RU222126U1

RU222126U1 - SCREW EXTRUDER

Info

Publication number: RU222126U1
Application number: RU2023126843U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Валентинович Алексеев; Ирлан Жангазыевич Искаков; Виталий Яковлевич Кучеренко; Артем Андреевич Бирченко; Елена Николаевна Ивлева; Михаил Иванович Дмитриченко; Александр Сергеевич Гонашвили
Filing date: 2023-10-18
Publication date: 2023-12-12

Abstract

Полезная модель относится к экструзионной технике и предназначена для производства пищевых продуктов с применением экструзии, преимущественно при получении модифицированных крахмалов. Технической задачей полезной модели является повышение равномерности распределения ингредиентов и перемешивания экструдируемой смеси в объеме корпуса, что обеспечивает более интенсивное взаимодействие кукурузного зерна с используемым при получении модифицированного крахмала химическим реагентом (например, перманганатом калия). Техническая задача решена за счет того, что в шнековом экструдере, включающем корпус, внутри которого установлен шнек с винтовой нарезкой, соединенный с приводом, загрузочное устройство и матрицу, закрепленную в кольцевом зазоре между концом шнека и внутренней стенкой корпуса, четные лопасти винтовой нарезки шнека, отсчитывая со стороны матрицы, выполняют перфорированными с равномерно распределенными отверстиями, оси которых параллельны оси вала шнека, а диаметры равны 0,05-0,06 диаметра лопасти винтовой нарезки, причем кольцевой зазор для установки матрицы снабжают отводом для излишков влаги выделяемой из экструдируемого продукта. The utility model relates to extrusion technology and is intended for the production of food products using extrusion, mainly for the production of modified starches. The technical objective of the utility model is to increase the uniformity of distribution of ingredients and mixing of the extruded mixture within the volume of the body, which ensures more intense interaction of corn grains with the chemical reagent used in the production of modified starch (for example, potassium permanganate). The technical problem is solved due to the fact that in a screw extruder, including a housing, inside of which a screw with a screw thread is installed, connected to a drive, a loading device and a matrix fixed in the annular gap between the end of the screw and the inner wall of the housing, even blades of a screw thread, counting from the side of the matrix, they are perforated with evenly distributed holes, the axes of which are parallel to the axis of the screw shaft, and the diameters are equal to 0.05-0.06 of the diameter of the screw thread blade, and the annular gap for installing the matrix is provided with a drain for excess moisture released from the extruded product.

Description

Полезная модель относится к экструзионной технике и предназначена для производства пищевых продуктов с применением экструзии, преимущественно при получении модифицированных крахмалов.The utility model relates to extrusion technology and is intended for the production of food products using extrusion, mainly for the production of modified starches.

Используется экструдер [1], включающий шнековый корпус с направляющими канавками, внутри которого установлен шнек с винтовой нарезкой. На конце шнекового корпуса закреплена головка в виде патрубка для установки матрицы.An extruder [1] is used, which includes a screw housing with guide grooves, inside which a screw with a screw thread is installed. At the end of the screw housing there is a head in the form of a pipe for installing the matrix.

Недостатком такой конструкции экструдера являются большие утечки экструдируемого продукта в зазоре между шнеком и шнековым корпусом.The disadvantage of this extruder design is the large leakage of the extruded product in the gap between the screw and the screw housing.

Известен экструдер [2], содержащий станину, корпус, внутри которого укреплена цилиндрическая втулка с левой винтовой нарезкой, шнек с правой винтовой нарезкой и кольцевым выступом с цилиндрической поверхностью. Размещенный внутри втулки и состоящий из дозирующей и нагнетательной зон, подшипниковый узел, матрицу, механизм резки, бункер и привод, причем кольцевой выступ расположен в средней части шнека между дозирующей и нагнетательной зонами и на цилиндрической поверхности выступа выполнены канавки.An extruder [2] is known, containing a frame, a body, inside of which a cylindrical sleeve with a left-hand screw thread is fixed, a screw with a right-hand screw thread and an annular protrusion with a cylindrical surface. Placed inside the bushing and consisting of dosing and discharge zones, there is a bearing assembly, a matrix, a cutting mechanism, a hopper and a drive, wherein the annular protrusion is located in the middle part of the screw between the dosing and discharge zones and grooves are made on the cylindrical surface of the protrusion.

Недостатками указанного экструдера являются: наличие застойных зон на поверхности шнека перед кольцевым выступом, возможность подгорания перерабатываемого материала и образования из него пробки, вращающейся вместе со шнеком.The disadvantages of this extruder are: the presence of stagnant zones on the surface of the screw in front of the annular protrusion, the possibility of burning of the processed material and the formation of a plug from it, rotating with the screw.

Описанный также экструдер для производства кукурузной палочки содержит кольцевой выступ, который имеет коническую и цилиндрическую поверхности для постепенного уменьшения зазора между выступом и внутренней винтовой поверхностью втулки, причем на цилиндрической поверхности выполнены винтовые канавки с трапецеидальным поперечным сечением [3].An extruder for the production of corn sticks, also described, contains an annular protrusion, which has a conical and cylindrical surface to gradually reduce the gap between the protrusion and the inner helical surface of the sleeve, and on the cylindrical surface helical grooves with a trapezoidal cross-section are made [3].

Использование в экструдере выступа с конической и цилиндрической поверхностью позволяет создать условия для плавного перемещения материала в зазоре между выступом и втулкой, уменьшить сопротивление движению зерновой массы, что стабилизирует режим переработки материала и обеспечивает сохранение пищевых свойств получаемого продукта.The use of a protrusion with a conical and cylindrical surface in the extruder makes it possible to create conditions for smooth movement of the material in the gap between the protrusion and the bushing, to reduce the resistance to the movement of the grain mass, which stabilizes the processing mode of the material and ensures the preservation of the nutritional properties of the resulting product.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является шнековый экструдер включающий шнековый корпус, внутри которого установлен шнек с винтовой нарезкой, загрузочное устройство и головку для установки матрицы на конце шнекового корпуса, причем на конце шнека со стороны матрицы выполнены направляющие канавки, а на конце внутренней поверхности корпуса со стороны матрицы выполнена винтовая нарезка, причем направление винтовой нарезки на внутренней поверхности корпуса противоположно направлению винтовой нарезки на шнеке [4].The closest to the claimed utility model is a screw extruder comprising a screw housing, inside of which a screw with a screw thread is installed, a loading device and a head for installing a matrix at the end of the screw housing, and guide grooves are made at the end of the screw from the matrix side, and at the end of the inner surface of the housing On the matrix side, a screw thread is made, and the direction of the screw thread on the inner surface of the housing is opposite to the direction of the screw thread on the screw [4].

Такое выполнение шнекового экструдера улучшает его характеристики за счет снижения утечек в кольцевом зазоре между шнеком и корпусом путем уменьшения площади поперечного сечения кольцевого зазора и меньшего давления со стороны матрицы в зоне, близкой к валу шнека по сравнению с зоной, близкой к поверхности корпуса.This embodiment of the screw extruder improves its performance by reducing leakage in the annular gap between the screw and the housing by reducing the cross-sectional area of the annular gap and less pressure from the die in the area close to the screw shaft compared to the area close to the surface of the housing.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение равномерности распределения ингредиентов и перемешивания экструдируемой смеси в объеме корпуса, что обеспечивает более интенсивное взаимодействие кукурузного зерна с используемым при получении модифицированного крахмала химическим реагентом (например, перманганатом калия). Это ведет к получению готового продукта с повышенной прочностью создаваемого геля, более эффективному формированию оболочки и исключению разрушения изготавливаемых гранул.The technical objective of the proposed utility model is to increase the uniformity of distribution of ingredients and mixing of the extruded mixture within the volume of the body, which ensures more intense interaction of corn grain with the chemical reagent used in the production of modified starch (for example, potassium permanganate). This leads to a finished product with increased strength of the created gel, more efficient formation of the shell and the elimination of destruction of the produced granules.

Технический эффект, достигаемый заявляемой полезной моделью, состоит в том, что наличие перфорированных и сплошных витков винтовой нарезки обеспечивает не только радиальное, но и осевое движение экструдируемой смеси. Кроме того, такое перемешивание при смеси через перфорацию дополнительно измельчает входящие в смесь ингредиенты и обеспечивает их более равномерное размещение в объеме корпуса и более интенсивное взаимодействие. Влага, остающаяся при реализуемом процессе, отводится из кольцевого зазора.The technical effect achieved by the claimed utility model is that the presence of perforated and solid threaded turns ensures not only radial, but also axial movement of the extruded mixture. In addition, such mixing of the mixture through perforations further crushes the ingredients included in the mixture and ensures their more uniform placement in the body volume and more intense interaction. The moisture remaining during the process is removed from the annular gap.

Указанная техническая задача решается за счет того, что в шнековом экструдере, включающем корпус, внутри которого установлен шнек с винтовой нарезкой, соединенный с приводом, загрузочное устройство и матрицу, закрепленную в кольцевом зазоре между концом шнека и внутренней стенкой корпуса, четные лопасти винтовой нарезки шнека, отсчитывая со стороны матрицы, выполняют перфорированными с равномерно распределенными отверстиями, оси которых параллельны оси вала шнека, а диаметры равны 0,05-0,06 диаметра лопасти винтовой нарезки, причем кольцевой зазор для установки матрицы снабжают отводом для излишков влаги выделяемой из экструдируемого продукта.This technical problem is solved due to the fact that in a screw extruder, including a housing, inside of which there is a screw with a screw thread connected to a drive, a loading device and a matrix fixed in the annular gap between the end of the screw and the inner wall of the housing, even blades of a screw thread , counting from the side of the matrix, are perforated with evenly distributed holes, the axes of which are parallel to the axis of the screw shaft, and the diameters are equal to 0.05-0.06 of the diameter of the screw thread blade, and the annular gap for installing the matrix is provided with a drain for excess moisture released from the extruded product .

Полезная модель поясняется чертежом, где The utility model is illustrated by a drawing, where

на фиг. 1 представлено продольное сечение шнекового экструдера предлагаемой конструкции; in fig. 1 shows a longitudinal section of a screw extruder of the proposed design;

на фиг. 2 изображены вида А-А и Б-Б сечений по сплошной и перфорированной лопастям цилиндрической нарезки.in fig. 2 shows views A-A and B-B of sections along solid and perforated cylindrical blades.

Шнековый экструдер состоит из корпуса 1, внутри которого установлен шнек 2, соединенный с приводом 3, загрузочного устройства 4 и матрицы 5, закрепленной в кольцевом зазоре 6, между концом шнека и внутренней стенкой корпуса. Винтовая нарезка выполнена в виде лопастей, причем четные лопасти 7 винтовой нарезки шнека, отсчитываемые со стороны матрицы, выполнены перфорированными с равномерно распределенными отверстиями. Оси выполненных отверстий параллельны оси вала шнека, а диаметры их равны 0,05-0,06 диаметра лопасти винтовой нарезки. Нечетные лопасти 8 выполнены сплошными, причем первая из них примыкает к кольцевому зазору для установки матрицы, снабженному отводом для удаления излишков влаги выделяемой из экструдируемого продукта.The screw extruder consists of a housing 1, inside of which a screw 2 is installed, connected to a drive 3, a loading device 4 and a matrix 5, fixed in the annular gap 6, between the end of the screw and the inner wall of the housing. The screw thread is made in the form of blades, and the even blades 7 of the screw thread, counted from the matrix side, are made perforated with evenly distributed holes. The axes of the holes are parallel to the axis of the auger shaft, and their diameters are equal to 0.05-0.06 of the diameter of the screw thread blade. The odd blades 8 are made solid, and the first of them is adjacent to the annular gap for installing the matrix, equipped with a drain to remove excess moisture released from the extruded product.

Шнековый экструдер работает следующим образом. A screw extruder works as follows.

Продукт, например измельченная кукуруза, предварительно смешанная с химическим реактивом, преимущественно раствором перманганата калия, через загрузочное устройство 4 поступает в корпус 1, где шнек 2 соединенный с приводом 3 транспортирует его в сторону матрицы 5. Винтовая нарезка шнека представляющая последовательно чередующиеся четные перфорированные лопасти 7 и сплошные нечетные лопасти 8, последними в процессе транспортирования давит на продукт в направлении оси шнека и за счет наклона лопастей заставляет его в слое между соседними лопастями перемешиваться в радиальном направлении. Четные перфорированные лопасти 7 в это же самое время, за счет возникающей силы давления, обеспечивают через перфорацию еще и возможность перемещения части материала в осевом направлении, вдоль оси шнека, подвергая материал дополнительному измельчению. Это позволяет более равномерно по объему корпуса перемешивать экструдируемый материал, обеспечивая более эффективное взаимодействие частиц кукурузы с химическим реагентом. Излишки влаги удаляются из кольцевого зазора 6 через отвод при прохождении экструдируемого материла в матрицу.A product, for example crushed corn, pre-mixed with a chemical reagent, mainly a solution of potassium permanganate, enters housing 1 through the loading device 4, where auger 2 connected to the drive 3 transports it towards the matrix 5. The screw thread of the auger represents sequentially alternating even perforated blades 7 and solid odd blades 8, the latter during the transportation process presses on the product in the direction of the screw axis and, due to the inclination of the blades, causes it to mix in the radial direction in the layer between adjacent blades. Even-numbered perforated blades 7 at the same time, due to the resulting pressure force, through the perforation also provide the ability to move part of the material in the axial direction, along the axis of the screw, subjecting the material to additional grinding. This allows the extruded material to be mixed more uniformly throughout the body volume, ensuring more efficient interaction of corn particles with the chemical reagent. Excess moisture is removed from the annular gap 6 through an outlet as the extruded material passes into the matrix.

Предлагаемая конструкция шнекового экстудера позволяет повысить эффективность производства модифицированных крахмалов, поскольку обеспечивает более равномерное перемешивание экструдируемой смеси, что, в частности, при производстве модифицированных крахмалов из кукурузы создает более благоприятные условия для взаимодействия ингредиентов смеси при гидролитическом расщеплении глюкозидных связей с образованием карбонильных групп и окисление спиртовых групп в карбонильные, а затем в карбоксильные.The proposed design of a screw extuder makes it possible to increase the efficiency of the production of modified starches, since it ensures more uniform mixing of the extruded mixture, which, in particular, in the production of modified starches from corn, creates more favorable conditions for the interaction of the ingredients of the mixture during the hydrolytic cleavage of glucosidic bonds with the formation of carbonyl groups and the oxidation of alcohol groups groups to carbonyl and then to carboxyl.

1. Азаров Б.М. и др. Технологическое оборудование хлебопекарных и макаронных предприятий. - М: Агропромиздат. 1986. - С. 194.1. Azarov B.M. and others. Technological equipment for bakery and pasta enterprises. - M: Agropromizdat. 1986. - P. 194.

2. Патент РФ 2156097, А23Р 1/12, опубл. 20.08.2000, БИ №26.2. RF patent 2156097, A23R 1/12, publ. 08/20/2000, BI No. 26.

3. Патент РФ 2225145, А23Р 1/12, опубл. 20.06.2003, БИ №14.3. RF patent 2225145, A23R 1/12, publ. 06/20/2003, BI No. 14.

4. Патент РФ 2306775, А23Р 1/12, опубл. 27.09.2007, БИ №27.4. RF patent 2306775, A23R 1/12, publ. 09/27/2007, BI No. 27.

Claims

A screw extruder, including a housing, inside of which a screw with a screw thread is installed, connected to a drive, a loading device and a matrix fixed in the annular gap between the end of the screw and the inner wall of the housing, characterized in that the even blades of the screw thread of the screw, counting from the side of the matrix, made perforated with evenly distributed holes, the axes of which are parallel to the axis of the screw shaft, and the diameters are equal to 0.05-0.06 of the diameter of the screw thread blade, and the annular gap for installing the matrix is equipped with a drain for excess moisture released from the extruded product.