RU2223682C2

RU2223682C2 - Apparatus and method for obtaining of extruded food product

Info

Publication number: RU2223682C2
Application number: RU2001114237/13A
Authority: RU
Inventors: В.А. Титаренко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Снэйк"
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2004-02-20
Also published as: WO2002094042A1; EA200200371A1; EA004607B1

Abstract

FIELD: food-processing industry, in particular, preparing of extruded or puffed food products from cereals. SUBSTANCE: apparatus has case, charging hopper with vibration dosing device, die and tension bar. Die has equalizing transition cavity, transition diaphragm with opening, adapter cavity with slit-type diaphragm, and forming bushing with rectangular opening. Apparatus and method allows thin flat rectangular small loafs to be produced. EFFECT: increased efficiency and improved organoleptical properties of product. 8 cl, 2 dwg

Description

Предполагаемое изобретение относится к пищевой промышленности, преимущественно к производству взрывом и экструзией продуктов из зернового сырья. The alleged invention relates to the food industry, mainly to the production of explosion and extrusion of products from grain raw materials.

Известен пресс-экструдер, содержащий корпус основного привода с загрузочным бункером и питателем, цилиндрический корпус шнека, состоящий из разъемных частей и прикрепленный к корпусу основного привода, отличающийся тем, что на внутренней поверхности обеих частей корпуса шнека в месте их соединения выполнены кольцевые проточки, в которые установлено жестко закрепленное кольцо с внутренними пазами, выполненными по оси кольца или под углом к ней (см. з. RU 98112976, кл. А 23 Р 1/12, опубл. 27.03.2000). A known extruder comprising a main drive housing with a feed hopper and a feeder, a cylindrical screw housing, consisting of detachable parts and attached to the main drive housing, characterized in that annular grooves are made on the inner surface of both parts of the screw housing at their junction, in which have a rigidly fixed ring with internal grooves made along the axis of the ring or at an angle to it (see cl. RU 98112976, class A 23 P 1/12, publ. 03/27/2000).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для изготовления пищевого экструдированного продукта, содержащее экструдер с матрицей и установленную в ней с возможностью вращения формующую головку, отличающееся тем, что переходная коническая поверхность и переходная цилиндрическая поверхность формующей головки размещены за пределами фильеры матрицы (см. п. RU 2137372, кл. А 21 С 11/16, А 23 Р 1/12, опубл. 20.09.99 г.). The closest technical solution to the proposed one is a device for manufacturing a food extruded product containing an extruder with a die and a forming head mounted therein for rotation, characterized in that the transition conical surface and the transition cylindrical surface of the forming head are located outside the die of the matrix (see . RU 2137372, CL A 21 C 11/16, A 23 P 1/12, publ. 09/20/99).

Недостатки выше описанных устройств заключаются в малой степени измельчения зерновой смеси и доведения составляющих ее частиц до готовности и вследствие этого - низкое качество готового продукта. На данных устройствах невозможно получить готовый продукт в виде тонких прямоугольных хлебцов прямоугольного сечения, обладающих повышенной пористостью и равномерным распределением массы. The disadvantages of the above devices are to a small degree of grinding the grain mixture and bringing its constituent particles to readiness and, as a result, the low quality of the finished product. On these devices it is impossible to obtain the finished product in the form of thin rectangular bread rolls of rectangular cross section, with increased porosity and uniform distribution of mass.

Эти недостатки вызваны следующими факторами. Степень измельчения частиц в зерновой смеси, т.е. качество помола, а также временем помола. These deficiencies are caused by the following factors. The degree of grinding of particles in the grain mixture, i.e. grinding quality, as well as grinding time.

При увеличении зазора в известных устройствах готовый продукт выходит сырым, а при уменьшении зазора горит и запекается снаружи, оставаясь сырым изнутри. With an increase in the gap in known devices, the finished product comes out raw, and with a decrease in the gap, it burns and bakes on the outside, remaining raw from the inside.

В известных устройствах возможно получение готового продукта из цельного зерна только в виде палочек или небольших цилиндров неправильной формы, обусловленной выходным отверстием фильеры матрицы. In known devices it is possible to obtain the finished product from whole grains only in the form of sticks or small cylinders of irregular shape, due to the outlet of the die die.

Это вызвано также тем, что в известных устройствах невозможно равномерно распределить давление и массу в случае изготовления плоского изделия. This is also due to the fact that in the known devices it is impossible to evenly distribute pressure and mass in the case of manufacturing a flat product.

Прямоугольные плоские хлебцы получают только из муки. При этом многие ценные вещества, содержащиеся в цельном зерне, теряются уже при помоле муки, окисляются на воздухе. Вкус таких хлебцов оставляет желать лучшего и требуется поверхностное нанесение различных вкусовых добавок, что подтверждается также тем, что известные способы получения экструдированного продукта касаются только смешивания зерна с вкусовыми ароматическими компонентами или нанесения поверхностного слоя вкусовых добавок на экструдированный продукт. Значит, зерновое сырье в конечном продукте не доведено до готовности, пригодной к употреблению. Rectangular flat breads are obtained only from flour. At the same time, many valuable substances contained in whole grains are already lost when grinding flour, oxidized in air. The taste of such breads leaves much to be desired and surface application of various flavors is required, which is also confirmed by the fact that the known methods for producing an extruded product relate only to mixing grain with flavoring aromatic components or applying a surface layer of flavors to the extruded product. This means that the grain raw materials in the final product are not brought to a readiness suitable for consumption.

Например:
а) способ производства зерновых продуктов, включающий внесение синтетического заменителя сахара в дробленое зерно и экструдирование зерна при t^o массы 200-250^oС с получением готового продукта влажностью 4,5-9% (см. п. RU 2134521, кл. А 23 L 1/10, опубл. 20.08.99);
б) способ производства экструдированного продукта из отрубей хлебных злаков, предусматривающий их смешивание с вкусовыми и/или ароматическими компонентами и водой, взятыми в количестве, обеспечивающем влажность экструдируемой смеси 14-15%. Экструзию ведут со скоростью выхода экструдата влажностью 5-7% 100-180 м/мин (см. п. Ru 2145176, кл. А 23 L 1/18, опубл. 8.07.99);
с) cпособ приготовления пищевого экструдированного продукта", согласно которому на экструдированный продукт наносят вкусовую добавку - смесь фруктового сока и гидронизата облепихового шрота, взятых в соотношении 3-5:1 мас.%. (см. а.с. SU 1738227, кл. А 23 L 1/18, опубл. 7.06.92).For instance:
a) a method of production of grain products, including the introduction of a synthetic sugar substitute in crushed grain and extrusion of grain at t ^o mass 200-250 ^o With obtaining the finished product with a moisture content of 4.5-9% (see clause RU 2134521, class A 23 L 1/10, publ. 08.20.99);
b) a method for the production of an extruded product from bran of cereals, providing for their mixing with flavoring and / or aromatic components and water, taken in an amount providing a humidity of the extrudable mixture of 14-15%. Extrusion is carried out with an extrudate exit speed of 5-7% humidity of 100-180 m / min (see section Ru 2145176, class A 23 L 1/18, publ. 8.07.99);
c) a method for preparing a food extruded product, "according to which a flavoring agent is applied to the extruded product - a mixture of fruit juice and sea buckthorn hydronisate taken in a ratio of 3-5: 1 wt.%. (see a.s. SU 1738227, cl. A 23 L 1/18, publ. 7.06.92).

Кроме того, выше указанные способы не обеспечивают возможности смешивания во время одной загрузки разных зерновых культур с различной величиной и твердостью зерен. In addition, the above methods do not provide the possibility of mixing during the same load of different crops with different grain size and hardness.

Целью изобретения является получение из цельного зерна плоских тонких хлебцов прямоугольной формы с прямоугольным сечением, обладающих повышенной пористостью и равномерным распределением массы. The aim of the invention is to obtain from whole grain flat thin rectangular-shaped bread with a rectangular cross-section, with increased porosity and uniform distribution of mass.

Технический результат, способствующий достижению этой цели, выражается в повышении степени измельчения зерен в зерновой смеси, допекании их в матрице, возможности формования плоских тонких хлебцов прямоугольной формы с прямоугольным сечением. The technical result contributing to the achievement of this goal is expressed in increasing the degree of grinding of the grains in the grain mixture, baking them in the matrix, the possibility of forming flat thin loaves of rectangular shape with a rectangular cross section.

Для решения поставленных технических задач в устройстве для изготовления пищевого экструдированного продукта, согласно изобретению, в матрице выполнена переходная выравнивающая полость, переходная диафрагма с отверстием, а также адаптивная полость с щелевой диафрагмой и фильера со сквозным прямоугольным отверстием. Продольное отверстие фильеры может быть либо горизонтально вытянутым, либо вертикально вытянутым. Перемешанную в бункере и помолотую в пресс-экструдере зерновую смесь в процессе экструзии выдерживают, согласно изобретению, в полостях матрицы в течение времени, обусловленного временем заполнения этих полостей. При этом с помощью переходной диафрагмы поток продукта выравнивают в ленту с прямоугольным сечением, равномерно перераспределяя давление по всей площади потока продукта. Зерновую смесь допекают, воздействуя на нее давлением, затем выдавливают через щелевую диафрагму с последующим взрыванием зерновой смеси, которая приобретает мягкую консистенцию и заполняет отверстие фильеры с прямоугольным сечением, в которой формуют готовый продукт в виде тонкой плоской ленты. Затем данную ленту делят делительными ножами, установленными на барабанах натяжителя, на отдельные хлебцы прямоугольной формы. To solve the technical problems in the device for manufacturing an extruded food product, according to the invention, a transition alignment cavity, a transition diaphragm with a hole, an adaptive cavity with a slotted diaphragm and a die with a through rectangular hole are made in the matrix. The longitudinal hole of the die can be either horizontally elongated or vertically elongated. The grain mixture mixed in the hopper and ground in a press extruder during the extrusion process is maintained, according to the invention, in the die cavities for a time determined by the filling time of the cavities. At the same time, with the help of a transitional diaphragm, the product flow is aligned into a ribbon with a rectangular cross section, evenly distributing the pressure over the entire area of the product flow. The grain mixture is baked, acting on it with pressure, then it is squeezed out through the slit diaphragm, followed by the explosion of the grain mixture, which acquires a soft consistency and fills the hole of the die with a rectangular cross section in which the finished product is formed into a thin flat ribbon. Then this tape is divided by dividing knives mounted on the tensioner drums, into individual square-shaped bread rolls.

В предлагаемом устройстве и согласно связанному с ним способу готовность продукта определяется кроме времени помола еще и временем заполнения и прохождения переходной и адаптивной полостей, где основная температура набирается за счет температуры внутреннего сопротивления каждого зернышка зерновой смеси давлению, которое оно испытывает, выдавливаясь через отверстие переходной диафрагмы. In the proposed device and according to the method associated with it, the readiness of the product is determined in addition to the grinding time and the time of filling and passage of the transitional and adaptive cavities, where the main temperature is accumulated due to the temperature of the internal resistance of each grain of the grain mixture to the pressure that it experiences, extruding through the opening of the transitional diaphragm .

Переходная диафрагма выравнивает поток продукта с круглым сечением в ленту потока с прямоугольным сечением с равномерным распределением давления и массы по всей площади изделия. За счет допекания зерновой смеси в переходной и адаптивной полостях получают возможность использовать и доводить до готовности смесь зерновых культур и круп с различной величиной и твердостью зерен, а также в широком диапазоне по влажности от 12% до 17%, что также повышает вкусовые качества готового изделия. The transition diaphragm aligns the product flow with a circular cross section into a flow tape with a rectangular cross section with a uniform distribution of pressure and mass over the entire area of the product. Due to the addition of the grain mixture in the transitional and adaptive cavities, they are able to use and bring to readiness a mixture of grain crops and cereals with different grain sizes and hardness, as well as in a wide moisture range from 12% to 17%, which also improves the taste of the finished product .

Последнее выравнивание давления и формы создает щелевая диафрагма. После прохождения отверстия этой диафрагмы зерна зерновой смеси взрываются, образуя единую массу мягкой консистенции, которая заполняет фильеру с продольным отверстием прямоугольного сечения и выходит из нее в виде тонкой плоской ленты готового продукта, обладающего повышенной пористостью и равномерным распределением массы. Полученные из ленты хлебцы приобретают новые вкусовые качества в отличие от известных: легко усваиваемые организмом, быстро растворимые, хрустящие и со вкусом поджаренного хлеба при отсутствии этапа процесса подсушивания и обжаривания экструдата. The last alignment of pressure and shape creates a slotted diaphragm. After passing through the holes of this diaphragm, the grains of the grain mixture explode, forming a single mass of soft consistency, which fills the die with a longitudinal hole of rectangular cross section and leaves it in the form of a thin flat ribbon of the finished product with increased porosity and uniform mass distribution. The bread rolls obtained from the tape acquire new taste qualities, unlike the known ones: easily assimilated by the body, quickly soluble, crunchy and toasted bread with no stage of the process of drying and frying the extrudate.

На фиг. 1 показано устройство (общий вид) для изготовления пищевого экструдированного продукта. In FIG. 1 shows a device (general view) for manufacturing a food extruded product.

На фиг.2 - матрица к этому устройству. Figure 2 - matrix to this device.

Устройство состоит из несущей рамы 1, соединительного швеллера 2, сдвоенного загрузочного бункера 3, блока управления 4, вибродозатора 5, корпуса пресс-экструдера 6, матрицы 7, натяжителя 8 и лотка 9 для готового продукта. The device consists of a supporting frame 1, a connecting channel 2, a dual loading hopper 3, a control unit 4, a vibration meter 5, a press extruder body 6, a die 7, a tensioner 8 and a tray 9 for the finished product.

Матрица 7 состоит из жернова 10, имеющего с одной стороны рабочую поверхность. В матрице 7, а именно в жернове 10 выполнена переходная выравнивающая полость 11. Далее по ходу движения продукта в матрице расположена переходная диафрагма 12 с отверстием, а также адаптивная полость 13 с щелевой диафрагмой 14 и фильера 15 со сквозным горизонтально вытянутым отверстием прямоугольного сечения. В фильере 15 предусмотрены вертикально расположенные, шлицевые пазы 16, в которые могут быть установлены делительные ножи (не показаны), предназначенные для продольного деления ленты готового продукта. Matrix 7 consists of a millstone 10 having a working surface on one side. In the matrix 7, namely in millstone 10, a transitional alignment cavity 11 is made. Further along the product, in the matrix there is a transitional diaphragm 12 with an opening, as well as an adaptive cavity 13 with a slotted diaphragm 14 and a die 15 with a through horizontally elongated hole of rectangular cross section. In the die 15, vertically arranged, slotted grooves 16 are provided in which dividing knives (not shown) can be installed for longitudinally dividing the tape of the finished product.

После матрицы 7 на расстоянии 0,5-1 м установлен натяжитель 8, в котором расположены вращающиеся навстречу друг другу барабаны 17, снабженные делительными ножами 18 для поперечного деления продукта. After the matrix 7, a tensioner 8 is installed at a distance of 0.5-1 m, in which the drums 17 are rotated towards each other, equipped with dividing knives 18 for transverse division of the product.

Кроме того, на корпусе матрицы 7 могут быть установлены термодатчики (не показаны) для автоматизации процесса управления. In addition, thermal sensors (not shown) can be installed on the matrix housing 7 to automate the control process.

Устройство работает следующим образом. Зерновая смесь засыпается в сдвоенный бункер 3, откуда через вибродозатор 5 просыпается в корпус пресс-экструдера 6, где с помощью шнека подается к рабочей поверхности жернова 10. Здесь зерновая смесь перемешивается, уплотняется и нагревается во время помола и сжатия. Затем помолотую зерновую смесь выдавливают в переходную выравнивающую полость 11 матрицы 7. Полость 11 - это емкость, в которой производительность экструдера меняется в зависимости от температуры и давления. Из полости 11 зерновая смесь через отверстие переходной диафрагмы 12 выдавливается в адаптивную полость 13. В адаптивной полости 13 рабочий объем зерновой смеси находится в зависимости от скорости его прохождения этой полости, то есть при разных скоростях подачи рабочий объем продукта в этой полости адаптируется ко времени его нахождения там. Каждое зернышко зерновой смеси, испытывая давление в пресс-экструдере и в полостях матрицы, выделяет внутреннее тепло, за счет которого оно само себя печет изнутри. The device operates as follows. The grain mixture is poured into a double hopper 3, from where it is woken up through the vibrodoser 5 to the body of the press extruder 6, where it is fed to the millstone 10 by means of a screw. Here the grain mixture is mixed, compacted and heated during grinding and compression. Then, the crushed grain mixture is squeezed into the transition leveling cavity 11 of the matrix 7. Cavity 11 is a container in which the performance of the extruder varies depending on temperature and pressure. From the cavity 11, the grain mixture is squeezed out through the opening of the transition diaphragm 12 into the adaptive cavity 13. In the adaptive cavity 13, the working volume of the grain mixture depends on the speed of passage of this cavity, that is, at different feed speeds, the working volume of the product in this cavity adapts to its time staying there. Each grain of the grain mixture, under pressure in the press extruder and in the cavities of the matrix, emits internal heat, due to which it bakes itself from the inside.

В устройстве отсутствуют дополнительные нагреватели и охладители за счет контроля температуры в полостях матрицы с помощью термодатчиков. При увеличении температуры в матрице увеличивается и скорость подачи зерновой смеси, а при уменьшении - наоборот. Для того чтобы при увеличенной подаче зерновая смесь продолжала равномерно прогреваться, существует адаптивная полость 13 в матрице 7. The device does not have additional heaters and coolers due to temperature control in the cavity of the matrix using temperature sensors. With an increase in temperature in the matrix, the feed rate of the grain mixture also increases, and with a decrease, on the contrary. In order for the grain mixture to continue to warm evenly with an increased feed, there is an adaptive cavity 13 in the matrix 7.

В известных устройствах, чем больше поток продукта, тем больше тратится энергии на его нагрев. В нашем случае эту энергию нагрева можно сэкономить за счет того, что, чем больше поток продукта, тем больше выделятся тепловой энергии самими зернами зерновой смеси. В случае превышения температурного порога скорость подачи продукта увеличивается. Таким образом, расширяется диапазон функций экструдера: его производительность можно увеличить (или по желанию уменьшить) на +20% при постоянном качестве выходного готового продукта. При изменении зазора помола диапазон производительности находится в интервале от 3 до 30 г/с. In known devices, the greater the flow of the product, the more energy is spent on heating it. In our case, this heating energy can be saved due to the fact that the larger the product flow, the more heat energy will be released by the grains of the grain mixture themselves. If the temperature threshold is exceeded, the feed rate increases. Thus, the range of extruder functions is expanding: its productivity can be increased (or optionally reduced) by + 20% with constant quality of the finished product output. When changing the grinding gap, the performance range is in the range from 3 to 30 g / s.

Известные устройства работают в строго определенном диапазоне производительности от -2 до +3% при заданной постоянной скорости подачи продукта. Known devices operate in a strictly defined range of productivity from -2 to + 3% at a given constant feed rate of the product.

Далее через щелевую диафрагму 14 зерновая смесь выдавливается в фильеру 15. Каждое зернышко зерновой смеси, попадая в отверстие фильеры 15, большее по объему, чем отверстие щелевой диафрагмы 14, испытывает воздействие атмосферного давления, в несколько раз меньшее, чем в щелевой диафрагме 14, в результате чего оно взрывается. После этого из зерновой смеси образуется единая масса мягкой консистенции, которая в фильере 15 заполняет полностью сквозное горизонтально вытянутое отверстие прямоугольного сечения, распределяясь там равномерно и не образуя пустот по углам. Then, through the slotted diaphragm 14, the grain mixture is squeezed into the die 15. Each grain of the grain mixture, falling into the hole of the die 15, larger in volume than the hole of the slotted diaphragm 14, is exposed to atmospheric pressure several times smaller than in the slotted diaphragm 14, causing it to explode. After that, a single mass of soft consistency is formed from the grain mixture, which in the die 15 fills a completely through horizontally elongated hole of rectangular cross section, distributed evenly there and without forming voids in the corners.

Из фильеры 15 выходит готовый продукт в виде тонкой плоской ленты с прямоугольным сечением толщиной от 2 до 7 мм, которая, проходя расстояние до натяжителя 8, подсушивается и охлаждается. The finished product comes out of the die 15 in the form of a thin flat ribbon with a rectangular cross section with a thickness of 2 to 7 mm, which, passing the distance to the tensioner 8, is dried and cooled.

В натяжителе 8 лента хлебцов подтягивается с помощью барабанов 17 и делительными ножами 18 делится поперек на отдельные хлебцы прямоугольной формы с прямоугольным сечением размером 41 х 150 х 2 мм. In the tensioner 8, the ribbon of bread is pulled by means of the drums 17 and the dividing knives 18 are divided across into individual square-shaped bread with a rectangular cross section of 41 x 150 x 2 mm.

Предусмотрен вариант изготовления хлебцов в виде тонких плоских палочек. В этом случае делительные ножи (не показаны), установленные в шлицевые пазы 16 фильеры 15 перпендикулярно к плоскости изделия, делят ленту готового продукта по ее продольной оси. An option for making bread in the form of thin flat sticks is provided. In this case, dividing knives (not shown) installed in the slotted grooves 16 of the die 15 perpendicular to the plane of the product, divide the tape of the finished product along its longitudinal axis.

Claims

1. A device for manufacturing a food extruded product, comprising a housing, a loading hopper with a vibrodoser, a matrix and a tensioner, characterized in that the transition alignment cavity, the transition diaphragm with a hole, and the adaptive cavity with a slotted diaphragm and a die with a through rectangular are sequentially made in the matrix hole.

2. The device according to claim 1, characterized in that the hole of the die is horizontally elongated.

3. The device according to claim 1, characterized in that the hole of the die is vertically elongated.

4. The device according to claim 1, characterized in that the spline grooves for setting dividing knives for dividing the product along the longitudinal axis are provided in the die.

5. The device according to claim 1, characterized in that thermal sensors are installed on the matrix body to automate the control process.

6. The device according to claim 1, characterized in that in the tensioner the drums are equipped with dividing knives designed for transverse division of the product.

7. A method for manufacturing a food extruded product, characterized in that it includes loading the grain mixture, mixing, grinding and extrusion, molding the finished product, characterized in that during the extrusion of the grain mixture is kept in the cavities of the matrix for a time due to the filling time these cavities, while using a transitional diaphragm, the product flow is aligned into a rectangular cross-sectional tape, evenly distributing the pressure over the entire area of the product flow, the grain mixture to they bake it by applying pressure to it, then squeeze it through a slit diaphragm, followed by blasting the grain mixture, which acquires a soft consistency and fills the hole of the die with a rectangular cross section, in which the finished product is formed into a thin flat ribbon.

8. The method according to claim 7, characterized in that the tape of the finished product is divided using dividing knives mounted on the drums of the tensioner, into individual loaves of rectangular shape.