RU2558445C1 - Extruder for production of rings with filling - Google Patents

Extruder for production of rings with filling Download PDF

Info

Publication number
RU2558445C1
RU2558445C1 RU2014119201/13A RU2014119201A RU2558445C1 RU 2558445 C1 RU2558445 C1 RU 2558445C1 RU 2014119201/13 A RU2014119201/13 A RU 2014119201/13A RU 2014119201 A RU2014119201 A RU 2014119201A RU 2558445 C1 RU2558445 C1 RU 2558445C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
product
matrix
filling
screw
extruder
Prior art date
Application number
RU2014119201/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Остриков
Антон Николаевич Веретенников
Евгений Анатольевич Татаренков
Максим Васильевич Копылов
Original Assignee
Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" ("ВГУИТ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" ("ВГУИТ") filed Critical Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" ("ВГУИТ")
Priority to RU2014119201/13A priority Critical patent/RU2558445C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2558445C1 publication Critical patent/RU2558445C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: food industry.
SUBSTANCE: extruder contains a body, a screw with a drive and a matrix. The screw has a conic shape with steadily decreasing coil pitch. A ring hole intended to maintain the required temperature range is made in the body, inside the hole, along a helical line, a metal tape is positioned intended for helical rotation of heat medium. Heat medium is supplied into the ring hole though the lower nipple and is discharged through the upper nipple. Lined up to the matrix is the product conduit having four nipples positioned at an angle of 90° and connected to the ring-shaped cavity the external part whereof has a ring conic part. The product conduit is linked to the system ensuring pulse introduction of filling between the ready product layers. Before exit from the matrix, the product passes through the final moulding cavity. At the exit from the matrix, the product is cut off with a rotary blade adjusted for synchronous operation with the filling pulse delivery system.
EFFECT: invention usage will allow to increase the ready product quality as well as expand the range of products.
4 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для производства экструдированных пищевых продуктов из растительного сырья в различных отраслях перерабатывающей промышленности.The invention relates to equipment for the production of extruded food from plant materials in various sectors of the processing industry.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является шнековый экструдер для производства продуктов с начинкой [Пат. №2277363 РФ, МПК A23P 1/12, A21C 9/06, B29C 47/78. Шнековый экструдер для производства продуктов с начинкой. / Остриков А.Н., Абрамов О.В., Соколов И.Ю. - 2005101155/13; Заявлено 19.01.2005; Опубл. 10.06.2006, Бюл. №16], включающий пропариватель, под которым в корпусе экструдера имеются отверстия для подачи пара в рабочую камеру, выполненные под углом к его оси, с разным диаметром. Продуктопровод представляет собой устройство для подачи начинки и одновременно создания воздушной прослойки между ней и оболочкой продукта, состоящее из двух концентрично расположенных цилиндрических трубок, каждая из которых, в свою очередь, разделена на две части, расположенные под углом 90° друг к другу, соединенные между собой резьбовым соединением, причем одна из них находится в верхней части формующей головки, а другая - по ее оси. При этом между трубками, расположенными по оси формующей головки с торцевой стороны, и в формующем канале вставлены кольца, препятствующие радиальному перемещению трубок.The closest in technical essence and the achieved effect is a screw extruder for the production of products with filling [US Pat. No. 2277363 RF, IPC A23P 1/12, A21C 9/06, B29C 47/78. Screw extruder for the production of filling products. / Ostrikov A.N., Abramov O.V., Sokolov I.Yu. - 2005101155/13; Announced on 1/19/2005; Publ. 06/10/2006, Bull. No. 16], including a steamer, under which there are openings in the extruder body for supplying steam to the working chamber, made at an angle to its axis, with different diameters. The product pipeline is a device for feeding the filling and at the same time creating an air gap between it and the product shell, consisting of two concentric cylindrical tubes, each of which, in turn, is divided into two parts located at an angle of 90 ° to each other, connected between a threaded connection, one of them being in the upper part of the forming head, and the other along its axis. In this case, between the tubes located on the axis of the forming head from the front side, and in the forming channel inserted rings that impede the radial movement of the tubes.

Недостатком известной конструкции экструдера является возможность получения продукта только с одним видом начинки, что снижает выпуск ассортимента готовой продукции, образование мертвой зоны, что приводит к снижению качества готового продукта.A disadvantage of the known extruder design is the possibility of obtaining a product with only one type of filling, which reduces the output of the range of finished products, the formation of a dead zone, which leads to a decrease in the quality of the finished product.

Технической задачей изобретения является получение экструдатов высокого качества, сбалансированных по белковому составу, повышение их пищевой и биологической ценности, расширение ассортимента экструдатов, возможность введения в готовый продукт различных начинок, а также исключение возможности образования «мертвой зоны» продукта в матрице.An object of the invention is to obtain high quality extrudates balanced in protein composition, increasing their nutritional and biological value, expanding the range of extrudates, the possibility of introducing various fillings into the finished product, as well as eliminating the possibility of forming a “dead zone” of the product in the matrix.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в экструдере для производства колечек с начинками, содержащем корпус, шнек с приводом, матрицу, новым является то, что шнек имеет конусообразную форму с постоянно уменьшающимся шагом витков, в корпусе выполнено кольцевое отверстие, предназначенное для поддержания необходимого температурного диапазона, внутри которого по винтовой линии расположена металлическая лента, предназначенная для винтового движения теплоносителя, в кольцевое отверстие через нижний патрубок подается теплоноситель, а через верхний - отводится, к матрице подводится продуктопровод, содержащий четыре патрубка, расположенные под углом 90°, соединенный с кольцеобразной полостью, внешняя часть которой имеет кольцевую конусообразную часть, при этом продуктопровод подключен к системе, обеспечивающей импульсный ввод начинки между слоями готового продукта, перед выходом из матрицы продукт проходит полость окончательного формования, а на выходе из матрицы срезается вращающимся ножом, настроенным на синхронную работу с системой импульсной подачи начинки.The object of the invention is achieved by the fact that in the extruder for the production of ringlets with fillings containing a housing, an auger with a drive, a die, it is new that the auger has a conical shape with a constantly decreasing pitch of turns, an annular hole is made in the housing to maintain the necessary temperature range, inside of which a metal strip is arranged along a helical line for screw movement of the coolant into the annular hole through the bottom coolant is supplied, and through the upper one it is diverted, a product pipeline is supplied to the matrix, containing four nozzles located at an angle of 90 °, connected to an annular cavity, the outer part of which has an annular conical part, while the product pipeline is connected to a system that provides pulse input of the filling between the layers finished product, before exiting the matrix, the product passes through the cavity of the final molding, and at the exit from the matrix is cut off with a rotating knife configured to synchronously work with the system th filler filling.

Технический результат изобретения заключается в повышении качества получаемого готового продукта за счет введения в экструдат различных начинок, устранении образования «мертвой зоны» продукта в матрице, в расширении ассортимента продукции.The technical result of the invention is to improve the quality of the resulting finished product by introducing into the extrudate various fillings, eliminating the formation of a "dead zone" of the product in the matrix, and expanding the range of products.

На фиг. 1 представлена рабочая камера экструдера для производства колечек с начинками, на фиг. 2 - матрица экструдера, на фиг. 3 - временная диаграмма подачи продуктов и работы срезающего ножа; на фиг. 4 - схематическое изображение готового продукта с начинкой.In FIG. 1 shows the working chamber of an extruder for the production of rings with fillings, FIG. 2 - extruder die, FIG. 3 is a timing chart of the feed of products and the operation of the cutting knife; in FIG. 4 is a schematic illustration of a finished product with a filling.

Экструдированные продукты, производимые в настоящее время, не сбалансированы, поскольку их основу составляют зерновые смеси (рис, кукуруза и т.д.). Поэтому для повышения их биологической ценности и сбалансированности необходимо научное обоснование выбора новых поликомпонентных смесей с повышенным содержанием белков, витаминов и жира.Extruded products currently being produced are not balanced, because they are based on grain mixtures (rice, corn, etc.). Therefore, to increase their biological value and balance, a scientific justification for the selection of new multicomponent mixtures with a high content of proteins, vitamins and fat is necessary.

При выборе рецептурного состава экструдата с начинкой учитывали ряд факторов. Во-первых, необходимость максимального обогащения экструдата, содержащего, в основном, углеводы и белковые компоненты, витаминами, жиром для достижения их лечебно-профилактической или физиологической дозы. Во-вторых, достижение приятного вкуса и привлекательной структуры, характерной для продуктов данного класса. Поэтому наряду с развитой структурой экструдата необходимо стремиться к получению продуктов, сбалансированных по пищевой и биологической ценности.When choosing the formulation of the stuffed extrudate, a number of factors were considered. Firstly, the need for maximum enrichment of the extrudate, which contains mainly carbohydrates and protein components, with vitamins, fat in order to achieve their therapeutic, prophylactic or physiological dose. Secondly, the achievement of a pleasant taste and attractive structure characteristic of products of this class. Therefore, along with the developed structure of the extrudate, it is necessary to strive to obtain products balanced in nutritional and biological value.

Экструдер представляет собой корпус 1 с загрузочным патрубком 2 матрицы 3 и шнеком 6 (фиг. 1).The extruder is a housing 1 with a loading nozzle 2 of the matrix 3 and a screw 6 (Fig. 1).

В корпусе 1 выполнено кольцевое отверстие 5, в которое через патрубок 4 подается теплоноситель, а через патрубок 7 он отводится. Внутреннее кольцевое отверстие 5 расположено по винтовой линии металлической ленты 16, предназначенной для винтового движения теплоносителя. Кольцевое отверстие 5 предназначено для поддержания необходимого температурного диапазона для правильной работы экструдера.An annular hole 5 is made in the housing 1, into which a coolant is supplied through a pipe 4, and it is discharged through a pipe 7. The inner annular hole 5 is located along the helix of the metal strip 16, designed for the helical movement of the coolant. The annular hole 5 is designed to maintain the required temperature range for the proper operation of the extruder.

К матрице 3, состоящей из корпуса 14 и фильеры 15, присоединен продуктопровод 9. Соосно формующему отверстию фильеры 15 установлен стержень 10. Продуктопровод 9 подает начинку в кольцеобразную полость 11 через четыре патрубка 17, расположенные под углом 90°, в результате начинка распределяется между верхним и нижним слоем экструдата (фиг. 2). Перед выходом экструдированного продукта из матрицы он проходит через полость окончательного формования продукта 8.A product duct 9 is connected to the matrix 3, consisting of a housing 14 and a die 15. A rod 10 is installed coaxially with the forming hole of the die 15. The product duct 9 feeds the filling into the annular cavity 11 through four nozzles 17 located at an angle of 90 °, as a result, the filling is distributed between the upper and the bottom layer of the extrudate (Fig. 2). Before the exit of the extruded product from the matrix, it passes through the cavity of the final molding of the product 8.

Для получения экструдатов с более сбалансированным пищевым составом необходимо в их состав вводить белково-витаминные смеси, а также жировую начинку. При введении этих термолабильных начинок вместе с исходным сырьем они при обработке в экструдере под действием высоких температур и давлений разлагаются. Именно этим соображением обусловлена необходимость отдельного ввода термолабильной начинки в получаемый экструдат.To obtain extrudates with a more balanced nutritional composition, it is necessary to introduce protein-vitamin mixtures into them, as well as fatty filling. With the introduction of these thermolabile fillings, together with the feedstock, they decompose when processed in an extruder under the influence of high temperatures and pressures. It is this consideration that necessitates the separate introduction of heat-sensitive filling into the resulting extrudate.

Стержень 10 имеет конусообразную часть 13, предназначенную для обеспечения плавного обтекания расплавленным продуктом, а также для предотвращения образования мертвых зон. На кольцеобразной полости 11 также имеется конусообразная окаемка 12, предназначенная для плавного перераспределения движения потоков экструдата.The rod 10 has a cone-shaped part 13, designed to ensure a smooth flow around the molten product, as well as to prevent the formation of dead zones. On the annular cavity 11 also has a cone-shaped edging 12, designed for a smooth redistribution of the movement of flows of the extrudate.

Экструдер для производства колечек с начинками работает следующим образом.The extruder for the production of rings with fillings works as follows.

Включается электродвигатель, который с помощью привода приводит во вращение шнек 6.The electric motor is turned on, which, using the drive, drives the screw 6 into rotation.

Перерабатываемая зерновая смесь через загрузочный патрубок 2 поступает в зону загрузки винтового канала шнека 6 и перемещается им за счет разницы сил трения между продуктом, стенками корпуса рабочей камеры 1 и винтовым каналом шнека 6.The processed grain mixture through the loading pipe 2 enters the loading zone of the screw channel of the screw 6 and moves it due to the difference in friction between the product, the walls of the housing of the working chamber 1 and the screw channel of the screw 6.

По мере продвижения продукт в зоне смешения частично перемешивается, в зоне сжатия происходит скачкообразное увеличение давления и уплотнение продукта вследствие резкого уменьшения размеров винтового канала шнеков. В зоне пластификации осуществляется превращение гранул продукта в расплав за счет трения между частицами продукта и витками шнека. Затем происходит дальнейшее сжатие продукта.As you move the product in the mixing zone is partially mixed, in the compression zone there is an abrupt increase in pressure and compaction of the product due to a sharp decrease in the size of the screw channel of the screws. In the plasticization zone, the product granules are transformed into a melt due to friction between the product particles and the screw turns. Then there is further compression of the product.

Далее продукт поступает в зону гомогенизации, где происходит его окончательный переход из твердой фазы в вязкопластичную. На этом участке происходит плавление за счет преобразования механической энергии шнека 6 в тепловую энергию, а также за счет внутреннего трения непосредственно в самом продукте при работе экструдера в автогенном режиме.Then the product enters the homogenization zone, where it finally passes from the solid phase to the viscoplastic. Melting occurs on this site due to the conversion of the mechanical energy of the screw 6 into thermal energy, as well as due to internal friction directly in the product itself when the extruder is in autogenous mode.

Под действием значительных давлений и температур происходит нарушение упорядоченности внутреннего строения молекулы, количественно определяемое изменением физико-химических свойств белков (растворимости, способности к гидратации, вязкости растворов, устойчивости к действию ферментов, биологической активности и др. [Остриков, А.Н. Экструзия в пищевой технологии [Текст]. / А.Н. Остриков, О.В. Абрамов, А.С. Рудометкин. - СПб.: ГИОРД, 2004. - 288 с.].Under the influence of significant pressures and temperatures, there is a violation of the ordering of the internal structure of the molecule, quantitatively determined by a change in the physicochemical properties of proteins (solubility, ability to hydrate, viscosity of solutions, resistance to enzymes, biological activity, etc. [Ostrikov, AN Extrusion in food technology [Text]. / AN Ostrikov, OV Abramov, AS Rudometkin. - SPb .: GIORD, 2004. - 288 p.].

Давление расплава продукта в зоне дозирования достигает необходимого значения, обеспечивается окончательное расплавление мелких включений и образуется расплав, однородный по структуре и температуре. Это позволяет для нормальной работы экструдера иметь заданную, однородную по сечению температуру расплава продукта.The melt pressure of the product in the dosing zone reaches the required value, the final melting of small inclusions is ensured, and a melt is formed, uniform in structure and temperature. This allows for the normal operation of the extruder to have a predetermined, uniform cross-section temperature of the melt of the product.

В зоне стабилизации происходит выравнивание давления и температурных полей расплава продукта. Затем он попадает в предматричную зону и продавливается через выходное отверстие в матрице 3.In the stabilization zone, pressure and temperature fields of the product melt are equalized. Then it enters the pre-zone and is forced through the outlet in the matrix 3.

В момент начала выхода из формующего отверстия фильеры 15 первых порций экструдата по продуктопроводу 9 через кольцеобразную полость 11 с конусообразной окаемкой 12 начинается импульсная подача начинки в полость окончательного формования 8 жгута поликомпонентного экспедированного продукта, который на выходе из матрицы 3 срезается вращающимся ножом (условно не указан), настроенным на синхронную работу с системой импульсной подачи начинки (фиг. 3), образуя при этом готовый продукт в виде экуструдированных колечек с начинкой (фиг. 4).At the moment of the beginning of the exit from the forming hole of the die 15 of the first portions of the extrudate through the product pipe 9 through the annular cavity 11 with a cone-shaped border 12, a pulse feed of the filling into the cavity of the final molding 8 of the bundle of the multicomponent forwarded product begins, which is cut off with a rotating knife at the exit from the matrix 3 (conditionally not indicated ), configured to synchronize with the system of pulse supply of the filling (Fig. 3), while forming the finished product in the form of ecruded rings with filling (Fig. 4).

После того как экструдер проработал первые 3-5 минут, смотрят, какой выходит продукт. Если наблюдается его подгорание, то в кольцевое отверстие 5 через патрубок 4 подается холодный теплоноситель, а через патрубок 7 он отводится. Если же продукт недостаточно проваривается, то в кольцевое отверстие 5 подается горячий теплоноситель. При этом лента 16, расположенная внутри кольцевого отверстия 5, придает винтовое движение теплоносителю для максимального использования его энергетического потенциала.After the extruder has worked for the first 3-5 minutes, look what product is coming out. If it is burnt, then coolant is supplied to the annular hole 5 through the pipe 4, and it is discharged through the pipe 7. If the product is not sufficiently boiled, then hot coolant is supplied to the annular hole 5. At the same time, the tape 16, located inside the annular hole 5, gives a helical movement to the coolant to maximize the use of its energy potential.

Таким образом, использование изобретения позволяет:Thus, the use of the invention allows:

- повысить качество готового продукта;- improve the quality of the finished product;

- обеспечить необходимую глубину физико-химических превращений компонентов обрабатываемого продукта за счет регулирования теплоподвода в кольцевом отверстии;- to provide the necessary depth of physico-chemical transformations of the components of the processed product by regulating the heat supply in the annular hole;

- повысить технологические возможности экструдера для производства поликомпонентных продуктов;- increase the technological capabilities of the extruder for the production of multicomponent products;

- увеличить ассортимент выпускаемой продукции различного поликомпонентного состава.- increase the range of products of various multicomponent composition.

Claims (1)

Экструдер для производства колечек с начинками, содержащий корпус, шнек, матрицу, отличающийся тем, что шнек имеет конусообразную форму с постоянно уменьшающимся шагом витков, в корпусе выполнено кольцевое отверстие, предназначенное для поддержания необходимого температурного диапазона, внутри которого по винтовой линии расположена металлическая лента, предназначенная для винтового движения теплоносителя, в кольцевое отверстие через нижний патрубок подается теплоноситель, а через верхний - отводится, при этом к матрице подведен продуктопровод, содержащий четыре патрубка, расположенные под углом 90°, и соединенный с кольцеобразной полостью, внешняя часть которой имеет кольцевую конусообразную часть, причем продуктопровод подключен к системе, обеспечивающей импульсный ввод начинки между слоями готового продукта, перед выходом из матрицы продукт проходит полость окончательного формования, а на выходе из матрицы срезается вращающимся ножом, настроенным на синхронную работу с системой импульсной подачи начинки. An extruder for the production of ringlets with fillings, comprising a housing, a screw, a matrix, characterized in that the screw has a cone-shaped shape with a constantly decreasing pitch of turns, an annular hole is made in the housing to maintain the required temperature range, inside of which there is a metal strip along a helical line, designed for screw movement of the coolant, the coolant is fed into the annular hole through the lower nozzle, and through the upper one it is diverted, while the product is connected to the matrix a conduit containing four nozzles located at an angle of 90 ° and connected to an annular cavity, the outer part of which has an annular conical part, the product conduit being connected to a system providing pulse input of the filling between the layers of the finished product, the product passes through the final molding cavity before exiting the matrix , and at the exit from the matrix is cut off with a rotating knife, configured for synchronous operation with a pulse filling system.
RU2014119201/13A 2014-05-13 2014-05-13 Extruder for production of rings with filling RU2558445C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014119201/13A RU2558445C1 (en) 2014-05-13 2014-05-13 Extruder for production of rings with filling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014119201/13A RU2558445C1 (en) 2014-05-13 2014-05-13 Extruder for production of rings with filling

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2558445C1 true RU2558445C1 (en) 2015-08-10

Family

ID=53795865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014119201/13A RU2558445C1 (en) 2014-05-13 2014-05-13 Extruder for production of rings with filling

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2558445C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2137369C1 (en) * 1997-07-28 1999-09-20 Московский Государственный Университет пищевых производств Apparatus for obtaining extruded food product with filler
RU2277363C1 (en) * 2005-01-19 2006-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия Screw-type extruder for obtaining of products with filler
RU2314918C1 (en) * 2006-06-29 2008-01-20 Закрытое Акционерное Общество "Юнайтед Бейкерс" Extruder
RU2461201C1 (en) * 2011-01-12 2012-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) Device for manufacture of extruded food product with fillings

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2137369C1 (en) * 1997-07-28 1999-09-20 Московский Государственный Университет пищевых производств Apparatus for obtaining extruded food product with filler
RU2277363C1 (en) * 2005-01-19 2006-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия Screw-type extruder for obtaining of products with filler
RU2314918C1 (en) * 2006-06-29 2008-01-20 Закрытое Акционерное Общество "Юнайтед Бейкерс" Extruder
RU2461201C1 (en) * 2011-01-12 2012-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) Device for manufacture of extruded food product with fillings

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU776535A3 (en) Device for preparing meat-imitating protein product
US11752682B2 (en) Extruder screw having paths within the screw, extruder, and extrusion method
US7654812B1 (en) High capacity extrusion die assembly
US11813785B2 (en) Extruder screw having paths within the screw, extruder, and extrusion method
US5333538A (en) Food extruder machine
CN108136645B (en) Extruding machine
US11220022B2 (en) Extruder screw having paths within the screw, extruder, and extrusion method
EP3503740B1 (en) High thermal transfer hollow core extrusion screw assembly
US7785094B1 (en) High capacity extrusion die assembly
EP0912112A2 (en) Short length tapered extrusion cooking device
US20100260882A1 (en) Extruder assembly with alternating converging and diverging barrel sections
RU2558445C1 (en) Extruder for production of rings with filling
CN110839858A (en) Linkage color mixing and seasoning device and method for preparing plant protein meat
RU2558968C1 (en) Extruder for polycomponent products production
CN2678384Y (en) Duoble-screw steaming-boiling shaping rice maker
RU2501501C1 (en) Double-screw extruder
JPH1075759A (en) Single screw extrusion molding machine
JP2016518111A (en) Extruder system and method
RU2422274C1 (en) Extruder
CN213188031U (en) Extrusion device for processing pet food
BR112020018953B1 (en) EXTRUDED ANIMAL FEED PRODUCT AND METHOD OF MANUFACTURING AN ANIMAL FEED PRODUCT
RU2495608C1 (en) Expander
RU2227782C1 (en) Screw-type extruder
RU2450924C1 (en) Extruder with mandrel
CN203543074U (en) Single screw rod micro extruder for pharmacy

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170514