 90°, og større enn 0°. Hvis man tar en mindre vinkel, vil det resultere i en mindre gjen-nomkjøring og høyere trykk, mens en større vinkel resulterer i større gjennomkjøring og lavere trykk. Overflatekarakteristikkene for spateloverflaten, hvis man ønsker optimal transport, er så glatt som mulig, under visse forhold til og med belagt. Derfor er det lav friksjon, om ikke glipping. I motsetning til dette, er overflaten av matrisen med hull så ru som mulig, hvilket fører til høyere friksjon. Dette er allerede oppnådd ved hullene, men kan økes videre med passende midler.

Tykkelsen av plate/matrisen med hull: hvis man velger en større tykkelse, far man høyere motstand mot flyt, høyere nivå av materialskj æring og høyere energiforbruk, og også høyere deigtemperatur og visa versa.

Antallet hull: mange hull betyr lavere motstand og høyere gjennomstrømming gjennom matrisen av hull. Diameteren av hullene: hull med større diameter betyr lavere motstand og høyere gjennomkjøring. Mindre diameter betyr høyere motstand, høyere produktskjæring/homogenisering/blandingseffekt ved matrisen av hull.

Tverrsnittet til boringene/matrisen av hull: disse kan også endre seg under forhold langs lengden. De kan være koniske, enten avsmalnende, utvidende eller begge. Spesielle reologiske effekter kan tenkes. En form av venturi-dyse er også mulig. Form av platen med hull: denne kan være av den enkleste form, dvs. plan. Tilsvarende oppførselen til spatelelementene og den ønskede produktflyt, kan den også være med en overflateprofil, for eksempel sfærisk eller konisk, enten avsmalnende eller utvidende. Vinkelen av utboringene til spatelplanet er enten perpendikulære eller skrå, konsentriske med rotasjonsaksen eller asymmetriske på en planlagt måte, skrånede mot eller fra rotasjonsretningen.

Antallet trinn (spatelpumper i serie): disse velges avhengig av det ønskede ekstrud-eringstrykk, ønsket eller maksimalt tillatt oppholdstid, mekanisk energiinngang som er nødvendig for behandling av materialet. Det kan også være i form av en eller flere spatelpumper som transporterer i motsatte retninger for spesielle funksjoner av blanding og el ting, om nødvendig.

Konstruksjonsmessig er de mekaniske krav til de individuelle elementer mindre, sammenliknet med de vanlige skruer og hylser. På den annen side vil ikke virkningen av en viss grad slitasje ha en negativ påvirkning på prosessforholdene, i samme utstrekning som det er tilfelle ved konvensjonelle ekstrudere, hvor selv endringer på en brøkdel av en millimeter kan påvirke prosessen betydelig.

Endelig er det ifølge oppfinnelsen frembrakt en prosess for kokeekstrudering av biopolymerer for produksjon av matvaregranulater, snackprodukter eller frokostblandinger, kjennetegnet ved at biopolymerer blir matet til to spateltrinn, og etter trykkoppbygging foran dysen, blir de presset gjennom dysen, hvor hvert spateltrinn består av en matrise med hull og et tilknyttet spatelelement, hvor helningsvinkelen for spatelelementetet hhv. spateloverflaten i forhold til matrisen med hull - sett i bevegelsesretningen for spatelarmene - er en spiss vinkel, og ekstruderingsoperasjonen er vertikal. Det som er revolusjonerende i dette forslag er at det er mulig å klare seg helt uten bruk av ekstruderingsskruen.

Når en vertikal konstruksjon ikke er spesielt nevnt i' beskrivelsen, henviser den til en horisontal konstruksjon med en horisontalt liggende ekstruderingssylinder. Armene av et spatelelement kan ha et rundt tverrsnitt, kan være festet (spatel eller skraper) eller kan rotere over matrisen av hull. I et tilfelle med mange trinn, kan det første trinn være utstyrt med roterende ruller.

De elementer som glir på platen av hull kan være koniske, avtakende fra innsiden til utsiden, og under visse forhold kan de også være roterende rundt sine egne akser, idet matrisen av hull er formet på en komplementær måte på sin øvre side, dvs. tyknende fra innsiden mot utsiden.

En annen løsning er tilbudt ved en skrue med ekstremt liten skovldybde, hvor forholdet av skovldybden til skruens diameter er for eksempel bare mellom 1/20 til 1/50.

I tilfellet med en vertikal flertrinns kokerekstruder, for det meste uten skrue, er det mulig å ha forskjellig kammervolumer som tilsvarer den økende kompresjon i retning av massestrømningen. Dermed er også spatelelementene som er plassert der konstruert med tilsvarende mindre dimensjoner. Det er også mulig å konstruere en type pelletpresse med en vertikal aksel i rett vinkel med disse roterende sylindriske ruller, hvor rullene ruller eller passerer over matrisen av hull. Videre er det en dyse av denne typen som følger etter matrisen av hull, slik at foran rullene eller liknende elementer, blir deigen fluidisert ved trykk, og bak rullene på utstrømssiden av matrisen av hull, kan det forårsakes fordampning.

Prosessen kan også beskrives på en slik måte, at skruens transporttrykk, masse-strømmen av materialet som skal ekstruderes, temperaturen i eller alternativt av en ekstruder, men aller viktigst trykket foran og bak matrisen av hull eller spatelelementet som glir på dem er slik valgt, at bak spatelelementet i spatelkammeret, er en sone med lavere trykk, med fordampning av det fluidum som finnes i massen som skal ekstruderes, og foran spatelelementet i trykkområdet for platene med hull, er det en oppbygging av trykk, som forårsaker fluidisering av fluiddamp, spesielt vanndamp.

Det også mulig at spatelelementet, enten det er rundt eller foretrukket i form av en metallplate satt i en skarp vinkel med overflaten til matrisen med hull, tillates å passere over så nært som teknisk mulig til hver fremre og bakre overflate av hvert spatelkammer utformet ved overflaten av platen med hull. Videre kan åpningen mellom spatelelementene og matrisen av hull foran den, være mindre sammenliknet med åpningen til matrisen av hull bak den i retning av massestrømmen, for å oppnå en høyere friksjon ved matrisen av hull i forkant, og således en høyere transporteffektivitet i spatelpumpetrinnet.

Oppfinnelsen gjelder også bruken av skrittene ifølge ett av de beskrevne krav med dobbeltskrueekstrudere. Disse kan konstrueres meget kortere, og derfor enklere og mer økonomisk. Kompliserte elting- og homogeniseringselementer kan utelates. En slik dobbeltskrueekstruder ville som følge ha bedre homogenisering, jevnere skjæring og varmefordeling, bedre slitasjebestandighet og bedre styrbarhet.

Endelig angår oppfinnelsen også en prosess for koking/ekstrudering av biopolymerer, som er karakterisert ved at de nødvendige forhold for koking/ekstrudering, så som trykk, temperatur, fluidisering og homogenisering blir frembrakt ved en eller flere spatelpumpetrinn.

Eksempler på konstruksjon av oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Figur 1 viser en første utførelse av oppfinnelsen i skjematisk lengdesnitt;

figur 2 viser en annen konstruksjon ved skjematisk lengdesnitt;

figur 3 viser et snitt på tvers av spatelpumpetrinnet;

figur 4 viser en tredje konstruksjon i skjematisk lengdesnitt;

figur 5 viser et snitt gjennom spatelpumpetrinnet på figur 4

figur 6 viser en fjerde konstruksjon, venstre (a) i snitt, høyre (b) skjematisk;

figur 7 viser en fjerde konstruksjon, venstre (a) i snitt, høyre (b) skjematisk;

figur 8 viser en indikasjon av forholdet til deigen som er i ekstruderingstilstanden;

figur 9 viser en konstruksjonsdetalj;

figur 10 viser en spesiell konstruksjon med fire armer, ovenfor i snitt, nedenfor i grunnriss;

figur 11 introduserer en rettstegstrinnanordning;

figur 12 viser en utførelse med forskjellige dimensjonelle forhold mellom spatelelement og skrue;

figur 13 forklarer mulighetene med det absolutt nye prinsipp;

figur 14 viser en annen konstruksjon i likhet med figur 13;

figur 15 viser en modifikasjon av forholdet sammenliknet med de tidligere figurer, og

figur 16 viser et skjematisk snitt gjennom en dobbeltskrueekstruderer.

Ifølge figur 1 (den mest foretrukne utførelse), er matningstrakten 14, ekstruderingssylinderen 12 og transportskruen 10 allerede eksisterende deler av den konvensjonelle ekstruderer, men man kan imidlertid videre se at ifølge oppfinnelsen, er skruen tilkjent en annen funksjon sammenliknet med teknikkens stand. I forlengelse av aksen for skruen 10 finner man en aksel 18, på hvilken matrisen av hull 22 og spatelelementet 24 er montert. Hvert sett som omfatter spatelelementet 24 og matrisen av hull 22 kan kalles "spatelpumpe" eller "spateltrinn". Det første trinn kan konkretiseres som et som omfatter transportskruen 10 om matrisen av hull 22, forutsatt at hodet på skruen er utformet i form av en kile, dvs. med en vinkel mellom 0 og 90 grader.

I eksemplet er hullene i matrisen generelt rette. Spatelelementet 24 består av elementer som likner på en propell, som er innstilt for eksempel med en vinkel på 60 grader med overflaten av matrisen av hull, og som passerer over matrisen av hull i en teknisk mulig avstand. Etter hver matrise blir det brukt opp et visst trykk. Dysen 16 virker, ved sine ledende vegger, som et trykkelement, til ekstruderingen endelig oppstår ved åpningen av dysen 26.

Ifølge en annen konstruksjon som vist på fig. 2/3, er deler med liknende funksjoner gitt de samme henvisningstall. Matingstrakten 14, skruen 10 og sylinderen 12 er de samme som på figur 1. Akselen 30 er igjen montert på forlengelsen av aksen til transportskruen 10, på hvilken det imidlertid nå er plassert: en matrise av hull 122, og et spatelelement, av passende lengde, og i stand til å rotere. Dette passerer over en sylindrisk utformet matrise av hull 34 (konstruert i en hatt-form), hvis åpninger ikke er aksiale, som i tilfelle med matrisen av hull 122, men radialt rettet utover. Etter at materialet kommer ut fra matrisen av hull, blir således et passende trykk bygd opp i det mellomliggende rom 36 (kanal). Materialet omfor-mes så (reduksjon av tverrsnittet), under samtidig materialtilstopping, i rommet 38 som går foran dysen 16, til en viskøs eller flytende tilstand, før det forlater ekstruderen ved dyseåpningen 26, hvor det ekspanderer.

Spatelelementet 32 er vist i detalj på figur 3, hvor det i form av en propell, er utstyrt med fire armer 40 som er anordnet med forskyvninger 42. Propellvingene passerer over åpningene i matrisen av hull 34 av sylindrisk form, en etter den andre. Rotasjonsretningen for spatelelementene er vist. Den egentlige innstilling av spatelelementene er ikke kritisk. Hva angår det ønskede trykk på den andre siden av matrisen av hull, er det tilstrekkelig å ha en mulig skråstilling av overflaten, så lenge den passerer over overflaten av matrisen av hull.

Figurene 4 og 5 viser en tredje mulig konstruksjon, i hvilke den andre matrisen av hull 50, i form av en hul kjegle og spatelelementet 52 inne i spatelrommet 54, som sammen med matrisen av hull 50 utgjør spateltrinnet, er utformet i form av en kjegle. Vingene 56 på spatelelementet er blitt skråstilt mot aksen 26 (maksimal vinkel omkring 30 grader med den midtre akse). I det viste eksempel, er hullene 58 i matrisen 122 så vel som i matrisen 50, rette og parallelle med aksen. Pressing gjennom hullene 58 foregår mot et trykk i det kjegleformede rom 60, før materialet blir ledet videre, sammenpakket av de skrå veggene i dyseåpningen 26.

På grunn av sideeffekten av kammeret som smalner i motsatt retning av bevegelsesretningen, blir det skapt et trykk i kombinasjon med friksjonen av produktet, ved silen eller flaten med hull, på grunn av hvilket materiale som blir presset gjennom hullene eller silen.

For å produsere den foretrukne beskrivelse ifølge oppfinnelsen (tilstrekkelig trykkforskjell, slik at det foran elementet skjer en fluidisering av deigen og på lesiden, hver gang det finner sted en fordampning og herding av deigen) og at man for eksempel i en enkelttrinns versjon med bare én plate av hull, kan følge ett av de to følgende alternativer. Massestrømmen som skal transporteres av skruen må enten holdes så lav, at det på lavtrykkssiden av spatelelementet, blir mulig med en fordampning av vann (kan gjøres bare med ekstrem reduksjon av kapasitet), eller spatelelementet må være fysisk dimensjonert på en sjenerøs måte, slik at trykkforholdene blir innstilt på en slik måte at vann kan fordampe.

I de fleste konstruksjoner blir transporteffekten av ethvert symmetrisk utformet element brukt bare om det roterer og passerer over en plate med hull. Det skaper så en transporteffekt når friksjonen av deigen med platen med hull, som blir passert meget nær i retning av transporten, er større sammenliknet med baksiden. Selv en rund omrøringsstang, når den brukes i anordninger ifølge oppfinnelsen, har ikke bare en blandingsfunksjon, men også transport- og flytdynamiske funksjoner.

Ekstremt viktig er den ovennevnte trykkforskjell foran og bak det roterende element, som passerer over matrisen av hull, for å oppnå trykkforholdene på en slik måte at, på grunn av den oscillerende tilbakestrøm, vann blir fordampet.

I konstruksjoner med flere trinn av spatelpumper kan man bevisst fortsette slik at ett eller flere spateltrinn ikke har det mål å fordampe vann, men bare å bidra til oppbygging av trykk, eller for eksempel å arbeide i motsatt retning av materialtransporten, med det spesifikke mål å skape trykkforskjell mellom flere spateltrinn.

Figurene 6 og 7 viser ytterligere eksempler på oppfinnelsen, hvor til høyre (B) på tegningen er vist strøm- og trykkforhold. Kanalene i matrisen av hull i begge figurene er merket 122 og har utvidelser 124 i strømretningen. Runde staver 70 glir over matrisen av hull, av hvilke omkring fire kan ses i rett vinkel med akselen 71, og med en virvelbevegelse i rotasjonsretningen 72. Området med høyt trykk og høy temperatur er indikert ved H og området med lavt trykk og lav temperatur er indikert ved N. Høyt trykk eksisterer foran det sylindriske element 70, hvilket mykner deigen og trykker den gjennom kanalene 122 i matrisen av hull. Temperaturen ved H øker betydelig på grunn av trykk og friksjon. Hoved-retningen for massestrømmen er indikert ved 63. Mellom innstrømssiden og utstrømssiden O (massestrømsretning) er det planlagt et betydelig trykkfall ifølge konstruksjon og operasjon. Trykket er således lavere på utstrømssiden av matrisen av hull, og enda litt lavere bak sylinderelementet 70 (figur 7). På grunn av det lavere trykk og en lavere temperatur oppstår en del av fordampningen av fluidum der, spesielt vann og andre løsemidler, og forårsaker således en tilbakestrøm, og på grunn av bevegelsen en meget ønskelig homogenisering av deigen. Hodeenden på skruen 65 (matet fra matetrakten 67) er igjen utformet som en spatel. Under operasjon av enheten gjennomgår deigen blant annet en transport i retning av dysen 69. Dette er vist som konstruksjonen på venstre side av figuren. Her har man en konstruksjon med en enkel ekstruderskrue 65, i hvilken, ved siden av hodet som er utformet som en spatel, man også tenker seg en matrise av hull 122. Et rom 0 av den typen som er beskrevet tidligere er til stede mellom den første matrisen av hull 122/1 og den andre matrisen av hull 122/2, slik at det på den andre matrisen av hull er et virveltypeelement 70 med armer i form av en rund stav som roterer. Fordampningen her er i form av store bobler, og den flytende deig/konsistens er vist med små punkter. Dette er således en totrinns ekstruderer, det første trinn utformet ved spatelhodet på skruen og den følgende matrise av hull 122/1, den andre utformet ved det virvlende element 70 og den andre matrisen av hull 122/2. Kanalene er alltid ru på innstrømssiden og betydelig utvidet, og danner en overflate med forstørret kontaktfriksjon. I denne konstruksjonen, som i tilfelle med de fleste andre konstruksjoner, er åpningen mellom det virvlende element og den tilsvarende etterfølgende matrise av hull liten, og med henvisning til utspennssiden av den første matrise av hull 122/1 forholdsvis større. For å forårsake en friksjonsforskjell og øke transporteffektivitet av spatelpumpen, går akselen 71 gjennom den første trykkplate 122/1, men ikke gjennom den andre. Passasjen av akselen hjelper også til sentrering av skruen. Skjønt elementet er rundt og plassert perpendikulært til overflaten av matrisen av hull på grunn av kileeffekten av det smalnende rom i motsatt retning av bevegelsesretningen, blir det skapt et trykk sammen med forskjellen i friksjon av produktet ved matrisen av hull, hvilket skyver materialene gjennom hullene.

Mottrykket blir opprettholdt av dysen eller ved dysen.

Ved tykkelsen av platen med hull 122 så vel som antallet og størrelsen av hullene, kan trykkforholdene bli bevisst påvirket, slik at utvidning av hullene til spatelelementet og festing eller friksjon av massen på overflaten av platen ved hull ha ytterligere påvirkning. Avgjørende er lineæriseringen av prosessens oppførsel ifølge oppfinnelsen, en lineærisering som er gyldig for alle konstruksjoner.

Figur 7 viser en liknende konstruksjon utstyrt med noe lengre spatelelementer 80. Elementet satt i en vinkel a (i forhold til overflaten av den andre matrisen av hull) hvor vinkelen a er mindre enn 90 grader. Høytrykksområdet (H) og lavtrykksområdet (N) er igjen som vist. Rotasjonsretningen for det virvlende element er i henhold til pilen 82.

Konstruksjonstegningen (venstre) er ellers tegnet i likhet med figur 6. Kompre-sjonsforholdene (små punkter) er igjen indikert, dvs. høyere trykk, høyere temperaturer, for eksempel flytende deig; det lave trykk er vist ved bobler, hvor fluid fordamper og dette flyter fra rommet bak den andre matrisen av hull (rom som fører til dyseplaten) tilbake til rommet mellom matrisene av hull, og forårsaker som et resultat en ypperlig homogenisering av deigen.

Samme henvisningselementer betyr samme anordninger. Dette gjelder en liknende totrinnskonstruksjon. Figur 8 viser en detalj og hva som hender ved matrisen av hull 122 i områdene med høyt trykk og lavt trykk (H og N). Et rundt stangelement 86 roterer over matrisen av hull 122, og har bare to armer i konstruksjonseksemplet. Elementet kan også ha en hvilken som helst annen form av det element, som bare for enkelhets skyld er vist med to armer. I høytrykksområdet H, foran spatelelementet (rotasjonsretningen vist ved tvil) blir deigen komprimert, vannet kondenserer, og temperaturen stiger. I lavtrykksområdet N fordamper vannet, deigen ekspanderer, og får dermed en temperatur som tilsvarer det absolutte trykk ved det punktet. På grunn av den lavere temperaturen så vel som den ekspanderte form, har deigen en høyere viskositet. Dermed blir det frembrakt en motstand mot materialet som strømmer tilbake gjennom matrisen av hull og inn i lavtrykksområdet, som forårsaker at mer materiale i høytrykksområdet strømmer gjennom matrisen av hull sammenliknet med den som strømmer tilbake i lavtrykksområdet. På denne figuren er forholdene i deigen og ikke hullene i matrisen av hull blitt vist. Figur 9 viser en flate av hull eller alternativt en trykkplate 122, med jevnt fordelte hull 130 og spesielt skapte tempereringskanaler 132. Strømningsretningen av fluidum er vist ved piler (inngang-utgang). I den viste konstruksjon kan alle matrisene av hull eller bare noen få av matrisen av hull være utstyrt med slike tempereringskanaler 132. Figur 10 viser en ytterligere modifikasjon, på figur 10A sett ovenfra, på figur 10B i snitt gjennom en plate av hull 122. Utvidning av hullene (innstrømsretning) kan tenkes, men er ikke vist. Det spesielle aspekt ved konstruksjonen er at ruller i rett vinkel med aksen 102 er koniske med avtakende tverrsnitt fra innsiden mot utsiden. Den gjeldende profil av platen med hull er vist komplementært konisk (forstørre seg som vist ved 104 i tykkelse fra innsiden mot utsiden) slik at de koniske ruller kan løpe uten problemer på den koniske profil 104.

Rullene som er plassert på de viklende armer, i det foreliggende tilfelle koniske og i andre konstruksjoner for eksempel sylindriske, kan også konstrueres slik at de selv også ruller (pil 100'). Rullene 100 roterer da på sine egne akser. På den annen side roterer de virvlende armer selv i en retning som er vist på figur 10A. Rotasjonsbevegelser i retninger i rett vinkel med hverandre er overlagret på hverandre.

Figur 11 viser en entrinns horisontal konstruksjon med spatelformet skrueende 111. Den tilsvarende plate med hull 112 har en akseladaptor 114 for sentrering av skruen.

Skruens geometri er viktig: Som vist har skruen en ekstremt liten skovldybde (ved 115) sammenliknet med kjente konstruksjoner for optimalisert gjennomføring. Denne skovldybden, meget ufordelaktig for transportering, oppnår imidlertid å skape et tilstrekkelig lavt trykk på lavtrykksiden av spatelelementet, som garanterer fordampning av vann. Forholdet mellom skovldybden og diameteren kan for eksempel være mellom 1/20 og 1/50. Figur 12 viser konstruksjonen med et spatelelement 126 og en matrise av hull 128 hvis diametre er større i sammenlikning med diameteren til skruen. Forholdet mellom diameteren av spatelelementet/matrisen av hull til diameteren av skruen kan være mellom 2,0 og 3,0 : 1. Betydelig høyere transportkapasitet kan oppnås siden skruer med dypere skovler er mulig (skjønt en lav skovldybde er vist). Med denne konstruksjon er tilstrekkelig lavt trykk opprettholdt i området med innflyt foran matrisen av hull 128 og i bevegelsesretningen for spatelelementet 126, bak spatelelementet så vel som utstrømssiden med henvisning til matrisen 128 og kammeret 125 nær dysen 69, hvilket muliggjør fordampning av vann. Figur 13 viser en helt annen type konstruksjon, og dessuten av vertikal type. En skrue er ikke påtenkt i denne tretrinns kokeekskruderer av vertikal konstruksjon. Kammervolumer G, N, K, W reduserer i kompresjonsretningen fra pulverform til fluidum (massestrømsretning). Tre trinn med reduserende kammervolumer er påtenkt, og de tilsvarende spatelelementer 130', 130", 130'" er også konstruert tilsvarende mindre. Her henvises det til spatelelementer som likner de på figur 7.

Platen med hull 132, 132', 132" er også tilsvarende mindre. Sylinderrommet reduserer spesielt tilsvarende i trinn opp til dysen 134.

Tilsvarende diagrammer, er hullene skråstilt slik at massestrømmen går jevnt selv opp til de minste kamrene W foran dysen gjennom hullene i matrisen av hull 132, som er utvidet. Akselen 136 roterer igjen rundt den vertikale akse. Figur 14 viser en firetrinns vertikal kokerekstruder 140 hvis spesialitet blant annet er at det første trinnet i de sylindriske ruller er selv roterbare. Rotasjonsretningen for akselen 146 for spatelelementene er vist på samme måte som rotasjonsretningen på de sylindriske huller i det første trinn. Den første rulle 141 løper som en kalander over den første matrise av hull 142', resten av rullene 141', 141", 141'", glir over tilsvarende matriser av hull 142", 142"', 142"", før dysen 142 er nådd. Transportretningen for massestrømmen er vist ved den hvite pilen. Figur 15 viser en ett-trinns vertikal konstruksjon i likhet med en pelletpresse med roterbare sylindriske ruller 150, en mater 67"', en vertikal aksel 156, på hvilken rullene 150 er plassert, for eksempel perpendikulært. Rullene 150 ruller over matrisen av hull 158. Konstruksjonen, skjønt den likner en pelletpresse, er imidlertid utstyrt med en dyse ved utgangen i samsvar med oppfinnelsen. Blant annet blir et trykk utviklet. Som med alle de beskrevne konstruksjoner er det slik at foran rullene, skråstilte elementer eller liknende, blir deigen myknet, og bak rullene finner det sted en fordampning og delvis tilbakestrømning.

Figur 16 viser en dobbeltskrueekstruder. Et spatelelement 202', 202" glir over hver av matrisene av hull 200', 200". Lageret er plassert i et felles hus 204. Fordelen med denne konstruksjonen er en kortere konstruksjon, som således kan lages enklere og mer økonomisk. Kompliserte elementer for elting og homogenisering kan således utelates. Som i maskinene med enkel skrue, blir homogeniseringen forbedret, skjæring og varmefordeling blir jevnere, en bedre slitasjeoppførsel er observert, og styrbarheten er øket.

I alminnelighet, ifølge oppfinnelsen kan således suspensjoner, eltede masser, pastaer og deiger transporteres gjennom matriser av hull ved hjelp av en arm som glir over matrisen av hull. Transporten oppstår på grunn av øket trykk på den fremre ende (i bevegelsesretningen) av den glidende arm. Utstrekningen av trykket er avhengig av formen av den glidende arm (stang, plassert spatel osv.) og avstanden mellom armen og matrisen av hull. Konstruksjonen må velges slik at trykket foran den glidende arm er tilstrekkelig til å overvinne trykktapet gjennom matrisehullene. Fordelene med den glidende arm sammenliknet med trykk som bygges opp bare ved hjelp av en skrue ligger i:

1. Det lokale trykk øker ved få hull.

2. Spatelpumpen inntar spesiell viktighet når (som i mange pastaer) flytoppførsel avhengig av skjæringsintensitet og skjæringsmengde (strukturviskøs oppførsel) kan forventes.

Intens blanding og skjæringsbevegelse foran spatelen reduserer tregheten av pastaen, og krever således bare et lite trykktap i passasjen gjennom hullene.

"Fluidiseringen" av pastaen kan være en intern karakteristikk ved materialet (iboende strukturviskositet). I tilfellet med vannholdige suspensjoner og deiger kan disse fenomenene også forventes når tilstandsparametrene (trykk/temperatur) er nær kokepunktet.

a. Hvis tilstandsparametrene tilsvarer kokepunktet, er vannet tilgjengelig delvis i form av damp. Deigen danner da et skum med forholdsvis høy viskositet. Når den blir komprimert av den glidende arm, kondenserer vannet, deigen blir flytende og lar seg skyve gjennom hullene med høy gjennomgang. Etter passering hardner deigen, og tilbakestrøm til lesiden av den glidende arm er dermed unngått. Det er således også mulig å transportere mot forholdsvis høyt mottrykk.

b. Hvis tilstandsparametrene er litt under kokepunktet, er vannet flytende (ikke noe skum).

Ved prosessen på høytrykkssiden, blir energi tilført (elastisk trykkenergi og for-brukt skjæringsenergi). Den forbrukte skjæringsenergi fører til en lokal temperaturøkning. På lesiden er det lavt trykk, hvilket fører til fordampning av en del av fluidet, og dermed skumdannelsen i deigen. Med kjøling eller ved trykkøkning blir vanndampen kondensert (kavitasjon). 3. Under de ovennevnte forhold har utstyret den funksjon å pumpe, og kan således bygge opp et øket trykk ved en flertrinnsanordning. I flertrinnsanordningen må en "asym-metri" sikres i forhold til pumpeeffekten, dvs. pumpene må indikere en "transportretning". Denne transportretningen kan sikres, for én, gjennom innstillingsvinkelen i transportretningen, for andre, gjennom forskjellige avstander for glidearmen til den nedre og den øvre plate med hull eller gjennom forskjellige overflatekarakteristikker (friksjon). Under komplett geometrisk symmetri og med samme friksjon virkning, må spatelpumpen overlagres et ytre trykk. Spatelpumpen virker i dette tilfelle bare som en anordning for væskedannelse.

De mål som blir møtt ved anordningen ifølge oppfinnelsen, eller fordelene, kan oppsummeres som følger: opptil 100 % høyere kapasitet, bedre produktkvalitet gjennom jevnere flyt og jevnere tekstur, muligheter for ypperlig prosesskontroll, meget lett håndtering av delene, økonomiske verktøy, betydelig reduksjon av kostnadene for slitasjedeler, ufølsomhet for variasjoner i råmaterialene, betydelig høyere frihet i opp-skriftssammensetningen, bedre inngang for råmaterialer i pulverform.

Ved anordningene ifølge oppfinnelsen kan selv eksisterende, utslitte skrueeks-trudere, respektivt ekstruderingsskruer, utstyres igjen, og deres levetid kan dermed bli betydelig øket.

Eksempel

Fire skovlskruer av kjent konstruksjon med vanlig skruprofil er forlenget ved hodet ved en adaptor som går gjennom den første trykkplate, som er plassert som vanlig foran den spatelformede overflaten på skruehodet og som brukes til å montere spatelelementet. Dette glir over den andre trykkplaten og danner dermed det andre spateltrinn. De vanlige dyse-plater fullfører systemet. Begge trykkplatene danner et spatelkammer i hvilket spatelelementet roterer. Spatelelementet med sirkelrundt tverrsnitt er bare litt tynnere enn det spatelrom som er utformet av de to trykkplatene. Trykkforholdet kan bli spesifikt påvirket ved tykkelsen av trykkplatene og antall og størrelse av hull. Typen av konisk utvidelse av hullene mot spatelelementene påvirker vedhefting/friksjon av massen på overflaten av platen av hull, og dermed deres transportkarakteristikker.

Hvis man her realiserer anordningene ifølge oppfinnelsen, kan man oppnå ytterligere resultater med brukte skruer, hvor åpningen mellom skruene og hylsen er omkring 1,6 mm. Hvis man setter spatelelementet i bevegelse, ville dette skape en sone med høyere trykk foran spatelelementet i rotasjonsretningen, og en sone med lavere trykk bak spatelelementet sett fra rotasjonsretningen. Hvis deigen nå har en temperatur på 140° i en sone med lavt trykk og trykket er under 3,5 bar, vil vannet fordampe og deigen vil øke sitt volum. I denne tilstand (en blanding av dampbobler og fluider) har deigen en betydelig høyere viskositet sammenliknet med den rene fiuidform. Den presenterer således en høyere motstand mot spatelen når den nærmer seg, slik at trykket blir bygd opp, vannet kondenseres og kondensasjonsenergien igjen varmer opp deigen osv. Den kontinuerlige endring mellom høyt trykk og lavt trykk forårsaket av spatelelementet nedenfor kokepunktet for vannet eller fluidet, forårsaker en enorm homogeniseirngseffekt i deigen, og en ekstremt effektiv energiveksling, og hindrer således delvis overoppvarming og danner hovedbasen for den overraskende gode pumpeeffekt av spateltrinnet. På grunn av den stadige oppstående ekspansjon og kompresjon, den ene etter den andre, blir varmeoverføringen inne i systemet betydelig forbedret, og til slutt blir fiytegenskapene til biopolymerdeigen positivt påvirket.

For ikke å overbelaste søknaden er mange underkrav assosiert bare med visse hovedkrav. Slike foretrukne utførelser, hvor de er teknisk mulige, er naturligvis også tenkt satt opp i form av underkrav til de fleste andre hovedkrav.

Claims (36)

1. Kokerekstruder omfattende en matetrakt, minst én skrue eller en dobbeltskine så vel som en dyse for produksjon av termisk behandlede biopolymerer, karakterisert ved minst én spatelpumpe (22/124; 32/34; 50/52; 80/122; 100; 122; 126/128...) anordnet mellom skruen hhv. skruene (10; 65...) og dysen (16; 69...), hvor hver spatelpumpe omfatter en matrise eller plate med hull (22; 122; 34; 50; 122/1; 122/2; 122; 124...) og minst ett assosiert spatelelement (24; 32; 52; 70; 65...), definert som "spatelpumpe", hvor spatelelementet roterer i en spiss vinkel mellom 0 og 90° med matrisen eller platen med hull sett i bevegelsesretningen for spatelelementet, slik at materialet som blir behandlet blir utsatt for en pumpeeffekt.

2. Kokerekstruder ifølge krav 1, karakterisert ved minst to slike såkalte spatelpumper (22/24; 22/24 ... 65/122/1-70-122/2; 65/122; 80/122) mellom skruen hhv. skruene (10...) og dysen (16...).

3. Kokerekstruder ifølge krav 1, karakterisert ved at endeoverflaten på enden av skruen hhv. skruene (10...) på dysesiden er utformet som en spatel og med en slik utforming at den passerer over en plate med hull (120...).

4. Kokerekstruder ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at spatelpumpene omfatter hver en plate med hull (22...), og et spatelelement (24...) er montert på en aksel sammen med skruen hhv. skruene (10; 13) og i forlengelse derav.

5. Kokerekstruder ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at spatelpumpene har drev som er uavhengige av hverandre.

6. Kokerekstruder ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at de tallrike hull (130) med gode varmeoverføringsegenskaper i matrisen med hull eller plater (122'), danner kanaler (132) for damp/kjølevann eller termoolje (figur 9).

7. Kokerekstruder for produksjon av termisk behandlede biopolymerer ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at ekstrudeirngsskruen hhv. ekstruderingsskruene opererer som enkle transportskruer med prekompresjon, og minst én spatelpumpe følger mellom skruen hhv. skruene, og dysene består hver av en matrise av hull og et tilhørende spatelelement (definisjon av en spatelpumpe).

8. Kokerekstruder ifølge krav 1, karakterisert ved at den består av en rekke av de såkalte spatelpumper, hvor hver rekke er anordnet vertikalt og skruen eller skruene tjener bare som en mateskrue.

9. Kokerekstruder ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at spateloverflaten er konstruert rett, buet eller profilert og roterer over matrisen av hull.

10. Kokerekstruder ifølge krav 9, karakterisert ved at spatelarmene, hhv. de virvlende armer som passer over platen med hull, som for eksempel er plassert perpendikulært med drivaksen for spatelpumpen av den virvlende typen, har runde tverrsnitt og er utformet som en sylindrisk eller konisk formet rulle som smalner av mot utsiden.

11. Kokerekstruder ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at overflaten på spatelelementet er så glatt som mulig, dvs. med minimum friksjon, og at overflaten av matrisen av hull (platen) er så ru som mulig, dvs. med stor friksjon.

12. Kokerekstruder ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at ekstruderingsverktøyet, spesielt ekstruderingssylinderen, og muligens skruen hhv. skruene, dysen osv, er fremstilt av stål, støpejern eller annet, fra matvarestandpunkt, ikke-kritiske materialer.

13. Kokerekstruder ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at spateltrinnene hver er konstruert som moduler.

14. Kokerekstruder ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at de individuelle spateltrinn er konstruert til å kombineres som et modulsystem.

15. Kokerekstruder ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at matrisen av hull på siden med innkommende strøm er utformet som en kulekalott, og at de tilknyttede spatelelementer har en form som er direkte komplementær med kuleklaffen og følger dens kontur.

16. Kokerekstruder ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at det på den forlengede akse av skruen hhv. skruene, med en skrueende formet som et spatelhode, er plassert en plan matrise med hull, særlig med hull som er parallelle med aksen og som er utvidet på innstrømningssiden.

17. Kokerekstruder ifølge krav 16, karakterisert ved at tre ytterligere spateltrinn, etterfølgende denne matrise av hull, og hvert omfattende en matrise (22) og et spatelelement (24), er plassert, hvor spatelelementet er i form av en roterende propell (32; 56).

18. Kokerekstruder ifølge krav 17, karakterisert ved at etterfølgende denne matrise av hull (34), en annen ringformet matrise av hull med form som innsiden av en hatt, er plassert, som sammen danner et hult spatelrom (20) i hvilket det er plassert et roterende spatelelement (40) som passerer over ringmatrisen.

19. Kokerekstruder ifølge krav 16, karakterisert ved at det på denne akselen er plassert en konisk matrise av hull (50) med spesielle åpninger (58) som er parallelle med aksen og eventuelt med utvidelser på innstrømningssiden, hvor det i spatelrommet (54), formet av den hule koniske matrise av hull, er plassert et kjeglestumpformet spatelelement (52) som fyller spatelrommet (54), og som passerer over åpningene (58) i matrisen av hull (50) på dens innside.

20. Kokerekstruder ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at diameterforholdet mellom skruens ytre diameter og spatelelementets hode og/eller matrisen av hull er mellom 1 : 2,0 - 3,0.

21. Kokerekstruder ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at elementene (100) som passerer over platen med hull er koniske elementer som smalner av fra innsiden mot utsiden og er roterbare rundt sine egne akser, hvor matrisene av hull på oversidene er utformet på en komplementær måte, dvs. slik at de (104) utvides fra innsiden mot utsiden.

22. Kokerekstruder ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved en sentral passasje for akselen eller akslene gjennom matrisen av hull for sentrering av skruen (114...) hvor skruen(e) har en meget liten skovldybde, spesielt med et forhold mellom skovldybden og skruediameterne på mellom 1/20 og 1/50.

23. Kokerekstruder med en matertrakt så vel som en dyse for produksjon av termisk behandlede biopolymerer, karakterisert ved at kokerekstruderen er av en vertikal- og flertrinnskonstruksjon med spatelpumper, hvor hver spatelpumpe består av en matrise med hull og et tilknyttet spatelelement, hvor helningsvinkelen for spatelelementet hhv. spateloverflaten i forhold til matrisen med hull - sett i bevegelsesretningen for spatelarmene - er en spiss vinkel, og kokerekstruderen tilveiebringer forskjellige kammervolumer (G; M; K;W) i retningen av massestrømmen, og at også de hellende spatelelementene (130'; 130"; 130"') har dimensjoner som er tilsvarende mindre.

24. Kokerekstruder ifølge krav 23, karakterisert ved at noen av spatelelementene er sylindriske ruller (141) som særlig i det første trinn er roterbare.

25. Kokerekstruder med matetrakt (67'") og en dyse (159) av en ett-trinns konstruksjon, karakterisert ved at den er konstruert liknende en pelletpresse med roterende sylinderformede ruller (150) plassert perpendikulært på en vertikal akse (156), hvor rullene ruller eller passerer over matrisen med hull (158) og dysen er plassert bak matrisen med hull på en slik måte at deigen blir gjort flytende foran rullene eller andre liknende elementer, og bak rullene og på utstrømssiden bak matrisen av hull (158), kan det tilveiebringes en fordampning og en delvis tilbakestrøm.

26. Prosess for kokeekstrudering av biopolymerer, karakterisert ved at i en kokerekstruder ifølge krav 1, blir transporttrykket av skruen, massestrømmen av materialet som skal ekstruderes, temperaturen i en ekstruder, men fremfor alt trykket foran og bak en matrise med hull hhv. spatelelementet som passerer over det, valgt slik at det bak spatelelementet i spatelkammeret dannes en sone med lavt trykk og fordampning av fluidet som finnes i massen som skal ekstruderes, og at det foran spatelelementet i oppstuvingsområdet for platen med hull bygges opp et trykk, som forårsaker at fluiddampen blir flytende.

27. Prosess ifølge krav 26, karakterisert ved at bak passasjen gjennom hver matrise med hull i spatelpumpetrinnet blir materialet utsatt for et trykk som komprimerer materialet til en flytende masse.

28. Prosess ifølge krav 27, karakterisert ved at ekstruderen opereres til å gi en trykkforskjell på 10:1 mellom området foran spatelelementet eller foran skruehodets kileoverflate og området bak spatelelementet, hvor området med lavere trykk blir holdt under materialets kokepunkt.

29. Prosess ifølge ett av kravene 24-28, karakterisert ved at en størst mulig trykkforskjell blir skapt over spatelpumpetrinnet, tatt i betraktning ekstruderparametrene så vel som materialet som skal ekstruderes.

30. Prosess ifølge ett av kravene 28 eller 29, karakterisert ved at i området av matrisen med hull, blir det flytendegjorte materiale satt i en oscillerende bevegelse.

31. Prosess ifølge ett av kravene 26-30, karakterisert ved at det arbeides med et prosessvolum på omkring 200 cm<3> pr spatelpumpetrinn, en massestrøm på 200 til 350 kg/h, og en resulterende oppholdstid på 2 til 4 sekunder.

32. Prosess for kokeekstrudering av biopolymerer, for produksjon av matvaregranulater, snackprodukter eller frokostblandinger, karakterisert ved at biopolymerene blir matet til to spateltrinn, og etter trykkoppbygging foran dysen, blir de presset gjennom dysen, hvor hvert spateltrinn består av en matrise med hull og et tilknyttet spatelelement, hvor helningsvinkelen for spatelelementet hhv. spateloverflaten i forhold til matrisen med hull - sett i bevegelsesretningen for spatelarmene - er en spiss vinkel, og ekstruderingsoperasjonen er vertikal.

33. Prosess ifølge ett av kravene 26-32, karakterisert ved at det arbeides med et spatelelement som har så stor diameter sammenliknet med den ytre diameter av ekstrudeirngsskruen at et tilstrekkelig lavt trykk opprettholdes i spatelkammeret, som tillater fordampning av væsken.

34. Prosess ifølge krav 33, karakterisert ved at det brukes en diameter av spateltrinnet som tilsvarer 2-3 ganger diameteren av ekstruderingsskruen.

35. Prosess for kokeekstrudering av biopolymerer, karakterisert ved at de nødvendige forutsetninger for kokeekstrudering, nemlig trykk, temperatur, fluidisering og homogenisering kun blir tilveiebrakt av en eller flere spatelpumper som hver består av en matrise med hull og et tilknyttet spatelelement, og helningsvinkelen for spatelelementet hhv. spateloverflaten i forhold til matrisen med hull - sett i bevegelsesretningen for spatelarmene - er en spiss vinkel.

36. Kokerekstruder ifølge ett av kravene 1-22, karakterisert ved at den er i form av en dobbeltskrueekstruder.