SK281925B6 - Varný vytláčací stroj na výrobu tepelne spracovaných biopolymérov a spôsob varného vytláčania biopolymérov - Google Patents

Abstract

Je opísaný varný vytláčací stroj pozostávajúci z plniacej násypky (14), najmenej jednej dopravnej závitovky (10) a dýzy (16), na výrobu tepelne spracovaných biopolymérov. Medzi dopravnou závitovkou (10) a dýzou (16) je umiestnené najmenej jedno lopatkové čerpadlo (22/24), ktoré obsahuje dosku alebo matricu (22) s otvormi a najmenej jeden pridružený lopatkový člen (24), ktorý spolu s touto matricou tvorí lopatkové čerpadlo (22/24) a ktorý sa otáča po uvedenej matrici (22) s otvormi a je proti nej pri pohľade v smere svojho pohybu sklonený pod ostrým uhlom v rozsahu 0° až 90°, takže na spracovávaný materiál pôsobí čerpací účinok. Spôsob varného vytláčania biopolymérov spočíva v tom, že v doprednom smere dopravnej závitovky (10) sa v toku vytláčaného materiálu teplota vo varnom vytláčacom stroji alebo teplota tohto varného vytláčacieho stroja a predovšetkým tlak pred a za matricou (22) s otvormi alebo lopatkovým členom (24) prebiehajúcim po tejto matrici (22) volia tak, aby sa za lopatkovým členom (24) v lopatkovej komore (20) vytvárala oblasť s nízkym tlakom a pred lopatkovým členom (24) na vstupnej strane matrice (22) s otvormi dochádzalo k zvyšovaniu tlaku a skvapalňovaniu kvapalinovej pary, hlavne vodnej pary.ŕ

Description

Vynález sa týka varného vytláčacieho stroja, pozostávajúceho z plniacej násypky, najmenej jednej dopravnej závitovky a dýzy, na výrobu tepelne spracovaných biopolymérov, a to ako s jednou dopravnou závitovkou a dýzou v jednom uskutočnení, tak i s dvojitou dopravnou závitovkou v inom uskutočnení, na výrobu tepelne spracovaných biopolymérov.

Vynález sa ďalej týka spôsobu varného vytláčania biopolymérov na výrobu tepelne spracovaných potravinových granulátov, snackových výrobkov, krupiek a podobných výrobkov.

Doterajší stav techniky

Také varné vytláčacie stroje sú známe napríklad zo spisu EP0221 918 BI.

Všeobecný opis varných vytláčacích strojov je možné nájsť okrem iného v publikácii Judson M. Harper „Extrusion of Foods“, 1981, CRC Press, Inc. Boca Raton, Florida, USA, ako aj v publikácii Mercier, Linko, Harper, „Extrusion-Cooking“, 1989, Američan Association of Cereal Chemists, Inc., St. Paul, Minnesota, USA.

Požiadavky na varné vytláčacie stroje pre biopolyméry je možné zhrnúť nasledovne:

Vysoká výrobná kapacita kombinovaná s vysokou akosťou produktu, ktorá je podmienená konštantnými podmienkami procesu, dobrá homogenizácia, t. j. premiešanie, definovaná regulácia teploty, dobrá tvarovateľnosť cesta, nízke nadobúdacie náklady, nízke náklady na údržbu, pružnosť výrobného procesu, dobrá regulovatefnosť s krátkymi dobami reakcie a ľahká manipulácia, hlavne v priebehu rozbehu procesu, rozoberania a čistenia.

V britskom patentovom spise č. 2 191 378 je opísaný vytláčací stroj, nie však varný vytláčací stroj, pracujúci pri okolitej teplote alebo mierne nad touto teplotou a určený na výrobu pasty z morských surovín. Rotačné listy sú určené predovšetkým na miešanie materiálu. Materiál je vytláčaný dýzami vo viacnásobných hlavách a je strihovo namáhaný. Opísané prvky spĺňajú požiadavky na mechanické strihové pôsobenie v materiáli, nemajú však mechanický čerpací účinok alebo termodynamický čerpací účinok. Také zariadenia sa používajú v mnohých domácich strojčekoch. Vo vytláčacom stroji nedochádza k vareniu. Materiál je po opustení dýzy podrobený ďalšiemu spracovaniu, t. j. tvarovaniu, naparovaniu, pečeniu, smaženiu na oleji a vareniu. Opísané riešenie prispieva k tomu, že sa potlačí odstránenie prírodných vlastností rybej pasty v priebehu výroby, zatiaľ čo varný vytláčací stroj sám je často kombinovaný s procesom denaturizácie proteínov obsiahnutých v spracovávanom materiáli. V tomto prípade podľa britskej prihlášky je akákoľvek tepelná úprava materiálu nežiaduca. Uhol lopatiek proti povrchu spoločnej hlavy je v rozsahu medzi 90° a 180°.

V porovnaní s vytláčacími strojmi s dvojitou dopravnou závitovkou majú vytláčacie stroje s jednoduchou dopravnou závitovkou výrazné prednosti, ktoré sa dosahujú aj riešením podľa vynálezu, lebo vytláčacie stroje s dvojitou dopravnou závitovkou majú zložitú konštrukciu a majú podstatne viac súčastí podliehajúcich opotrebovaniu, čo prináša zvýšenie nákladov na údržbu.

Na druhej strane, vytláčacie stroje s jednoduchou dopravnou závitovkou trpia nízkou flexibilitou a kritizuje sa tiež častá nereprodukovateľnosť teplotných podmienok a nedostatočné premiešanie, t. j. homogenizácia.

Úlohou vynálezu je pri varných vytláčacích strojoch uvedeného druhu dosiahnuť podstatné zlepšenie ich vlastností, t. j. zlepšenie homogenizácie materiálu a štruktúry výsledného produktu, ktorá by mala byť rovnomernejšia. Úlohou vynálezu je tiež dosiahnutie dostatočnej a regulovateľnej expanzie produktu a regulovateľnosti teploty s využitím pomeru prietoku hmoty k rýchlosti dopravnej závitovky. Okrem toho sa má potlačiť často nepriaznivý vplyv tuku a/alebo cukru na štruktúru produktu.

Podstata vynálezu

Uvedená úloha rieši a nedostatky známych riešení tohto druhu do značnej miery odstraňuje varný vytláčací stroj pozostávajúci z plniacej násypky, najmenej jednej dopravnej závitovky a dýzy, na výrobu tepelne spracovaných biopolymérov, podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že medzi dopravnou závitovkou a dýzou je umiestnené najmenej jedno lopatkové čerpadlo, ktoré obsahuje dosku alebo matricu s otvormi a najmenej jeden k nej pridružený lopatkový člen, ktorý je umiestnený pri uvedenej matrici s otvormi a je proti nej pri pohľade v smere svojho pohybu sklonený pod ostrým uhlom v rozsahu 0 až 90 stupňov.

Je výhodné, ak medzi dopravnou závitovkou a dýzou sú umiestnené najmenej dve takzvané lopatkové čerpadlá.

Jedno z uvedených dopravných čerpadiel môže byť vytvorené tak, že dopravná závitovka je na strane smerujúcej k dýze obstaraná klinovým koncom, ktorý je umiestnený v tesnej blízkosti matrice s otvormi.

Lopatkové čerpadlo, ktoré pozostáva z matrice s otvormi a lopatkového člena, je výhodne namontované na hriadeli v predĺžení dopravnej závitovky.

Je však možné tiež riešenie spočívajúce v tom, že lopatkové čerpadlá majú nezávislé pohony.

Z hľadiska regulácie varného vytláčacieho stroja môže byť výhodné, ak matrice s otvormi sú obstarané kanálikmi na chladenie vodou alebo olejom. Jedno z výhodných uskutočnení spočíva v tom, že dopravná závitovka je vytvorená ako jednoduchá dopravná závitovka na predbežné stláčanie a medzi touto dopravnou závitovkou a dýzou je umiestnené najmenej jedno lopatkové čerpadlo pozostávajúce z matrice s otvormi a priradeného lopatkového člena.

Dopravná funkcia dopravnej závitovky teda môže byť druhoradá, takže je tiež možné riešenie spočívajúce v tom, že varný vytláčací stroj pozostáva z radu za sebou zaradených lopatkových čerpadiel, z ktorých každé pozostáva z matrice s otvormi a priradeného lopatkového člena, pričom varný vytláčací stroj je orientovaný zvisle a jeho dopravná závitovka je vytvorená len ako plniaca závitovka.

Povrchy lopatkového člena môžu byť rovné, zakrivené alebo profilované a sú v každom prípade umiestnené pri povrchu matrice s otvormi.

Jedno z možných riešení v tomto smere spočíva v tom, že lopatkové členy, ktoré sú umiestnené pri povrchu matrice s otvormi, sú umiestnené kolmo na os pohonu lopatkového čerpadla, majú kruhový prierez a sú vytvorené ako valce alebo kužele zužujúce sa smerom od uvedenej osi.

Z hľadiska zvýšenia účinnosti lopatkových čerpadiel jc výhodné, ak povrch lopatkových členov je hladký a povrch matrice s otvormi je drsný.

Súčasti varného vytláčacieho stroja, najmä jeho plášť a pokiaľ možno i dopravná závitovka, dýza a ostatné súčasti, sú výhodne z ocele, oceľoliatiny alebo iných, z potravinárskeho hľadiska nezávadných materiálov.

Jednotlivé lopatkové čerpadlá varného vytláčacieho stroja sú výhodne vytvorené ako moduly.

Jednotlivé lopatkové čerpadlá varného vytláčacieho stroja sú teda výhodne vytvorené kombinovateľné ako modulový systém.

Matrica s otvormi má na vstupnej vtokovej strane výhodne vydutý povrch a príslušné lopatkové členy sú komplementárne k tomuto vydutému povrchu, sú umiestnené bezprostredne pri tomto vydutom povrchu a sledujú jeho profil.

Jedno z riešení, v ktorom je potlačená dopravná funkcia dopravnej závitovky, spočíva v tom, že v predĺžení osi dopravnej závitovky, ktorej koniec je vytvorený ako lopatková hlava, je usporiadaná rovinná matrica s otvormi, ktoré sú v podstate rovnobežné s osou a v smere toku hmoty sa rozširujú.

V troch nasledujúcich lopatkových čerpadlách nasledujúcich uvedenú matricu s otvormi, z ktorých každé obsahuje matricu s otvormi a lopatkový člen, má potom lopatkový člen výhodne tvar vrtule.

Iné možné riešenie môže v tomto smere spočívať v tom, že za matricou s otvormi je umiestnená ďalšia valcová matrica s otvormi v tvare klobúku a tieto matrice s otvormi vymedzujú lopatkový priestor, v ktorom je umiestnený lopatkový člen, ktorý je umiestnený pri valcovej matrici s otvormi.

Ďalšie iné možné riešenie môže v tomto smere spočívať v tom, že súosovo s hriadeľom je usporiadaná matrica v tvare kužeľa s otvormi, ktoré sú v podstate rovnobežné s osou a rozširujú sa v smere prietoku, pričom v lopatkovom priestore, ktorý je vymedzený matricou v tvare kužeľa s otvormi, je usporiadaný lopatkový člen, ktorý vyplňuje lopatkový priestor a je usporiadaný pri otvoroch v matrici v tvare kužeľa na vnútornej strane tejto matrice v tvare kužeľa.

Pomer vonkajšieho priemeru dopravnej závitovky k priemeru hlavy lopatkového člena a/alebo matrice s otvormi môže vyť v rozsahu 1 : 2,0 : 3,01, j. dopravná závitovka môže mať podstatne menší priemer než príslušná matrica s otvormi.

Iné možné riešenie spočíva v tom, že lopatkové členy, ktoré sú usporiadané pri matrici s otvormi, majú kužeľovitý tvar zbiehajúci sa smerom od vnútorného k vonkajšiemu koncu a sú usporiadané otočné okolo svojich vlastných osi, pričom matrica s otvormi je na svojej hornej strane vybavená komplementárnou kužeľovitou plochou.

V matriciach s otvormi sú výhodne vytvorené centrálne priechody na centrovanie dopravnej závitovky, a táto dopravná závitovka má pomer hĺbky závitu k priemeru dopravnej závitovky v rozmedzí medzi 1/20 a 1/50.

Varný vytláčací stroj môže mať zvislú viacstupňovú konštrukciu a môže byť obstaraný komorami s rôznymi objemami na zvyšovanie tlaku v smere toku hmoty, pričom lopatkové členy sú usporiadané šikmo proti matriciam s otvormi, ktorých rozmery sa stupňovito zmenšujú.

Varný vytláčací stroj môže mať zvislú viacstupňovú konštrukciu a niektoré z lopatkových členov, najmä v prvom stupni, môžu byť otočné.

Varný vytláčací stroj s plniacou násypkou a dýzou v jednostupňovom uskutočnení môže byť uskutočnený ako peletovací lis s prídavnými otočné usporiadanými lopatkovými členmi, ktoré sú vytvorené ako valce usporiadané kolmo na zvislý hriadeľ, pričom tieto lopatkové členy sú usporiadané pri matrici s otvormi a dýza je umiestnená za matricou s otvormi.

Predmetom vynálezu je takisto spôsob varného vytláčania biopolymérov pomocou dopravnej závitovky. Podstata vynálezu spočíva v tom, že v doprednom smere dopravnej závitovky sa v toku vytláčaného materiálu teplota vo varnom vytláčacom stroji alebo teplota tohto varného vytláčacieho stroja a predovšetkým tlak pred a za matricou s otvormi alebo lopatkovým členom prebiehajúcom po tejto matrici nastavujú tak, že za lopatkovým členom sa v lopatkovej komore vytvára oblasť s nízkym tlakom, kde prebieha odparovanie kvapaliny obsiahnutej vo vytláčanej hmote, a pred lopatkovým členom na vstupnej strane matrice s otvormi sa zvyšuje tlak a sa skvapalňujú kvapalinové pary, najmä vodná para.

Po priechode materiálu cez každú matricu s otvormi lopatkového čerpadla sa materiál vystavuje tlaku na stlačenie materiálu na kvapalnú hmotu.

Medzi oblasťou pred lopatkovým členom alebo pred povrchom klinu na hlave dopravnej závitovky a oblasťou za lopatkovým členom sa výhodne vytvára pomer tlaku 10 : 1, pričom oblasť s nižším tlakom sa nachádza v stave pod bodom varu.

Na lopatkovom čerpadle sa pritom s prihliadnutím na parametre varného vytláčacieho stroja a na vytláčaný materiál vytvára maximálne možný tlakový rozdiel.

V oblasti matrice s otvormi sa skvapalnený materiál výhodne uvádza do oscilačného pohybu.

Pracuje sa pritom s pracovným objemom okolo 200 cm kubických lopatkového čerpadla pri prietoku hmoty v rozsahu 200 až 350 kg/hodinu a čase zotrvania materiálu vo varnom vytláčacom stroji v rozmedzí 2 až 4 sekundy.

Predmetom vynálezu je takisto spôsob varného vytláčania biopolymérov, na výrobu granulovaných potravín, snackov alebo krúpok, podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že biopolyméry sa pretláčajú dvoma lopatkovými čerpadlami, z ktorých každé pozostáva z matrice s otvormi a po nej prebiehajúceho lopatkového člena, a po vytvorení tlaku pred dýzou sa pretláčajú cez túto dýzu, pričom postup prebieha v zvislom smere.

Matrice s otvormi a lopatkové členy sú pritom usporiadané tak, že lopatkové členy v každom prípade prebiehajú po povrchu predných strán matríc s otvormi v minimálnej technicky dosiahnuteľnej vzdialenosti, prípadne v styku s týmito matricami s otvormi.

Spôsob sa výhodne uskutočňuje s lopatkovými členmi s takým priemerom vo vzťahu k vonkajšiemu priemeru dopravnej závitovky, že v lopatkovej komore sa dosahuje tlak dostatočný na odparovanie cesta.

Je výhodné, ak sa tento spôsob uskutočňuje s priemerom lopatkového člena, ktorý je 2 až 3-násobkom priemeru dopravnej závitovky.

Môže teda byť výhodné, ak východiskové podmienky na varné vytláčanie, t. j. tlak a teplota skvapalnenia a homogenizovania, sa vytvárajú výlučne jedným alebo viacerými lopatkovými čerpadlami.

Ďalšia možnosť spočíva v tom, že spôsob sa uskutočňuje vo varnom vytláčacom stroji s dvomi dopravnými závitovkami.

Podľa vynálezu je to dosiahnuté varným vytláčacím strojom pozostávajúcim z plniacej násypky, najmenej jednej dopravnej závitovky a dýzy, na výrobu tepelne spracovaných biopolymérov, v ktorom je medzi dopravnou závitovkou a dýzou umiestnené najmenej jedno lopatkové čerpadlo, ktoré obsahuje matricu alebo dosku s otvormi a najmenej jeden pridružený lopatkový člen.

V prípade jednostupňového lopatkového čerpadla sú konce závitov dopravnej závitovky, výhodne vo vytláčacom stroji s jedinou dopravnou závitovkou, vyhotovené v tvare klinov a využíva sa skutočnosť, že dopravná závitovka sa otáča s malým odstupom od dosky s otvormi. Toto uskutočnenie s klinovito tvarovaným koncom dopravnej závitovky spĺňa uvedenú úlohu vynálezu, hlavne ak je doplnené uvedenou doskou či matricou s otvormi.

Je výhodné, ak medzi dopravnou závitovkou a dýzou sú umiestnené najmenej dve uvedené lopatkové čerpadlá.

Prekvapivo sa tak dosiahne nielen splnenie uvedenej úlohy vynálezu, aleje možné takto doplniť i bežné vytláčacie stroje s krátkou dopravnou závitovkou, napríklad s pomerom dĺžky L k priemeru D približne 2:1, ktorých hlavy sú už vyhotovené v tvare lopatiek a ktoré kĺžu po doske či matrici s otvormi. Je možné použiť jedno alebo viac opísaných lopatkových čerpadiel, z ktorých každé pozostáva z jedného alebo viac lopatkových členov a dosky či matrice s otvormi.

Zlepší sa homogenizácia a dosiahne sa tiež lepšia štruktúra výsledného produktu. Cesto vystupuje z dýzy rovnomernejšie. Zásluhou veľmi krátkeho času zotrvania materiálu vo vytláčacom stroji, ktorý je menej než 8 sekúnd, sa môžu spracovávať materiály obsahujúce viac tuku a/alebo cukru a dosiahnuť napriek tomu dostatočnú expanziu. Za normálnych okolností vedie prítomnosť tuku a/alebo cukru k výraznému potlačeniu expanzie. Podstatne sa zlepší regulovateľnosť teploty, ktorú je možné regulovať pomerom premenných veličín procesu. Podstatne sa zvýši pomer prietoku hmoty k rýchlosti dopravnej závitovky, t. j. vyššia rýchlosť dopravnej závitovky prinesie pri konštantnom prietoku hmoty v porovnaní s podobnými jednotkami bez prídavných lopatkových čerpadiel značne vyššiu teplotu cesta a naopak, prípadne zvýšenie prietoku. Toto umožní relatívne zníženie mernej spotreby energie. Značne sa linearizuje vzťah medzi rýchlosťou dopravnej závitovky a teplotou cesta.

Výrobná kapacita pri použití najmenej jedného, v tomto zmysle prídavného lopatkového čerpadla je pri tej istej akosti produktu až o 100 % vyššia než pri stroja bez prídavného lopatkového čerpadla.

Zásluhou centrovania dopravnej závitovky v priechode cez matricu s otvormi, kde je dopravná závitovka mazaná spracovávaným materiálom, sa dosiahne podchytenie radiálnych síl a zásluhou tohto zlepšeného centrovania sa predíde kontaktu medzi dopravnou závitovkou a valcom vytláčacieho stroja. Takto sa zníži opotrebovanie týchto súčiastok.

Konštrukčné prvky, napríklad lopatkové čerpadlo, majú veľmi jednoduchú konštrukciu, je možné ich ekonomicky vyrábať a podliehajú iba málo opotrebovaniu. Zaradením viacerých lopatkových čerpadiel jedno za druhým je možné veľmi pružne nastavovať podmienky procesu a je možné tak vyhovieť požiadavkám, ktoré kladú na proces jednotlivé spracovávané materiály. Zostavovanie, rozoberanie a čistenie týchto celkov sú veľmi jednoduché a rýchle. Vyhotovenie prvkov „lopatkovej hlavy“, t. j. šírky a uhla povrchu lopatky proti matrici s otvormi, a „matrice s otvormi“, t. j. počtu a priemeru otvorov a tiež hrúbky dosiek, podľa známych zákonov hydrodynamiky umožňuje nespočetné špecifické konfigurácie, ktorými je možné vyhovieť daným a požadovaným podmienkam procesu, ako je vlhkosť suroviny, teplota, viskozita, čas zotrvania materiálu vo vytláčacom stroji, požadovaný tlak pri priechode dýzou a podobne, a to všetko ekonomickým spôsobom.

Lopatkové ramená v lopatkovom čerpadle miešadlového typu, ktoré kĺžu po doske alebo doskách či matriciach s otvormi, môžu vystupovať alebo kolmo vystupovať z osi otáčania, majú kruhový prierez a môžu byť vyhotovené ako valce alebo kužele, čo bude opísané neskôr.

Koncepcia matrice s otvormi zaisťuje, že je k dispozícii veľká celková plocha kovu, ktorá je v styku s médiom. V porovnaní s možnosťami prenosu tepla v bežných konštrukciách vytláčacích strojov, kde sa teplo prenáša prevažne len valcom vytláčacieho stroja, napomáha táto veľká plocha značne prípadne požadovanému prenosu tepla, t. j. chladeniu alebo ohrievaniu, pretože cez kanáliky v matrici je možné preháňať paru alebo chladiacu vodu či teplonosný olej.

Zásluhou prekvapivej účinnosti lopatkového čerpadla je možné funkciu dopravnej závitovky zredukovať na jednoduchú podávaciu závitovku, ktorou sa dosahuje len predbežné stlačenie.

Je tiež možné dopravnú závitovku úplne vypustiť, a to vtedy, ak lopatkový vytláčací stroj je umiestnený zvisle a surovina je nútene zavádzaná priamo do viacstupňového lopatkového čerpadla.

Lopatkové členy môžu byť navzájom a s dopravnou závitovkou spojené pomocou spoločného hriadeľa. Za predpokladu, že vlastnosti cesta umožňujú rotačné utesnenie na vysokotlakom konci, je dokonca možné, aby pohon jedného alebo viacerých lopatkových čerpadiel bol nezávislý od dopravnej závitovky.

Je zaujímavé, že varný vytláčací stroj môže pozostávať len z radu takých lopatkových čerpadiel, taký lopatkový vytláčací stroj by mal byť orientovaný v podstate zvisle. Potom je možné úplne vypustiť dopravnú závitovku.

Významnú výhodu riešenia podľa vynálezu je možné vidieť v tom, že súčiastky vytláčacieho stroja, hlavne jeho valec a za určitých okolností aj dopravná závitovka, matrica s otvormi, lopatkové členy, dýza a podobne, môžu byť zhotovené z ocele, oceľoliatiny a podobných materiálov, ktoré sú nezávadné z potravinárskeho hľadiska, pričom tieto materiály nemusia obsahovať inak obvyklé ťažké kovy a prísady potrebné na vytvrdenie a ochranu proti opotrebovaniu. Zmeny rozmerov v dôsledku opotrebovania majú v porovnaní s bežnými konštrukciami iba zanedbateľný vplyv na celý proces, hlavne na výkon vytláčacieho stroja. Pri známych závitovkových strojoch môže zväčšenie medzery medzi závitovkou a valcom o zlomok milimetra, ku ktorému dôjde v dôsledku opotrebovania, znamenať zníženie výkonu vytláčacieho stroja o 30 až 40 % alebo zvýšenie dodávky energie do cesta na neprijateľnú hodnotu.

Jedno zo špeciálnych vyhotovení varného vytláčacieho stroja, ktoré je mimoriadne výhodné, spočíva v tom, že matrica s otvormi má na vstupnej vtokovej strane vydutý povrch a príslušné lopatkové členy sú komplementárne k tomuto vydutému povrchu, sú umiestnené bezprostredne pri tomto vydutom povrchu a sledujú jeho profil.

Predmetom vynálezu je tiež už uvedený spôsob, pri ktorom vytláčaný materiál po vytlačení pred tvarovaním v dýze prechádza minimálne dvojicou lopatkových čerpadiel.

Je výhodné, ak sa pracuje s pracovným objemom okolo len 200 cm na stupeň lopatkového čerpadla pri prietoku hmoty v rozsahu 200 až 350 kg/hodinu a čase zotrvania materiálu vo vytláčacom stroji v rozmedzí 2 až 4 sekundy.

Sú tiež známe takzvané peletovacie lisy, ktoré sa používajú na lisovanie materiálu v práškovej alebo granulovanej forme či vo forme vlákien a slúžia na výrobu peliet, t. j. lisovaného granulovaného materiálu. Výroba sa uskutočňuje s použitím rotačných matríc krúžkov, ale tiež pevných matríc krúžkov a rotačných nástrojov alebo matríc v tvare diskov a kužeľovito alebo valcovito tvarovaných lisovacích valcov. Toto však nijako nesúvisí s oblasťou, do ktorej spadá predmetný vynález, pretože cieľom vynálezu nie je výroba peliet. Pri takýchto peletovacích lisoch je samozrejme snaha, aby sa zabránilo vzniku tlaku po priechode prvým lisovacím stupňom. Zámerom je predovšetkým získať zlisovaný granulát a nie, ako je tomu v prípade varného vytláčania, pokiaľ možno maximálne homogénnu hmotu, z ktorej potom za určitých okolností v dôsledku odparovania vody vznikne porézna krehká štruktúra.

SK 281925 Β6

Materiál je podľa vynálezu na výstupe z matrice vystavený tlaku, ktorý tento materiál stláča na kvapalnú hmotu. Táto hmota potom môže prechádzať ďalším lopatkovým stupňom, ktorý je s ohľadom na dominantne kvapalný charakter materiálu lepšie nazývať čerpadlom. Proces je možné viackrát opakovať, buď aby sa v priebehu spracovania dosiahlo ďalšie premiešanie a homogenizácia, alebo aby sa dosiahol vyšší výsledný tlak na pretláčanie materiálu cez dýzu.

Výhodné môže byť kombinované pôsobenie dvoch za sebou zaradených lopatkových čerpadiel, prípadne kombinované pôsobenie konca dopravnej závitovky, ktorá je vyhotovená ako lopatková hlava, a matrice s otvormi s iným lopatkovým stupňom.

Je zrejmé, že skvapalnený materiál je v oblasti matrice s otvormi uvádzaný do oscilačného pohybu. Je to dosiahnuté napríklad tak, že časť skvapalneného materiálu je po priechode lopatkovým členom vystavená na výstupnej strane vysokému tlaku a prúdi späť cez matricu s otvormi. Takú situáciu šije možné aspoň predstaviť.

Zámerné kolísanie tlaku, ktoré vedie k tomuto oscilačnému pohybu, je možné prirodzene dosiahnuť tiež inými známymi prostriedkami, napríklad membránou alebo piestom. To isté je možné nakoniec dosiahnuť tiež výstrednou dopravnou závitovkou, pulzáciami alebo ultrazvukom.

Medzi prvým a druhým „lopatkovým stupňom“ sa ešte nachádza stlačený materiál, ktorý je vo svojom agregovanom stave „skoro kvapalný“ alebo „kvapalný“, t. j. môže ešte obsahovať pevné častice alebo ich stopy, avšak jeho hlavná fáza je v podstate kvapalná.

Je výhodné, ak sa pred otáčajúcim sa lopatkovým ramenom v smere jeho pohybu vytvára vyšší tlak a za lopatkovým ramenom je tlak nižší. Cesto sa tak uvádza do oscilujúceho prúdenia a je vystavené oscilujúcemu tlaku. Medzi prvým a druhým stupňom sa na tento účel udržuje priemerný tlak vyšší než 1 MPa.

Ak sa použije len jeden stupeň, potom nie je potrebná matrica. Namiesto toho sú na vytvorenie potrebného tlaku potrebné ďalšie tlakové prvky, ako je dýza.

Tieto zistené alternatívne javy môžu byť racionálne využité ako pre vlastný produkt, tak i pre riadenie procesu.

Tvar povrchu lopatky lopatkového člena môže byť priamy, zakrivený alebo dokonca valcový alebo guľový, prípadne môže byť tvorený rotačným profilom. Pod pojmom „rotačný“ sa môže rozumieť napríklad miešací kalander, pričom napríklad kalander sa otáča v jednej osi a kalandrové ramená samé, ktoré sú kolmé na os pohonu, sa otáčajú tiež, napríklad ako odvaľovacie telesá.

Sklon povrchu lopatky proti matrici s otvormi môže byť zvolený menší než 90° a väčší než 0°. Ak sa použije menší uhol, je výsledkom menší výkon vytláčacieho stroja a vyšší tlak, zatiaľ čo pri väčšom uhle sa dosiahne vyšší výkon pri nižšom tlaku. Vlastnosti povrchu lopatky sa v prípade požiadavky na optimálny transport materiálu volia tak, aby tento povrch bol pokiaľ možno maximálne hladký, pripadne môže byť tento povrch za určitých predpokladov vybavený i povrchovou vrstvou. Takto sa dosiahne nízke trenie, prípadne dokonca kĺzanie. Naproti tomu povrch matrice s otvormi je pokiaľ možno maximálne drsný, čím sa dosiahne vyššie trenie. Toto je dosahované už vlastnými otvormi, trenie však môže byť ďalej zvýšené vhodnými prostriedkami.

Ak sa zvolí väčšia hrúbka dosky alebo matrice s otvormi, dosiahne sa vyšší odpor proti prúdeniu hmoty a väčšie strihové pôsobenie na túto hmotu, vyšší rozptyl energie a tým aj vyššia teplota, a naopak.

Počet otvorov v matrici: Vyšší počet týchto otvorov znižuje hydrodynamický odpor a umožňuje vyšší prietok hmoty cez matricu s otvormi. Priemer otvorov v matrici: Väčší priemer znamená nižší hydrodynamický odpor a vyšší prietok materiálu. Menší priemer naopak znamená vyšší hydrodynamický odpor, vyššie strihové pôsobenie na produkt, a tým i lepšiu homogenizáciu a miešanie na matrici s otvormi.

Prierez otvorov alebo vŕtania v matrici: Tento prierez sa za určitých okolností môže po dĺžke otvoru meniť. Môže byť kužeľovitý tak, že sa zužuje alebo rozširuje, prípadne oboje. Je možné si predstaviť špeciálne reologické javy. Je tiež možné použiť otvory v tvare Venturiho dýzy.

Tvar dosky či matrice s otvormi: Tento tvar môže byť v najjednoduchšom prípade napríklad rovinný. V závisíosti od vlastností lopatkového člena a požadovaného toku hmoty však povrch dosky môže byť tiež profilový, napríklad guľový či kužeľovitý, a to ako zbiehajúci sa, tak i rozbiehajúci sa.

Uhol otvorov v doske alebo matrici: Tento sklon proti rovine lopatky môže byť buď kolmý alebo šikmý, otvory môžu prebiehať rovnobežne s osou otáčania alebo zámerne asymetricky, t. j. byť sklonené k osi alebo odklonené od osi otáčania.

Počet stupňov, t. j. lopatkových čerpadiel v sérii: Tento počet sa volí v závislosti od požadovaného vytláčacieho tlaku, požadovaného alebo maximálne prípustného času zotrvania hmoty vo vytláčacom stroji a od privádzanej mechanickej energie, ktorá je potrebná na spracovanie materiálu. V prípade potreby sa môže použiť tiež jedno alebo viac lopatkových čerpadiel dopravujúcich v opačnom smere, ak sú zvláštne požiadavky na miešanie a miesenie.

Z konštrukčného hľadiska sú požiadavky na mechanické vlastnosti jednotlivých súčastí nižšie než u bežných dopravných závitoviek a puzdier. Na druhej strane, prípadné určité opotrebovanie neovplyvní negatívne podmienky procesu do tej miery, ako v prípade bežných vytláčacích strojov, pri ktorých dokonca i zmeny rádu zlomkov milimetra môžu proces podstatne ovplyvniť.

Predmetom vynálezu je tiež spôsob varného vytláčania biopolymérov na výrobu potravinových granulátov, snackových výrobkov a krupiek, ktorý sa vyznačuje tým, že biopolyméry prechádzajú cez dva lopatkové stupne a po vytvorení tlaku pred dýzou prechádzajú cez dýzu. Spôsob sa výhodne uskutočňuje v zvislom smere. Prevratným prvkom tohto riešenia je skutočnosť, že je možné úplne vypustiť dopravnú závitovku.

Pokiaľ sa v tomto opise výslovne nehovorí o zvislom usporiadaní, týka sa opis vodorovného usporiadania s vodorovne usporiadanou dopravnou závitovkou vytláčacieho stroja.

Ramená lopatkového člena môžu mať kruhový prierez a môžu byť pevné, t. j. byť vyhotovené ako lopatky alebo škrabky, alebo sa po matrici s otvormi môžu odvaľovať. V prípade viacerých stupňov môže byť prvý stupeň, t. j. prvé íopatkové čerpadlo, vybavený otočnými valcami.

Členy kĺzajúce po doske či matrici s otvormi môžu byť kužeľovité tak, že ich prierez sa smerom od stredu k obvodu zmenšuje, alebo sa za určitých okolností tiež môžu otáčať okolo svojich vlastných osí. Matrica s otvormi je na svojej hornej strane vyhotovená komplementárne, t. j. jej hrúbka smerom od stredu k obvodu rastie.

Iná možná úprava spočíva v mimoriadne malej hĺbke závitu na dopravnej závitovke s pomerom hĺbky závitu k priemeru dopravnej závitovky v rozsahu napríklad len 1/20 až 1/50.

V prípade zvislého viacstupňového varného vytláčacieho stroja, vo väčšine prípadov bez dopravnej závitovky, je možné použiť komory s rozdielnymi objemami, ktoré zodpovedajú tlaku zvyšujúcemu sa v smere toku hmoty. Zodpovedajúcim spôsobom sa potom zmenšujú i rozmery tu umiestnených lopatkových členov.

Je tiež možné použiť riešenie podobné peletovaciemu lisu so zvislým hriadeľom, na ktorom sú kolmo umiestnené otočné valce, ktoré sa môžu odvaľovať alebo prechádzať po povrchu matrice s otvormi. Ďalej za matricou s otvormi je umiestnená dýza, takže pred valcami alebo podobnými členmi dochádza k skvapalňovaniu cesta a za valcami na výstupnej strane matrice s otvormi môže dochádzať k odparovaniu.

Spôsob môže byť opísaný tiež tak, že dopravný tlak dopravnej závitovky, prietok vytláčaného materiálu, teplota v alebo na vytláčacom stroji a predovšetkým tlak pred a za matricou s otvormi alebo lopatkovým členom kĺzajúcim po tejto matrici sa volí tak, že za lopatkovým členom je v lopatkovej komore oblasť s nižším tlakom, kde dochádza k odparovaniu kvapaliny obsiahnutej vo vytláčanej hmote, pričom pred lopatkovým členom v tlakovej oblasti dosky s otvormi dochádza k nárastu tlaku a ku skvapalňovaniu kvapalinovej pary, hlavne vodnej pary.

Je tiež možné, že lopatkový člen, či už oblý alebo v tvare kovového listu, je sklonený pod ostrým uhlom proti povrchu matrice s otvormi a prechádza s technicky dosiahnuteľnou minimálnou vôľou pozdĺž povrchu prednej a zadnej strany danej lopatkovej komory, ktoré sú tvorené doskami či matricami s otvormi. Ďalej, medzera medzi lopatkovým členom a matricou s otvormi môže byť pred lopatkovým členom menšia než medzera medzi lopatkovým členom a matricou s otvormi za týmto lopatkovým členom, rozumie sa v smere prietoku hmoty, aby sa dosiahlo vyššie trenie na matrici s otvormi vpredu a tým vyššia dopravná účinnosť lopatkového stupňa.

Predmetom vynálezu je tiež použitie už opísaných znakov vo vytláčacích strojoch s dvojicou dopravných závitoviek. Také vytláčacie stroje môžu mať podstatne menšiu konštrukčnú dĺžku a sú teda jednoduchšie a hospodárnejšie. Môžu byť vypustené zložité miesiace a homogenizačné prvky. Takým vytláčacím strojom s dvojicou dopravných závitoviek sa môže dosiahnuť lepšia homogenizácia, lepšie rozloženie strihového namáhania a tepla, lepšie pomery z hľadiska opotrebovania a lepšia regulovateľnosť.

Nakoniec, predmetom vynálezu je tiež spôsob varného vytláčania biopolymérov, ktorý sa vyznačuje tým, že potrebné podmienky na toto varné vytláčanie, ako je tlak, teplota, skvapalňovanie a homogenizácia sú v závere vytvárané len jedným alebo viac lopatkovými čerpadlami alebo stupňami.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Podstata vynálezu je ďalej objasnená na príkladoch jeho uskutočnenia, ktoré sú opísané na základe pripojených výkresov, ktoré znázorňujú:

- na obr. 1 prvé vyhotovenie varného vytláčacieho stroja podľa vynálezu v schematickom pozdĺžnom reze;

- na obr. 2 druhé uskutočnenie v schematickom pozdĺžnom reze;

- na obr. 3 rez sekciou lopatkového čerpadla;

- na obr. 4 tretie uskutočnenie v schematickom pozdĺžnom reze;

- na obr. 5 rez sekciou lopatkového čerpadla z obr. 4;

- na obr. 6 štvrté uskutočnenie v reze v ľavej časti A obr. 6 a schéma v pravej časti B obr. 6;

- na obr. 7 piate uskutočnenie v reze v ľavej časti A obr. 7 a schéma v pravej časti B obr. 7;

- na obr. 8 situácia v ceste nachádzajúcom sa v stave vytláčania;

- na obr. 9 konštrukčný detail;

- na obr. 10 špeciálne uskutočnenie lopatkového člena so štyrmi ramenami, hore (B) v reze a dole (A) v pôdorysnom pohľade;

- na obr. 11 schematický pozdĺžny rez jednostupňovým uskutočnením varného vytláčacieho stroja;

- na obr. 12 schematický pozdĺžny rez s odlišným pomerom rozmerov lopatkového člena a dopravnej závitovky;

- na obr. 13 schematický pozdĺžny rez uskutočnením varného vytláčacieho stroja na úplne novom princípe;

- na obr. 14 schematický pozdĺžny rez uskutočnením varného vytláčacieho stroja, ktoré je obdobou uskutočnenia z obr. 13;

- na obr. 15 modifikácia predchádzajúcich uskutočnení a

- na obr. 16 schematický rez varným vytláčacím strojom s dvomi závitovkami.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 je znázornený varný vytláčací stroj pozostávajúci z plniacej násypky 14, vytláčacieho valca 12 a dopravnej závitovky 10, čo sú už známe súčasti bežných vytláčacích strojov, z ďalšieho opisu je však zrejmé, že dopravná závitovka 10 je podľa vynálezu určená na inú funkciu, než je tomu v stave techniky. V predĺžení osi dopravnej závitovky 10 pokračuje hriadeľ 18, na ktorom sú umiestnené lopatkové členy 24 a ktorý prechádza cez matrice 22 s otvormi. Každá z dvojíc lopatkový člen 24 a matrica 22 s otvormi môže byť nazývaná lopatkové čerpadlo 22/24 alebo „lopatkový stupeň“. Za prvý stupeň je možné považovať dopravnú závitovku 10 a prvú matricu 22 s otvormi, čo je dosiahnuté tým, že hlava dopravnej závitovky 10 je tvarovaná ako klin, t. j. s uhlom v rozmedzí 0° až 90°.

Otvory v matrici 22 sú v príklade uskutočnenia v podstate priame. Lopatkový člen 24 pozostáva z prvkov podobných vrtuli, ktoré zvierajú s povrchom matrice 22 s otvormi uhol napríklad 60° a behajú od povrchu matrice 22 s otvormi v technicky dosiahnuteľnej minimálnej vzdialenosti. Za každou matricou 22 s otvormi vzrastie o niečo tlak. Dýza 16 pôsobí svojou vodiacou stenou ako tlaková komora, pokiaľ nedôjde k vytlačeniu hmoty otvorom 26 v tejto dýze 16.

V druhom uskutočnení, ktoré je znázornené na obr. 2 a 3, sú súčasti s podobnou funkciou označené zhodnými vzťahovými značkami ako na obr. 1. Plniaca násypka 14, dopravná závitovka 10 a vytláčací valec 12 sú rovnaké ako na obr. 1. Hriadeľ 30 je opäť umiestnený v predĺžení osi dopravnej závitovky 10 a je na ňom teraz umiestnená matrica 122 s otvormi a otočný lopatkový člen 32 potrebnej dĺžky, ktoré spolu tvoria lopatkové čerpadlo 32/34. Tento lopatkový člen 32 sa otáča vo vnútri valcovej matrice 34 s otvormi, ktorá má tvar klobúka a ktorej otvory nie sú axiálne, ako je tomu pri matrici 122, ale sú orientované radiálne smerom von. Po vystúpení materiálu z valcovej matrice 34 sa teda v spojovacom priestore alebo kanáliku 36 vytvorí značný tlak. Materiál sa tak zúženým priestorom za súčasného miesenia transformuje a dostáva do priestoru 38 pred dýzou 16 vo vysoko viskóznom alebo kvapalnom stave, načo opúšťa vytláčací stroj otvorom 26 dýzy 16, kde expanduje.

Lopatkový člen 32 je podrobnejšie znázornený na obr. 3, z ktorého je zrejmé, že tento lopalkový člen 32 má tvar podobný vrtuli a je vybavený štyrmi ramenami 40 so zahnutými koncami alebo krídelkami 42. Tieto krídelká 42 prebiehajú v naznačenom smere jedno za druhým cez otvory valcovej matrice 34. Konkrétne nastavenie lopatkového člena 32 nie je kritické. Z hľadiska vytvárania potrebného tlaku na vonkajšej strane valcovej matrice 34 je potrebné, aby krídelká 42 boli sklonené pokiaľ možno aspoň v časti, ktorou prebiehajú po povrchu valcovej matrice 34 s otvormi.

Obr. 4 a 5 znázorňujú tretie možné uskutočnenie, v ktorom má druhá matrica 50 s otvormi tvar dutého kužeľa a tiež lopatkový člen 52 nachádzajúci sa v lopatkovom priestore 54, má kužeľovitý tvar. Lopatkový člen 52 spolu s druhou matricou 50 tvoria lopatkové čerpadlo 50/52. Krídelká 56 lopatkového člena 52 sú mierne sklonené smerom k osi 26 pod maximálnym uhlom okolo 30° proti tejto strednej osi 26. V znázornenom príklade sú otvory 58 v druhej matrici 50 rovnako ako zodpovedajúce otvory v prvej matrici 122 priame a rovnobežné so strednou osou 26. Pretláčanie materiálu cez otvory 58 prebieha proti tlaku v kužeľovitom priestore 60 a materiál je potom dopravovaný ďalej, pričom sa trie o sklonené steny dýzového otvoru 26.

V dôsledku kompresného efektu v kužeľovitom priestore 60, ktorý sa zužuje v smere pohybu materiálu, vzniká tlak v kombinácii s trením materiálu v site alebo matrici, cez ktorú je materiál týmto tlakom pretláčaný.

V záujme dosiahnutia požadovaného účinku vynálezu, t. j. dosiahnutia dostatočného tlakového rozdielu, aby pred stupňom dochádzalo k íluidizácii cesta a za stupňom vždy dochádzalo k odparovaniu a tuhnutiu cesta, sa v jednostupňovom uskutočnení môže použiť jeden z dvoch ďalej opísaných variantov. Prietok hmoty transportovanej dopravnou závitovkou 10 sa buď musi udržiavať tak nízky, aby sa na strane lopatkového člena 52 s nižším tlakom umožnilo odparovanie vody, čo je možné dosiahnuť len za cenu extrémneho zníženia kapacity, alebo lopatkový člen 52 musí byť bohato dimenzovaný z fyzikálneho hľadiska, aby sa nastavili také tlakové pomery, že voda sa môže odparovať.

Vo väčšine riešení sa využíva transportný účinok symetricky tvarovaného člena, ktorý sa otáča a prebieha po doske či matrici s otvormi. Takto vzniká transportný účinok, ak trenie cesta s doskou či matricou 50 s otvormi, cez ktorú lopatkový člen 52 prebieha v smere transportu veľmi tesne, je väčšie než na zadnej strane tejto matrice 50. Dokonca i guľatá miešacia tyč, ak bude použitá v zmysle vynálezu, má nielen miešací účinok, ale bude mať aj transportný a hydrodynamický účinok.

Mimoriadne dôležitý je uvedený tlakový rozdiel pred a za rotačným lopatkovým členom prebiehajúcim po matrici s otvormi v tom zmysle, že v dôsledku oscilačného spätného toku dochádza k odparovaniu vody.

V uskutočneniach s viacerými lopatkovými čerpadlami sa môže zámerne postupovať tak, že jeden alebo viacero lopatkových stupňov nebude mať za cieľ odparovať vodu, ale bude len prispievať k zvyšovaniu tlaku alebo napríklad pracovať v smere opačnom k transportu materiálu so špecifickým účelom vytvárania tlakových rozdielov medzi jednotlivými lopatkovými stupňami.

Na obr. 6 a 7 sú znázornené ďalšie uskutočnenia vytláčacieho stroja podľa vynálezu, pričom na pravej strane je vždy v časti B naznačené prúdenie a tlakové pomery. Na oboch obr. 6, 7 sú v matriciach 122 znázornené kanáliky, ktoré sú v smere prietoku vybavené rozšíreniami 124. Po matrici 122/2 s otvormi či kanálikmi kĺzajú lopatkové členy 70 v tvare guľatej tyče, predpokladajú sa približne štyri tieto guľaté tyče, ktoré sú umiestnené kolmo na hriadeľ 71 a ktoré sa na spôsob miešacích lopatiek pohybujú v smere 72 otáčania. Je možné takto hovoriť o lopatkovom čerpadle 70/122/2. Je naznačená oblasť H s vysokým tlakom a vysokou teplotou a oblasť N s nízkym tlakom a nízkou teplotou. Pred lopatkovým členom 70 vzniká vysoký tlak, ktorý skvapalňuje cesto a pretláča toto cesto cez kanáliky v matrici 122/2. V oblasti H s vysokým tlakom sa v dôsledku tlaku a trenia značne zvyšuje teplota. Je naznačený hlavný smer 63 prúdenia hmoty. Medzi vstupnou a výstupnou stranou O v smere prúdenia hmoty sa podľa vynálezu predpokladá značná tlaková strata. Teda, na výstupnej strane matrice 122/2 s otvormi je nižší tlak a ešte nižší tlak je za lopatkovým členom 70, pozri obr. 7. V dôsledku nízkeho tlaku a nízkej teploty tu dochádza k čiastočnému odparovaniu kvapaliny, hlavne vody alebo iného rozpúšťacieho média, čo vyvoláva prúdenie v protismere a v dôsledku pohybu dochádza k žiaducej mimoriadne účinnej homogenizácii cesta. Čelný koniec dopravnej závitovky 65, ktorý je zásobovaný materiálom z plniacej násypky 67, je opäť tvarovaný ako lopatka alebo špachtľa. V priebehu činnosti dochádza okrem iného k transportu cesta smerom k dýze 69. Toto je znázornené v ľavej časti obr. 6, kde je znázornené uskutočnenie s jedinou dopravnou závitovkou 65 s lopatkovou hlavou, za ktorou sa predpokladá prvá matrica 122/1 s otvormi. Medzi prvou matricou 122/1 s otvormi a druhou matricou 122/2 s otvormi je vytvorený už skôr opísaný priestor O, čo umožňuje, aby sa po druhej matrici 122/2 mohol otáčať lopatkový člen 70 v tvare guľatej tyče. Odparovanie je tu naznačené veľkými bublinami a konzistencia kvapalného cesta malými bodmi. Jedná sa teda o dvojstupňový varný vytláčací stroj, ktorého prvý stupeň je tvorený lopatkovou hlavou dopravnej závitovky 65 a nasledujúcou prvou matricou 122/1 s otvormi a druhý stupeň je tvorený lopatkovým členom 70 v tvare guľatej tyče a druhou matricou 122/2 s otvormi. Otvory alebo kanáliky v matriciach 122/1, 122/2 sú na vstupnej strane hrubé a výrazne rozšírené a majú zväčšenú kontaktnú treciu plochu. V tomto uskutočnení, rovnako ako v prípade väčšiny iných uskutočnení, je pokiaľ možno malá medzera medzi lopatkovým členom 70 v tvare guľatej tyče a príslušnou nasledujúcou druhou matricou 122/2 s otvormi. Medzera medzi výstupnou stranou prvej matrice 122/1 s otvormi a týmto lopatkovým členom 70 v tvare guľatej tyče je pomerne väčšia. Aby sa dosiahol tlakový rozdiel a zvýšenie dopravnej účinnosti lopatkového čerpadla, prechádza hriadeľ 71 prvou matricou 122/1 s otvormi, neprechádza však už cez druhú matricu 122/2 s otvormi. Priechod hriadeľa 71 prvou matricou 122/1 s otvormi prispieva tiež k centrovaniu dopravnej závitovky 65. Aj keď lopatkový člen 70 má tvar guľatej tyče a je umiestnený kolmo na povrch druhej matrice 122/2 s otvormi, dochádza zásluhou klinového tvaru zužujúceho sa priestoru v smere proti pohybu k vytváraniu tlaku a rozdielu v trení produktu na matriciach 122/1, 122/2 s otvormi, výsledkom čoho je preáčanie materiálu cez tieto otvory'.

Dýzou 69 alebo na dýze 69 je udržiavaný protitlak.

Tlakové pomery je možné cielene ovplyvniť hrúbkou matrice 122/1,122/2 s otvormi a počtom a rozmermi týchto otvorov, vplyv na tieto tlakové pomery má tiež rozšírenie 124 týchto otvorov smerom k lopatkovému členu 70 v tvare guľatej tyče a adhézia alebo trenie hmoty na matrici 122/1, 122/2 s otvormi. Podstatná je linearizácia procesu riešením podľa vynálezu, pričom táto linearizácia sa dosahuje vo všetkých uskutočneniach vynálezu.

Obr. 7 znázorňuje podobné riešenie s trocha dlhším lopatkovým členom 80, ktorý s povrchom druhej matrice 122 s otvormi zviera uhol a, nepresahujúci 90°. Opäť takto vznikne lopatkové čerpadlo 80/122, v ktorom je naznačená oblasť H s

SK 281925 Β6 vysokým tlakom a oblasť N s nízkym tlakom. Smer otáčania lopatkového člena 80 je naznačený šípkou 82.

Riešenie znázornené v ľavej časti obr. 7 je inak podobné riešeniu z obr. 6. Malými bodmi je opäť znázornený stlačený stav, t. j. vyšší tlak a vyššia teplota, napríklad kvapalného cesta, zatiaľ čo nižší tlak je znázornený bublinami, kde dochádza k odparovaniu kvapaliny a k tečeniu hmoty z priestoru za druhou matricou 122 s otvormi vymedzenom dýzou 69 späť do priestoru medzi matricami 122 s otvormi, výsledkom čoho je vynikajúca homogenizácia cesta.

Rovnaké vzťahové značky označujú zodpovedajúce súčasti. Toto sa týka aj dvojstupňového riešenia.

Na obr. 8 sú detailne znázornené pomery na matrici 122 s otvormi v oblasti H s vysokým tlakom a v oblasti N s nízkym tlakom. Po povrchu matrice 122 s otvormi sa otáča guľatý lopatkový člen 86, ktorý má v znázornenom príklade uskutočnenia len dve ramená. Tento lopatkový člen 86 však môže mať aj iný tvar, než tu pre jednoduchosť znázornený lopatkový člen s dvojicou ramien. V oblasti H s vysokým tlakom pred lopatkovým členom 86, ktorého smer otáčania je naznačený šípkami, dochádza k stláčaniu cesta, kondenzovaniu vody a zvýšeniu teploty. V oblasti N s nízkym tlakom sa voda odparuje a cesto expanduje, čo predpokladá teplotu zodpovedajúcu absolútnemu tlaku v tomto mieste. Cesto má v dôsledku nízkej teploty a stavu expanzie vyššiu viskozitu. Vzniká teda faktor spôsobujúci zvýšený odpor proti spätnému toku hmoty cez otvory matrice 122 do oblasti N s nízkym tlakom, čo má za následok, že v oblasti H s vysokým tlakom preteká cez matricu 122 s otvormi viac hmoty, než spätne preteká do oblasti N s nízkym tlakom. Na obr. 8 sú znázornené pomery v ceste, nie však v otvoroch matrice 122.

Na obr. 9 je znázornená doska s otvormi alebo matrica 122¹ s rovnomerne rozloženými otvormi 130 a špeciálne vyhotovenými temperovacími kanálikmi 132. Tok kvapaliny v smere vstup - výstup je naznačený šípkami. Týmito temperovacími kanálikmi 132 môžu byť v znázornených uskutočneniach vybavené všetky alebo iba niektoré matrice 122¹ s otvormi.

Na obr. 10 je znázornené ďalšie uskutočnenie, ktoré je na obr. 10A znázornené v pôdorysnom pohľade a na obr. 10B v reze cez matricu 122 s otvormi. Predpokladá sa rozšírenie týchto otvorov na strane vtoku, toto rozšírenie nie je znázornené. Toto uskutočnenie sa vyznačuje špecifickým prvkom spočívajúcim v tom, že ramená lopatkového člena 100, ktoré sú kolmé na os 102, sú kužeľovité s prierezom, ktorý sa v axiálnom smere od osi 102 zmenšuje. Je znázornený tiež zodpovedajúci komplementárny tvar matrice 122 s otvormi s kužeľovitou plochou 104, pričom matrica 122 je pre názornosť zobrazená so zväčšenou hrúbkou. Je zrejmé, že kužeľovité ramená lopatkového člena 100 v tvare kužeľov môžu v lopatkovom čerpadle 100/122 bez problému behať po kužeľovitej ploche 104.

Ramená lopatkového člena 100, v tomto prípade kužeľovité, alebo v iných uskutočneniach napríklad valcové, môžu byť vyhotovené tak, že sa tiež samé môžu otáčať v smere šípky 100¹. Ramená lopatkového člena 100 sa potom otáčajú okolo svojej vlastnej osi. Lopatkový člen 100 ako celok sa súčasne otáča v smere naznačenom šípkou na obr. 10A. Dochádza k superpozícii navzájom kolmých rotačných pohybov.

Na obr. 11 je znázornené jednostupňové vodorovné uskutočnenie s lopatkovou hlavou 111 dopravnej závitovky 65. Príslušná matrica 112 s otvormi je vybavená adaptérom 114 na centrovanie hriadeľa dopravnej závitovky 65. Dôležitá je geometria dopravnej závitovky 65, ktorá, ako je znázornené, v porovnaní so známymi riešeniami navrhnutými na optimálny výkon, má mimoriadne malú hĺbku závitu 115. Táto malá hĺbka závitu 115, ktorá je vo väčšine prípadov nevýhodná z hľadiska transportu materiálu, však prispieva k vytváraniu dostatočne nízkeho tlaku na nízkotlakej strane lopatkového člena, čím je zaistené odparovanie vody. Pomer hĺbky závitu 115 k priemeru dopravnej závitovky 65 môže byť napríklad medzi 1/20 až 1/50.

Na obr. 12 je znázornené vyhotovenie s jedným lopatkovým členom 126 a matricou 128 s otvormi, ktorej priemer je pomerne veľký v porovnaní s priemerom dopravnej závitovky. Napríklad pomer medzi priemerom matrice 128 s otvormi, prípadne medzi priemerom lopatkového člena 126, a priemerom dopravnej závitovky môže byť v rozmedzí 2,0 až 3,0 : L Podstatne vyššiu dopravnú kapacitu je možné dosiahnuť dopravnou závitovkou s hlbším závitom, aj keď je znázornená pomerne malá hĺbka tohto závitu. V tomto uskutočnení lopatkového čerpadla 126/128 je v oblasti vtoku pred matricou 128 s otvormi, za lopatkovým členom 126, na výstupnej strane matrice 128 s otvormi a v komore 125 pred dýzou 69 udržiavaný dostatočne nízky tlak, ktorý umožňuje odparovanie vody.

Na obr. 13 je znázornené úplne odlišné uskutočnenie varného vytláčacieho stroja podľa vynálezu, navyše zvislého typu.

V tomto trojstupňovom varnom vytláčacom stroji v zvislom uskutočnení sa nepočíta s dopravnou závitovkou. Komory G, M, K, W sa v smere stláčania, t. j. smere toku hmoty, prípadne premeny tejto hmoty z práškovej na kvapalnú formu, postupne zmenšujú. Sú teda použité tri stupne, teda lopatkové čerpadlá 130/132, s komorami G, M, K, W so zmenšujúcim sa objemom. Tomu tiež zodpovedajú postupne sa zmenšujúce lopatkové členy 130¹,130 ,130^m, ktorých uskutočnenie je obdobou uskutočnenia z obr. 7.

Podobným spôsobom ako komory G, M, K sa postupne zmenšujú tiež matrice 132,132* a 132ⁿ s otvormi. Valcový priestor sa teda postupne smerom k dýze 134 zmenšuje.

Otvory v matriciach 132 a 132¹ sú sklonené smerom k hriadeľu 136, takže hmota preteká hladko až do najmenšej komory W pred dýzou 134. Otvory v matriciach 132,132¹, 132ⁿ sú na svojich vstupoch rozšírené. Zvislo orientovaný hriadeľ 136 sa otáča okolo svojej osi. Materiál sa do prvej komory G dostáva z plniacej násypky 67¹.

Na obr. 14 je znázornený štvorstupňový vytláčací stroj 140, ktorý sa vyznačuje okrem iného tým, že lopatkové členy 141 v prvom lopatkovom čerpadle 141/142 sú samy osebe otočné. Šípkami je naznačený smer otáčania hriadeľa 146 spoločného pre všetky lopatkové členy 141, 141¹, 141°, 141^ra i smer otáčania lopatkových členov 141 v prvom stupni. Prvé lopatkové členy 141 behajú ako kalandrové valce po prvej matrici 142* s otvormi, zatiaľ čo ostatné lopatkové členy 14¹, 141ⁿ, 141*** kĺžu po príslušných matriciach 142ⁿ, 142^m, 141¹⁷ s otvormi. Výstupná strana vytláčacieho stroja 140 je tvorená dýzou 148. Materiál sa do prvého stupňa dostáva plniacou násypkou 67ⁿ a smer transportu materiálu je naznačený prázdnymi šípkami.

Na obr. 15 je znázornené jednostupňové zvislé uskutočnenie podobné peletovaciemu lisu, s otočnými lopatkovými členmi 150 v tvare miešacích valcov, plniacou násypkou 67^m a zvislým hriadeľom 156, na ktorom sú otočné lopatkové členy 150 umiestnené napríklad kolmo. Lopatkové členy 150 sa odvaľujú po matrici 158 s otvormi a tvoria takto lopatkové čerpadlo 150/158. Varný vytláčací stroj, ktorý je obdobou peletovacieho lisu, je však podľa vynálezu na výstupe vybavený dýzou 159. Okrem iného sa v tomto varnom vytláčacom stroji tiež vytvára tlak. Je tomu rovnako ako pri všetkých opísaných uskutočneniach tak, že pred lopatkovými členmi 150 v tvare valcov, sklonenými lopatkovými členmi alebo podobne, dochádza ku skvapalňovaniu cesta a za nimi k odparovaniu a k čiastkovému toku v spätnom smere.

Na obr. 16 je znázornený varný vytláčací stroj s dvojitou dopravnou závitovkou. Lopatkové členy 202¹, 202ⁿ kĺžu po jednotlivých matriciach 200¹, 200ⁿ s otvormi a tvoria takto lopatkové čerpadlá 200/202. Ložiská sú uložené v spoločnom kryte 204. Výhodou tohto riešenia je menšia konštrukčná dĺžka, takže varný vytláčací stroj môže byť jednoduchší a viac ekonomický. Môžu byť vypustené zložité miesiace a homogenizačné prvky. Podobne ako pri vytláčacích strojoch s jednou dopravnou závitovkou sa dosahuje zlepšená homogenizácia, miesenie materiálu a distribúcia tepla sú viac rovnomerné, zníži sa opotrebovanie varného vytláčacieho stroja a zlepší sa regulovateľnosť celého procesu.

Všeobecne, vo varnom vytláčacom stroji podľa vynálezu teda môžu byť cez matrice s otvormi transportované suspenzie, miesené hmoty, pasty a cestá. Uskutočňuje sa to pomocou ramien čí lopatkových členov kĺzajúcich po týchto matriciach s otvormi. Transport je dosiahnutý zásluhou zvýšeného tlaku pred prednou stranou klzného ramena, rozumie sa v smere pohybu tohto klzného ramena. Veľkosť tohto tlaku závisí od tvaru klzného ramena, čo môže byť tyč, orientovaná lopatka a podobne, a od vzdialenosti tohto klzného ramena od matrice s otvormi. Konštrukcia musí byť vyhotovená tak, aby tlak pred klzným ramenom, t. j. lopatkovým členom bol dostatočný na kompenzovanie tlakových strát pri priechode materiálu otvormi v matrici. Výhody klzného ramena či lopatkového člena v porovnaní s vytváraním tlaku len pomocou dopravnej závitovky spočívajú v nasledujúcom:

1. Na niekoľko málo otvoroch sa zvyšuje miestny tlak.

2. Lopatkové čerpadlo je zvlášť výhodné, ak, ako je tomu v prípade mnohých pást, sa vyžadujú prietočné vlastnosti závisiace od intenzity a rýchlosti šmyku, t. j. štruktúry - viskózne chovanie.

Intenzívne miešanie a strihový pohyb pred lopatkou znižuje zotrvačnosť pasty, a dosiahne sa tak iba nízka strata tlaku pri priechode otvormi.

„Skvapalňovanie“ pasty môže byť internou vlastnosťou materiálu (vnútorná štruktúrna viskozita). V prípade suspenzií a ciest obsahujúcich vodu je možné tento jav očakávať za predpokladu, že stavové podmienky, t. j. tlak a teplota, sa nachádzajú blízko bodu varu.

a) Ak stavové podmienky zodpovedajú bodu varu, nachádza sa voda sčasti v stave pary. Cesto potom vytvára penu s pomerne vysokou viskozitou. Pri stlačení klzným ramenom voda kondenzuje, cesto sa stane kvapalným a môže byť vysokou rýchlosťou pretláčané otvormi. Po tomto priechode cesto stuhne, čím sa zabráni jeho spätnému toku k „závetemej“ strane klzného ramena. Transport je teda možný i proti pomerne vysokému spätnému tlaku.

b) Ak sú stavové podmienky mierne pod bodom varu, potom sa voda nachádza v kvapalnom stave a nevytvára sa pena.

Pri spracovaní sa na vysokotlakej strane dodáva energia, ktorá sa premieňa na tlakovú energiu a teplo vznikajúce trením. Rozptýlené teplo vznikajúce z trenia vedie k miestnemu zvýšeniu teploty, čo vedie k odpareniu časti kvapaliny a teda k vytváraniu peny z cesta. Pri ochladení alebo zvýšení tlaku vodná para kondenzuje - kavitácia.

3. Pri uvedených podmienkach pôsobí varný vytláčací stroj podľa vynálezu ako lopatkové čerpadlo a hlavne vo viacstupňovom uskutočnení zvyšuje tlak vo vytláčanom materiáli. Vo viacstupňovom uskutočnení musí byť na dosiahnutie čerpacieho účinku zaistená „asymetria“ v tom zmysle, že čerpadlo musí mať „smer prepravy“. Tento smer prepravy môže byť zaistený jednak naklonením lopatkového člena v smere prepravy, jednak rozdielnymi vzdialenosťami klzného ramena lopatkového člena od spodnej a hornej matrice s otvormi alebo tiež rozdielnymi súčiniteľmi trenia na jednotlivých plochách. Ak geometria vytláčacieho stroja je ako celok symetrická a je zhodné aj trenie na jednotlivých plochách, musí byť tlak do lopatkového čerpadla superponovaný zvonku. „Lopatkové čerpadlo“ v tomto prípade pôsobí len ako „skvapaľňovač“.

Výhody riešenia varného vytláčacieho stroja podľa vynálezu je možné zhrnúť nasledovne:

- až o 100 % vyššia výrobná kapacita,

- vyššia akosť produktu zásluhou rovnomernejšieho tečenia a štruktúry materiálu,

- vynikajúce možnosti regulácie procesu,

- veľmi ľahká výroba súčiastok,

- ekonomicky výhodné výrobné nástroje,

- výrazné zníženie nákladov na súčiastky podliehajúce opotrebovaniu,

- necitlivosť na zmeny vlastností suroviny,

- výrazne vyššia voľnosť pri voľbe potravinárskych receptúr,

- zlepšené vlastnosti, ak vstupná surovina je vo forme prášku.

Konštrukčnými prvkami podľa vynálezu môžu byť dodatočne vybavené už existujúce opotrebované dopravné závitovky, prípadne závitovkové dopravníky, čím je možné značne predĺžiť ich životnosť.

Príklad

Dopravná závitovka so štyrmi závitmi známeho uskutočnenia s bežným profilom závitu je na hlave predĺžená adaptérom, ktorý prechádza prvou matricou s otvormi, ktorá je ako obvykle umiestnená pred hlavou dopravnej závitovky, ktorá je vyhotovená s lopatkami. Na adaptéri sú umiestnené ďalšie lopatky, ktoré kĺžu po druhej matrici s otvormi a tvoria tak druhý lopatkový stupeň. Systém je doplnený obvyklým telesom s dýzou. Obe matrice s otvormi vytvárajú lopatkovú komoru, v ktorej sa otáča lopatkový člen. Lopatkový člen s kruhovým prierezom je iba nepatrne tenší než lopatková komora vymedzená matricami s otvormi. Tlakové pomery môžu byť ovplyvnené hlavne hrúbkou matríc s otvormi, a počtom a veľkosťou otvorov. Vyhotovenie s kužeľovitým rozšírením otvorov smerom k lopatkovému členu ovplyvňuje adhéziu a trenie hmoty na povrchu matrice s otvormi a teda i transport tejto hmoty.

Pri konštrukcii s využitím znakov podľa vynálezu sa dosiahnu výborné výsledky pri použití dopravnej závitovky, medzi ktorou a puzdrom je vzdialenosť približne 1,6 mm. Otáčajúci sa lopatkový člen vytvára oblasť s vysokým tlakom v smere otáčania pred lopatkovým členom a oblasť s nízkym tlakom v smere otáčania za týmto lopatkovým členom. Ak cesto má teraz v oblasti s nízkym tlakom teplotu 140 °C a tlak tu panujúci je nižší než 0,35 MPa, potom dochádza k odparovaniu vody a cesto zväčšuje svoj objem. V tomto stave, keď cesto má formu zmesi bublín pary s kvapalinou, má toto cesto podstatne vyššiu viskozitu než v čisto kvapalnom stave. Dôsledkom toho je vyšší odpor pri približovaní lopatky a nárast tlaku. Tieto neustále prechody medzi vysokým tlakom a nízkym tlakom pod bodom varu vody alebo kvapaliny, ktoré sú vyvolávané lopatkovým členom, mimoriadne podporujú homogenizáciu cesta a účinnú výmenu tepla, čím sa predíde miestnemu prehrievaniu a je to súčasne pravdepodobne hlavný dôvod prekvapujúco dobrého čerpacieho účinku lopatkového stupňa. Zásluhou opakovane prebiehajúcej expanzie a

SK 281925 Β6 kompresie sa podstatne zlepšuje prenos tepla v systéme, čoho konečným dôsledkom je zlepšenie hydrodynamických vlastností biopolymémeho cesta.

V záujme toho, aby prihláška nebola príliš komplikovaná, sú mnohé závislé nároky vztiahnuté len k niektorým nezávislým nárokom. Prirodzene, tiež výhodné uskutočnenia, ktoré sú technicky reálne, môžu byť predmetom závislých nárokov vztiahnutých k väčšine ostatných nezávislých nárokov.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (35)

1. Varný vytláčací stroj pozostávajúci z plniacej násypky (14, 67, 67¹, 67^u, 67^flI), najmenej jednej dopravnej závitovky (10, 65) a dýzy (16, 69, 134, 148, 159), na výrobu tepelne spracovaných biopolymérov, vyznačujúci sa tým, že medzi dopravnou závitovkou (10, 65) a dýzou (16, 69, 134,148,159) je umiestnené najmenej jedno lopatkové čerpadlo (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 100/122; 126/128; 130/132; 141/142; 150/158; 200/202), ktoré obsahuje dosku alebo matricu (22; 122; 122/1; 34; 50; 112; 122/1; 122/2; 122; 124; 128; 132; 142; 158; 200) s otvormi a najmenej jeden k nej pridružený lopatkový člen (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 111; 126; 130; 141; 150; 202), ktorý je usporiadaný pri uvedenej matrici (22; 122; 34; 50; 112; 122/1; 122/2; 122; 124; 128; 132; 142; 158; 200) s otvormi a je proti nej pri pohľade v smere svojho pohybu sklonený pod ostrým uhlom v rozsahu 0° až 90°.

2. Varný vytláčací stroj podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že medzi dopravnou závitovkou (10) a dýzou (16) sú umiestnené najmenej dve lopatkové čerpadlá (22/24).

3. Varný vytláčací stroj podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že dopravná závitovka (10) je na strane smerujúcej k dýze (16) vybavená klinovým koncom, ktorý je umiestnený v tesnej blízkosti matrice (22) s otvormi.

4. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že lopatkové čerpadlo (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 86/122; 126/128), ktoré pozostáva z matrice (22; 34; 50; 122/1; 122; 128) s otvormi a lopatkového člena (24; 32; 52; 70; 80; 86; 126), je namontované na hriadeli (18; 30) v predĺžení dopravnej závitovky (10; 65).

5. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že lopatkové čerpadlá (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 100/122; 126/128; 130/132; 141/142; 150/158; 200/202) majú nezávislé pohony.

6. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že matrice (122) s otvormi sú vybavené kanálikmi na chladenie vodou alebo olejom.

7. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že dopravná závitovka (10, 65) je uskutočnená ako jednoduchá dopravná závitovka na predbežné stláčanie a medzi touto dopravnou závitovkou (10, 65) a dýzou (16; 69; 134; 148; 159) je umiestnené najmenej jedno lopatkové čerpadlo (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 100/122; 126/128; 130/132; 141/142; 150/158; 200/202) pozostávajúce z matrice (22; 122; 34; 50; 112; 122/1; 122/2; 122; 124; 128; 132; 142; 158; 200) s otvormi a priradeného lopatkového člena (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 111; 126; 130; 141; 150; 202).

8. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že medzi dopravnou závitovkou (10, 65) a dýzou je umiestnený rad za sebou zaradených lopatkových čerpadiel (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 100/122; 126/128; 130/132; 141/142; 150/158; 200/202) z ktorých každé pozostáva z matrice (22; 122; 34; 50; 112; 122/1; 122/2; 122; 124; 128; 132; 142; 158; 200) s otvormi a priradeného lopatkového člena (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 111; 126; 130; 141; 150; 202), pričom varný vytláčací stroj je orientovaný zvislo a jeho dopravná závitovka (10; 65) je uskutočnená len ako plniaca závitovka.

9. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že povrchy lopatkového člena (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 111; 126; 130; 141; 150; 202) sú rovné, zakrivené alebo profilované a sú umiestnené pri povrchu matrice (22; 122; 34; 50; 112; 122/1; 122/2; 122; 124; 128; 132; 142; 158; 200) s otvormi.

10. Varný vytláčací stroj podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že lopatkové členy (70; 100; 126; 141, 141¹, 141 , 141^nl; 150), ktoré sú umiestnené pri povrchu matrice (122/2; 122; 128; 1421,142ⁿ, 142^ra, 142™; 158) s otvormi, sú usporiadané kolmo na os pohonu lopatkového čerpadla (70/122/1; 100/122; 126/128; 141/142; 150/158), majú kruhový prierez a sú vyhotovené ako valce alebo kužele zužujúce sa smerom od uvedenej osi.

11. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že povrch lopatkových členov (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126; 130', 130ⁿ, 130^nl; 141,141', 141, 141^m, 150) je hladký a povrch matrice (22; 34; 50; 122; 122/1; 122/2; 128; 132, 132¹, 132ⁿ, 1421, 142ⁿ, 142“, 142¹⁷.158) s otvormi je drsný.

12. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že jeho súčasti, hlavne jeho plášť a pokiaľ možno aj dopravná závitovka (10; 65), dýza (16; 69; 134; 148; 159) a ostatné súčasti, sú z ocele, oceľoliatiny alebo iných, z potravinárskeho hľadiska nezávadných materiálov.

13. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že jednotlivé lopatkové čerpadlá (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 86/122; 100/122; 126/128; 130/132; 141/142; 150/158; 200/202) sú vyhotovené ako moduly.

14. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že matrica (34; 50; 122) s otvormi má na vstupnej vtokovej strane vydutý povrch a príslušné lopatkové členy (32; 52; 100) sú komplementárne k tomuto vydutému povrchu, sú usporiadané bezprostredne pri tomto vydutom povrchu a sledujú jeho profil.

15. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z nárokov 1 až 13, vyznačujúci sa tým, že v predĺžení osi dopravnej závitovky (10; 65), ktorej koniec je vyhotovený ako lopatková hlava, je umiestnená rovinná matrica (22; 122; 122/1) s otvormi, ktoré sú v podstate rovnobežné s osou a v smere toku hmoty sa rozširujú.

16. Varný vytláčací stroj podľa nároku 15, vyznačujúci sa tým, že v troch nasledujúcich lopatkových čerpadlách (22/24) nasledujúcich uvedenú matricu (22) s otvormi, z ktoiých každý obsahuje matricu (22) s otvormi a lopatkový člen (24), má lopatkový člen (24) tvar vrtule.

17. Varný vytláčací stroj podľa nároku 15, vyznačujúci sa tým, že za matricou (122) s otvormi je umiestnená ďalšia valcová matrica (34) s otvor

SK 281925 Β6 mi v tvare klobúka a tieto matrice (122; 34) s otvormi vymedzujú lopatkový priestor (20), v ktorom je umiestnený lopatkový člen (32), ktorý je umiestnený pri valcovej matrici (34) s otvormi.

18. Varný vytláčací stroj podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že súosovo s hriadeľom (30) je umiestnená matrica (50) v tvare kužeľa s otvormi (58), ktoré sú v podstate rovnobežné s osou a rozširujú sa v smere prietoku, pričom v lopatkovom priestore (54), ktorý je vymedzený matricou (50) v tvare kužeľa s otvormi (58), je umiestnený lopatkový člen (52), ktorý vyplňuje lopatkový priestor (54) a je umiestnený pri otvoroch (58) v matrici (50) v tvare kužeľa na vnútornej strane tejto matrice (50) v tvare kužeľa.

19. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že pomer vonkajšieho priemeru dopravnej závitovky (65) k priemeru hlavy lopatkového člena (126) a/alebo matrice (128) s otvormi je v rozsahu 1:2,0 až 3,0.

20. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že lopatkové členy (100), ktoré sú usporiadané pri matrici (122) s otvormi, majú kužeľovitý tvar zbiehajúci sa smerom od vnútorného k vonkajšiemu koncu a sú otočné okolo svojich vlastných osí, pričom matrica (122) s otvormi je na svojej hornej strane vybavená komplementárnou kužeľovitou plochou (104).

21. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že v matriciach (22; 122; 34; 50; 122/1; 128) s otvormi sú vytvorené centrálne priechody na centrovanie dopravnej závitovky (10; 65), a táto dopravná závitovka (10; 65) má pomer hĺbky závitu k priemeru dopravnej závitovky (10; 65) v rozmedzí medzi 1/20 a 1/50.

22. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že lopatkové členy (130¹, 130^π, 130™) sú umiestnené v komorách (G; M; K; W) s rôznymi objemami na zvyšovanie tlaku v smere toku hmoty, pričom lopatkové členy (130¹, 130^u, 130™) sú usporiadané šikmo proti matriciam (132¹, 132ⁿ, 132™) s otvormi, ktorých rozmery sa stupňovito zmenšujú.

23. Varný vytláčací stroj podľa nároku 11, vyznačujúci sa tým, že niektoré z lopatkových členov (141, 141¹,141, 141™), hlavne v prvom stupni, sú otočné.

24. Varný vytláčací stroj podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že lopatkové členy (150) sú vyhotovené ako valce usporiadané pod plniacou násypkou (67™) kolmo na zvislý hriadeľ (156), pričom tieto lopatkové členy (150) sú umiestnené pri matrici (158) s otvormi, za ktorou je umiestnená dýza (159), a tento varný vytláčací stroj je vyhotovený ako peletovací lis.

25. Spôsob varného vytláčania biopolymérov varným vytláčacím strojom podľa niektorého z nárokov 1 až 24, vyznačujúci sa tým, že teplota tohto varného vytláčacieho stroja a predovšetkým tlak pred a za matricou (22; 34; 50; 112; 122; 122/1; 122/2; 122¹; 128; 132; 142; 158; 200) s otvormi alebo lopatkovým členom (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126; 130; 141; 150; 202) prebiehajúcim po tejto matrici (22; 34; 50; 112; 122; 122/1; 122/2; 122¹; 128; 132; 142; 158; 200) sa v doprednom smere dopravnej závitovky (10; 65) v toku vytláčaného materiálu nastavujú tak, že za lopatkovým členom (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126; 130; 141; 150; 202) sa v lopatkovej komore vytvára oblasť s nízkym tlakom, kde prebieha od parovanie kvapaliny obsiahnutej vo vytláčanej hmote, a pred lopatkovým členom (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126; 130; 141; 150; 202) na vstupnej strane matrice (22; 34; 50; 112; 122; 122/1; 122/2; 122; 128; 132; 142; 158; 200) s otvormi sa zvyšuje tlak a skvapalňujú sa kvapalinové pary, hlavne vodná para.

26. Spôsob podľa nároku 25, vyznačujúci sa tým, že po priechode materiálu cez každú matricu (22; 34; 50; 112; 122; 122/1; 122/2; 122¹; 128; 132; 142; 158; 200) s otvormi lopatkového čerpadla (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 86/122; 100/122; 126/128; 130/132; 141/142; 150/158; 200/202) sa materiál vystavuje tlaku na stlačenie materiálu na kvapalnú hmotu.

27. Spôsob podľa nároku 26, vyznačujúci sa tým, že medzi oblasťou pred lopatkovým členom (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126; 130; 141; 150; 202) alebo pred povrchom klinu na hlave dopravnej závitovky (10; 65) a oblasťou za lopatkovým členom (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126; 130; 141; 150; 202) sa vytvára pomer tlaku 10 : 1, pričom oblasť s nižším tlakom sa nachádza v stave pod bodom varu.

28. Spôsob podľa niektorého z nárokov 25 až 27, vyznačujúci sa tým, že na lopatkovom čerpadle (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 86/122; 100/122; 126/128; 130/132; 141/142; 150/158; 200/202) sa s prihliadnutím k parametrom varného vytláčacieho stroja a vytláčanému materiálu vytvára maximálne možný tlakový rozdiel.

29. Spôsob podľa niektorého z nárokov 27 alebo 28, vyznačujúci sa tým, že v oblasti matrice (22; 34; 50; 112; 122; 122/1; 122/2; 122' 128; 132; 142; 158; 200) s otvormi sa skvapalnený materiál uvádza do oscilačného pohybu.

30. Spôsob podľa niektorého z nárokov 25 až 29, vyznačujúci sa tým, že sa pracuje s pracovným objemom okolo 200 cm³ lopatkového čerpadla (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 86/122; 100/122; 126/128; 130/132; 141/142; 150/158; 200/202) pri prietoku hmoty v rozsahu 200 až 350 kg/hodinu a čase zotrvania materiálu vo varnom vytláčacom stroji v rozmedzí 2 až 4 sekundy.

31. Spôsob podľa nároku 25, vyznačujúci sa tým, že vytláčaný materiál sa pretláča dvomi lopatkovými čerpadlami (130/132; 141/142) vo zvislom smere.

32. Spôsob podľa niektorého z nárokov 25 až 31, vyznačujúci sa tým, že vytláčaný materiál sa pretláča matricami (22; 34; 50; 112; 122; 122/1; 122/2; 122¹ 128; 132; 142; 158; 200) s otvormi a lopatkovými členmi (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126; 130; 141; 150; 202) usporiadanými tak, že lopatkové členy (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126; 130; 141; 150; 202) v každom prípade prebiehajú po povrchu predných strán matríc (22; 34; 50; 112; 122; 122/1; 122/2; 122¹ 128; 132; 142; 158; 200) s otvormi v minimálnej technicky dosiahnuteľnej vzdialenosti, pripadne v styku s týmito matricami (22; 34; 50; 112; 122; 122/1; 122/2; 122¹ 128; 132; 142; 158; 200) s otvormi.

33. Spôsob podľa niektorého z nárokov 25 až 32, vyznačujúci sa tým, že vytláčaný materiál sa pretláča s lopatkovými členmi (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126; 130; 141; 150; 202) s takým priemerom vo vzťahu k vonkajšiemu priemeru dopravnej závitovky (10; 65), že v lopatkovej komore (120; 125; G; K; M; W) sa vytvára tlak dostatočný na odparovanie cesta.

34. Spôsob podľa nároku 33, vyznačujúci sa tým, že vytláčaný materiál sa pretláča s priemeSK 281925 Β6 rom lopatkového člena (126), ktorý je 2- až 3-násobkom priemeru dopravnej závitovky (65).

35. Spôsob podľa niektorého z nárokov 25 až 34, vyznačujúci sa tým, že vytláčaný materiál sa pretláča pri podmienkach pre varné vytláčanie, t. j. tlaku a teplote skvapalnenia a homogenizovania, ktoré sa vytvárajú výlučne jedným alebo viacerými lopatkovými čerpadlami (130/132; 141/142; 150/158).