UA48113C2 - Екструдер з термообробкою для виробництва біополімерів(варіанти) і спосіб екструдування біополімерів з термообробкою(варіанти) - Google Patents

Abstract

Винахід стосується екструдера з термообробкою, що містить бункер (14) подачі і гвинт (и) (10), а також сопло (26) для виробництва біополімерів з тепловою обробкою, і характеризується наявністю принаймні одного лопатного насоса між гвинтом і соплом, кожен з яких містить матрицю отворів (22) і відповідні лопатні елементи (24) (визначені разом як лопатний насос).

Description

Опис винаходу

Настоящее изобретение относится к зкструдеру с термообработкой, оборудованному загрузочной воронкой, 2 а также одним шнеком и соплом и, согласно варианту реализации, к двухшнековому зкструдеру, предназначенному для производства термообработанньїх пищевьїх продуктов.

Кроме того, изобретение оотносится ок процессу озкструзий с о термообработкой биополимеров, предназначенному для производства термообработанньїх гранулированньїх продуктов, продуктов для сухих завтраков, изделий из дробленого зерна или тому подобного. 70 Такие зкструдерьі с термообработкой известнь! (см. например, патент ЕРО22191881).

Общие описания зкструдеров с термообработкой можно найти, например, в работе )цдзоп М. Нагрег, "Ехігивіоп ої Роодз", 1981, СКС Ргезв, Іпс. Воса Каїйоп, Ріогіда, ОБА, а также в работе Мегсіег, І Іпсо, Нагрег "Ехігивіоп-СоокКіІпд", 1989, Атегісап АззоНаїйоп ої Сегеа| Спетівів, Іпс. БІ. Раці, МіІппезоїа, ОБА.

Требования, предьявляемье к зкструдерам с термообработкой, предназначенньм для биополимеров, 79 можно суммировать следующим образом: вьісокая производительность в сочетаний с вьісоким качеством продукции, которое определяется постоянством условий протекания процесса, хорошей гомогенизацией (смешивание, поддержание нужной температурь), хорошей формуемостью тестообразной массьі, а также низкие капитальнье затратьі, низкие затратьь на техническое обслуживание и гибкость самого процесса и, наконец, хорошая управляемость при вьісокой скорости реакции и простоте обращения, в особенности при начале работиь, разборке и очистке.

Из патента ОВ-Р5 2191378 известен зкструдер (зкструдер без термообработки), работающий при температуре окружающей средьі или несколько превьішающей ее и предназначенньій для получения пасть! из морепродуктов. Вращающиеся лезвия предусмотреньй как требующиеся главньм образом для работь смесителя. Материаль! зкструдируются из матриц в перегородках и подвергаются срезающему воздействию. с 22 Зти злементь! вьполняют механическоє срезающеє действиє и не вьіполняют функции механического или Го) термодинамического прокачивания. Такие приспособления находят применение во многих предметах домашнего обихода. В зкструдере не осуществляется никакой термообработки. После того, как материал покидаєет сопло, он подвергается дальнейшему процессу формовки, включая обработку паром, печение, жаренье на масле или кипячение. Целью изобретения по английскому патенту является то, что в процессе о 30 производства уменьшается денатурация рьібной пастьі, в то время как зкструдер с термообработкой сам по «-- себе часто сочетается с заданньм процессом денатурации протеийнов, содержащихся в обрабатьваемом материале. Предварительное тепловое воздействие на материал оказьюшваєтся нежелательньм. Требуется -- (заранееє), чтобьі отверстия в перегородках не засорялись. Угол наклона лезвия относительно поверхности Ге) перегородки, составляет от 90" до 180".

Зо Одношнековье зкструдерьі обладают значительньми преймуществами по сравнению с двухшнековьми М зкструдерами, как уже бьло показано здесь, поскольку последние имеют сложное устройство, требуют значительно большего количества изнашивающихся деталей и, соответственно, нуждаются в более вьісоких затратах на техническое обслуживание. «

С другой стороньії, одношнековье устройства считаются менее гибкими и в особенности их критикуют за З 40 недостаточную воспроизводимость температурньх условий и плохоє перемешиваниеє, гомогенизацию. с Задача, которая стоит перед настоящим изобретением заключаеєется в улучшении зксплуатационньх з» характеристик зкструдера с термообработкой как с точки зрения гомогенизации, так и текстурь! конечного продукта, которьій должен бьть более однородньм, с точки зрения достаточного и контролируемого разбухания, а также с точки зрения контролируемости температурьї с использованием взаймозависимости 45 массового расхода и скорости шнека. Кроме того, должно бьіть уменьшено часто отрицательноє воздействиє на е текстуру готовой продукции находящихся в сьірьеевом материале жира и/или сахара. о Поставленнье задачи решаются тем, что предложен зксрудер с термообработкой, включающий щщ установленнье в цилиндрическом корпусе загрузочную воронку, по меньшей мере, однин шнек, а также сопло для получения термообработанньїх пищевьїх продуктов и в соответствии с изобретением указанньій зкструдер - 20 имеєт, по меньшей мере, однин лопаточньй насос, расположенньійй между шнеком и соплом, причем каждьй лопаточньй насос состоит из одной матриць или пластинь! с отверстиями, по меньшей мере, одного связанного с» с ней лопаточного злемента, определенного как "лопаточньйй насос", причем лопаточньій злемент вращается по поверхности указанной матриць или пластинь! с отверстиями, лопаточньй злемент установлен под острь!м углом от 0 до 900, относительно матриць или пластинь! с отверстиями, если смотреть в направлений движения лопаточного злемента, так, что обрабатьвваємьй материал подвергаєтся воздействию перекачивания.

ГФ) В случаеє наличия одного лопаточного насоса концьї пера шнека преимущественно одношнекового зкструдера вьіполненьі в форме клина с использованием того факта, что шнек может вращаться с небольшим о зазором относительно пластиньі матриць! с отверстиями. Зта конфигурация клиновидного конца шнека зкструдера соответствует упомянутой вьіше цели изобретения, в особенности после соединения с пластиной 60 матриць с отверстиями.

Желательно, чтобьі между шнеком и соплом располагались, по меньшей мере, два таких лопаточньх насоса.

Поразительно, но достигается не только решение упомянутой вьіше задачи, но и, за счет дополнения обьічного зкструдера с одним коротким шнеком, например с отношением длинь к диаметру, І: О, порядка 2 : 1, бо головка штека которого уже вьіполнена в форме лопатки, которая скользит по пластине матриць с отверстиями,

одним или несколькими лопаточньми насосами типа, описанного вьіше, каждьй из которьїх состоит из одного или нескольких лопаточньїх злементов и одной пластинь! матриць! с отверстиями, следующие улучшения:

Улучшается гомогенизация, и текстура конечного продукта становится более однородной. Тесто вьіїходит из сопла более равномерно. Несмотря на очень небольшоє время нахождения (менеє 8 секунд), может бьть переработано гораздо больше жира и/или сахара при получений достаточного разбухания (обьічно присутствие жира й/или ссахара ведет к значительному уменьшению разбухания). Значительно повьішается контролируемость температурь с помощью взаймозависимости переменньх характеристик процесса, массового расхода и скорости шнека, т. е. более вьісокая скорость шнека при постоянном массовом расходе ;/о ведет к заметному повьшению температурьі теста по сравнению с аналогичньм устройством без дополнительньїх лопаточньх насосов и наоборот при увеличений массового расхода. Таким образом, достигается относительное уменьшение удельного расхода механической знергии. Соотношение скорости шнека и температурь! теста находится в значительной мере в прямо пропорциональной зависимости.

Производительность с, по меньшей мере, одним дополнительньім лопаточньмм насосом при одинаковом /5 качестве продукции возрастает на 10095 по сравнению с устройством без дополнительного лопаточного насоса.

Благодаря центровке смазочньм материалом шнека зкструдера в канале матриць с отверстиями поддерживаются радиально направленнье усилия и благодаря улучшению центровки исключается контакт между шнеком и цилиндром зкструдера. Таким образом, уменьшается износ зтих частей.

Конструкционнье злементьї для такого лопаточного насоса очень простьі по конструкции, могут бьть оо Мзготовленьі при низких затратах и подверженьй незначительному износу. За счет размещения многих лопаточньїх насосов одного над другим допускаєтся вьісокая гибкость регулирования условий процесса, что соответствует требованиям к продукции. Сборка, разборка и очистка зтих частей осуществляется очень просто и бьістро. Размещение злементов "головки лопатки" (ширина и относительньй угол наклона поверхности лопатки относительно матриць с отверстиями) и "матриць с отверстиями" (количество и диаметр отверстий, 8.00 сх ов таюке толщина пластин) в соответствий с известньми правилами динамики потока ведет к получению бесчисленньїх вариантов конкретньїх конфигураций, соответствующих требующимся условиям процесса о (влажность исходного материала, температура, вязкость, время пребьвания, требуемоє давление для прохождения через сопло и т. п.) и требованиям к зкономичности.

В частности, лопасти лопатки в лопаточном насосе вращающегося типа, которьіе скользят по пластине(ам) («с зо матриць! с отверстиями и могут отставать или перпендикулярно отставать от оси вращения, имеют круглое поперечноеє сечение и могут бьїть вьіполненьії в форме цилиндрических или конических роликов, как будет 87 описано ниже. «-

Принцип матриць с отверстиями предусматриваєт достижение соприкосновения со средой большой суммарной металлической поверхности. По сравнению с возможностями теплопередачи в обьчньх со з5 Конструкциях зкструдеров (главньм образом исключительно через цилиндр зкструдера) зта большая « поверхность обладает важньм преимуществом, связанньм с возможностью обеспечить нужньй уровень теплопередачи (охлаждения или нагрева), например путем пропуска через канальї, имеющиеся в матрице с отверстиями, пара, охлаждающей водь или теплонесущих масел.

За счет поразительного действия лопаточного насоса можно показать, что функции шнека зкструдера могут « 70. бьіть сведень к простьім функциям подающего шнека, предназначенного для предварительного сжатия. ш-в с Можно даже полностью отказаться от шнека зкструдера, когда, например, лопаточньй зкструдер располагается вертикально и сьірье поступает напрямую под давлением в многоступенчатьй лопаточньй з насос.

Лопаточнье злементь! могут бьіть соединеньі друг с другом и посредством общего вала. В той степени, в Которой характеристики тестообразной массь! допускают вращательное уплотнение на конце с более вьісоким їз давлением, существует даже возможность обеспечить привод одного или нескольких лопаточньїх насосов, не зависимьїх от шнека. со Любопьтно отметить, что зкструдер с термообработкой может состоять только из последовательности таких - лопаточньїх насосов, причем лопаточньїй зкструдер должен бьіть в первую очередь ориентирован вертикально.

При зтом можно полностью отказаться от шнека зкструдера. - Найболееє важноеє преимущество изобретения заключаєтся в том, что детали зкструдера, в частности «со цилиндр зкструдера и, при определенньїх обстоятельствах, шнек, матрица с отверстиями, злементь! лопатки, а также сопло и т. п. могут бьть изготовленьь из стали, литейного чугуна или иньїх подобньх, не противопоказанньїх к применению в контакте с пищевьми продуктами материалов, т.е. не нуждаются в вв добавлений обьчньх тяжельх металлов и добавок, требующихся для упрочнения и повьшения износостойкости. Связаннье с износом изменения размеров оказьівают лишь незначительное воздействие на

Ф) ход процесса, в особенности на его производительность. В известньїх шнековьїх установках вьізванное износом

ГІ увеличение зазора между шнеком и цилиндром на несколько долей миллиметра может привести к снижению производительности на 30 - 4095 или вьїзвать увеличение подведения знергии к тесту до неприемлемьх бо значений. Что касается конкретньїх решений по реализации изобретения, обеспечивающих решающие преимущества, то матрица(ць) с отверстиями может бьіть вьіполнена с вогнутой поверхностью со сторонь поступления исходного материала, а соответствующий лопаточньій злемент(ь), дополняющий зту вогнутую поверхность, может бьіть расположен непосредственно перед ней и повторяя ее контур.

В основе изобретения находится также вьішеупомянутьй способ, в соответствий с которьім, после зкструзии бе поток зкструдера перед формовкой в сопле проходит, как минимум, через два лопаточньх насоса.

Предпочтительно существует возможность работать при рабочем обьеме, равном всего приблизительно

200куб.см на уровне лопаточного насоса при массовом расходе от 200 до З5Окг/час и, соответственно, времени пребьівания от 2 до 4сек.

Известньі так назьіваемье прессьі-грануляторь, которье применяются для прессования материалов, находящихся в форме порошка, гранул или волокон, и получения гранул, т. е. прессованного гранулированного материала. Их уже изготавливают с вращающейся кольцевой матрицей, а также с фиксированной кольцевой матрицей и вращающимся приспособлением или матрицей в форме диска и конусньми или цилиндрическими прижимньми валками. Они, однако, не имеют отношения к области, в которой вьіполнено изобретение, поскольку целью изобретения не является производство гранул. В случае таких прессов-грануляторов 7/0 прилагаются, естественно, максимальнье усилия для того, чтобьі избежать нарастания давления после прохождения через первую стадию прессования. Целью является получение прессованного гранулята, а не как можно более гомогенной массь), как в случае зкструзиий с термообработкой, из которой при определенньх условиях путем испарения водьї получается пористая, хрупкая структура.

Согласно изобретению, материал после вьхода из матриць подвергают воздействию давления, /5 сжимающего материал в текучую массу. Зта масса может затем бьіть пропущена через следующую лопаточную ступень (из-за вьісокой текучести материала предпочтительньі!м является термин "насос"), причем зтот процесс может бьть повторен несколько раз, или для дополнительного перемешивания, или для гомогенизации в процессе обработки или для создания более вьісокого конечного давления с целью продавливания материала через сопло.

Действительное значение имеет комбинированное действие двух лопаточньїх насосов, установленньїх один за другим, или же вьіполненного в форме лопаточной головки конца шнека зкструдера и матриць с отверстиями с другим лопаточньїм насосом.

Очевидно, что ожиженньй материал в области матриць! с отверстиями приводится в колебательное движение. Оно достигается за счет того, что после прохождения лопаточного злемента часть сжиженного с г материала, подвергающегося воздействию вьісокого давления со сторонь! вьіїхода, перетекает через матрицу с отверстиями в обратном направлений. Такую ситуацию можно наблюдать, по меньшей мере, визуально. і)

Преднамереннье изменения давления, вьізьівающие колебательнье движения, могут, естественно, бьїіть вьізваньї с помощью других средств, таких как мембрана или поршень. И, наконец, они могут бьіть получень с помощью зксцентричного шнека путем применения пульсации или ультразвука. со зо Между первой и второй лопаточньмми ступенями находится все еще сжатьй материал, которьій по своему агрегатному состоянию является "почти текучим" или "текучим", т. е. может еще включать твердье частиць! или -- их следьі, но основной фазой которого является жидкая фаза. «-

Обьічно более вьісокое давление нарастает в направлений движения перед вращающейся лопастью лопатки, в то время как позади лопасти лопатки давление ниже. Тесто испьітьіївает периодические изменения со з5 Ннаправленности потока и колебания давления. Для зтого между первой и второй ступенями поддерживаеєтся «г давление на уровне более 10бар.

При наличии только одной ступени матрица необязательно совпадает с соплом. Для наращивания требующегося давления нужнь! дополнительнье развивающие давление злементь, а также сопло.

Зти признаннье, периодически меняющиеся явления могут бьіть рациональньм образом связань! с « 0 требованиями, предьявляемьми к продукции и процессу. в с Форма поверхности лопатки: она может бьть прямой, криволинейной или даже цилиндрической или . сферической, или же в форме вращающегося профиля. Под термином "вращающийся" может подразумеваться а вращающееся било, причем, например, одна ось била вращается, а сами бьющие пальць (перпендикулярнье к оси привода) также вращаются, например, в форме корпуса валка.

Угол наклона поверхностей лопатки относительно матриць с отверстиями должен бьіть меньше 90 градусов ї5» и больше 0 градусов. При меньшем угле снижается производительность и повьішается давление, в то время как увеличение угла ведет к повьішению производительности и снижению давления. По зтой причине поверхность со лопатки должна бьіть для достижения оптимальньїх показателей перемещения как можно более гладкой и при - определенньїх условиях даже иметь покрьїтие. За счет зтого достигается низкий козффициент трения, если даже не проскальзьтвание. В отличие от зтого, поверхность матриць! с отверстиями должна бьть как можно - более шероховатой, что ведет к повьішению трения. Зта цель уже достигается за счет наличия отверстий, но сю может бьіть дополнительно увеличена другими подходящими средствами.

Толщина пластиньь или матриць с отверстиями: в случаеє вьбора более значительной толщинь! увеличивается сопротивление потоку, повьішается уровень сдвига материала, увеличивается рассеивание Ззнергии, а таюже повьішается температура теста и наоборот.

Количество отверстий: увеличение числа отверстий означает снижение сопротивления и повьішение (Ф, пропускной способности матриць! с отверстиями. ка Диаметр отверстий: увеличение диаметра означает снижение сопротивления и повьішение пропускной способности. Уменьшение диаметра означает повьшение сопротивления, увеличение сдвига продукции бо /гомогенизации/ зрфекта смешивания на матрице отверстий.

Поперечное сечение каналов/матрицьй с отверстиями: их изменение по длине в зависимости от обстоятельств также возможно. Они могут бьть коническими, расширяющимися или и тем, и другим.

Допускаются специальнье реологические зффектьі. Возможна также форма трубки Вентури.

Форма пластинь! матриць! с отверстиями: форма может бьіть простейшей, например плоской. В зависимости б5 от действия лопаточного злемента и требующегося течения продукта поверхность может таюке бьть профилированной, например сферической или конической, сужающейся или расширяющейся.

Угол наклона отверстий: они или перпендикулярньі, или наклоненьі по отношению к плоскости лопатки, соосньі с осью вращения или в заданной степени асимметричнь, или же наклоненьі! в направлений или против направления вращения.

Количество ступеней (последовательно расположенньїх лопаточньїх насосов): подбираєтся в зависимости от требующегося давления зкструзиий, требующегося или максимально допустимого времени нахождения, подвода механической знергии, требующейся для обработки материала. Она может также иметь форму одного или нескольких лопаточньїх насосов, перемещающих, когда зто требуется, материал в противоположньх направлениях для смешивания и пластификации. 70 В отношений конструкции механические требования, предьявляемье к отдельньім злементам ниже, чем к обьічньім шнекам и втулкам. С другой сторонь, некоторая степень износа не оказьівает отрицательного влияния на условия протекания процесса в отличие от обьічньїх зкструдеров, в которьіХх даже изменения на доли миллиметра могут оказать значительное влияние на процесс.

И, наконец, в том, что касаєтся изобретения, предлагаєется способ зкструзий биополимеров с 7/5 Термообработкой для изготовления пищевьх гранул, сухих продуктов для завтраков и изделий из дробленого зерна, отличающийся тем, что биополимерь!ї пропускаются через две лопаточнье ступени и после наращивания давления перед соплом продавливаются через сопло, причем процесс преимущественно осуществляется в вертикальном положении. Кардинальное отличие зтого решения заключаєтся в возможности полностью отказаться от использования шнека зкструдера.

Если в приводимом описаний отсутствует специальног упоминание вертикальной конструкции, то зто означаєт, что оно относится к горизонтальной конструкции с горизонтально расположенньм цилиндром зкструдера.

Лопасти лопаточного злемента могут иметь круглое поперечное сечение, могут бьть неподвижньми (лопатка или скребок) или вращаться над матрицей с отверстиями. В случае наличия многих ступеней первая с г ступень может бьіть оборудована вращающимися валками.

Злементь, скользящие по пластине матриць с отверстиями, могут иметь коническую форму, с уменьшением о в наружном направлений и при определенньїх условиях могут таюже вращаться вокруг собственной оси, в то время как матрица с отверстием имеет дополляющую их форму верхней стороньї, т. е. утолщаєется в наружном направлений. со зо Другое решение предлагается с чрезвьічайно малой глубиной витков шнека при отношений глубинь! витков к диаметру шнека, составляющем, например, всего от 1 / 20 до 1 / 50. -

В случаеє вертикального многоступенчатого зкструдера с пропариванием, главньмм образом без шнека, "п существует возможность использовать различнье обьемь! камерьі, сосответствующие возрастающему сжатию в направлений течения массь. При зтом расположеннье здесь лопаточнье злементь! также проектируются со з5 Ммеющими меньшие размерь!. «г

Существует также возможность спроектировать прессо-гранулятор с вертикальньм валом, перпендикулярньїм по отношению к вращающимся цилиндрическим валкам, причем валки катятся или проходят по матрице с отверстиями. Кроме того, сопло зтого типа располагается вслед за матрицей с отверстиями, так что перед валками или подобньіми им злементами происходит ожижение теста под давлением и за валками со « сторонь вьіхода из матриць с отверстиями может бьть вьізвано испарение. в с Способ можно таюке описать таким образом, что давление перемещения шнека, массовьій расход зкструдируемого материала, температура в зкструдере или самого зкструдера и, что найболее важно, давление з перед матрицей с отверстиями и за ней или скользящий по ней лопаточньй злемент подбираются таким образом, что позади лопаточного злемента в лопаточной камере образуется зона пониженного давления, с йспарением жидкости, содержащейся в зкструдируемой массе, а перед лопаточньм злементом на участке ї5» вьісокого давления пластинь! с отверстиями вьізьівается возрастание давления и ожижение паров жидкости, в частности водяного пара. со Возможно также, что лопаточньй злемент, имеющий кругллую форму или форму металлической пластинь, - установленной острой кромкой на поверхности матриць! с отверстиями, располагаєтся так близко, как зто 5р технически возможно, к каждой передней и задней поверхности каждой лопаточной камерь), образуемой - поверхностью пластинь! с отверстиями. Кроме того, зазор между лопаточньми злементами и находящейся сю перед ними матрицей с отверстиями может бьіть меньше по сравнению с зазором относительно матриць с отверстиями, расположенной сзади, в направлений течения массьї, для повьішения трения на матрице с отверстиями впереди и, таким образом, увеличения зффективности переноса на стадии лопаточного насоса. 5Б МИзобретениеє оотносится также Кк использованию решений, соответствующих описанньм вьіше, в двухшнековьх зкструдерах. Такие зкструдерьі могут получить гораздо более короткими и, следовательно,

Ф) проще и зкономичнее. При зтом можно отказаться от сложньїх пастеризующих и гомогенизирующих злементов. ка Такой двухшнековьй зкструдер должен обеспечивать, в результате, повьшшение гомогенизации, более равномерньсе сдвиг и распределение тепла, повьішение износостойкости и повьішение контролируемости. 60 И, наконец, изобретение относится таюже к способу зкструзий биополимеров с термообработкой, в соответствии с которьім необходимье условия для зкструзиий с термообработкой, такие как давление, температура, ожижение и гомогенизация, создаются в конечном счете одной или несколькими ступенями лопаточного насоса.

Пример реализации настоящего изобретения описьіваєтся далее со ссьілкой на прилагаемье чертежи. На 65 Чертежах: на фиг.1 схематически показан в продольном разрезе первьій вариант реализации изобретения,

на фиг.2 схематически показан в продольном разрезе второй вариант реализации изобретения, на фиг.3 показан разрез ступени лопаточного насоса, на фиг.4 схематически показан в продольном разрезе третий вариант реализации изобретения, на фиг.5 показан разрез ступени лопаточного насоса с фиг. 4, на фиг.б показан четвертьій вариант реализации изобретения, слева в разрезе (А), справа (В) - схематически, на фиг.7 показан пятьій вариант реализации изобретения, слева в разрезе (А), справа (В) - схематически, на фиг.8 показана тестообразная масса в состояний зкструдирования, 70 на фиг.9 показана деталь конструкции, на фиг.10 показана особая конструкция с четьірьмя плечами, вверху в разрезе, внизу - изображение сверху, на фиг.11 представлено одноступенчатое решение, на фиг.12 показан вариант реализации с различньм соотношением размеров лопаточного злемента и шнека, на фиг.13 разьясняются возможности абсолютно нового принципа, на фиг.14 показана иная конструкция, подобная изображенной на фиг.13, на фиг.15 показано изменение соотношений по сравнению с предшествующими чертежами, и на фиг.16 показано схематическое изображение в поперечном разрезе двухшнекового зкструдера.

На фиг.1 (найболее предпочтительньїй вариант реализации) загрузочная воронка 1, цилиндр зкструдера 2 и 2о несущий шнек З являются уже существующими деталями обьічного зкструдера 4, однако далее будет показано, что согласно изобретению шнеку присвоено вьіполнение иньїх функций, чем те, которне предусматриваются существующими техническими решениями. На продолжениий оси шнека З располагается вал 5, на котором установлена матрица б с отверстиями и лопаточньій злемент 7. Каждьй узел, состоящий из лопаточного злемента 7 и матриць! б с отверстиями, будет назьіваться "лопаточньй насос" или "лопаточная ступень". сч Первая ступень может рассматриваться как состоящая из несущего шнека З и матриць 6 отверстий, причем головка шнека вьіполнена в форме конуса с углом от 0 до 90 градусов. і)

В данном примере отверстия в матрице 6 в целом являются прямьми. Лопаточньй злемент 7 состоит из деталей, напоминающих пропеллер и размещенньх под углом приблизительно 60 градусов относительно поверхности матриць! 6 с отверстиями, будучи расположенньім на технически приемлемом расстояниий перед со зо Мматрицей б с отверстиями. За каждой матрицей 6, создается определенное давление. Сопло 8 действует, в районе своих направляющих стенок, как прессующий злемент, до тех пор пока в конечном счете непроисходит (87 зкструзии из отверстия 9 сопла 8. «-

Согласно второму варианту реализации, показанному на фиг.2 и З, детали с одинаковьми функциями обозначеньії одинаковьіми числовьіми позициями. Загрузочная воронка 1, шнек З и цилиндр 2 являются такими со

Зв Же, как и на фиг.1. И в зтом случає вал 10 размещен на продолжений оси несущего шнека З на котором, однако, («фр теперь располагаются матрица 11 с отверстиями и лопаточньй злемент приемлемой длиньі, способньй к вращению. Он проходит по цилиндрической матрице с отверстиями 12 (в форме шляпьї), отверстия в которой располагаются не в осевом, как в случае матриць с отверстиями 11, а в радиальном направлений. За счет зтого после вьіїхода из матриць с отверстиями в промежуточном пространстве 13 (канале) создается нужное « 0 давление. Материал при зтом преобразуется (уменьшение поперечного сечения) под воздействием в с одновременного сжимания, в зоне 14 перед соплом 8, переходя в вязкое или текучее состояние перед вьіхОодоОмМ

Й из зкструдера через отверстие 9 сопла, после чего он разбухает. и?» Лопаточньій злемент 15 детально изображен на фиг.3З где имея форму воздушного винта, он включает четьіре лопасти 16, снабженнье ответвлениями 17. Лопасти шнека последовательно перемещаются над отверстиями в цилиндрической матрице с отверстиями 12. Показано направление вращения лопаточного ї5» злемента. Фактическая установка лопаточного злемента не имеет решающего значения. Что касается нужного давления на другой стороне матриць с отверстиями, то достаточно иметь возможность наклона поверхности до со тех пор, пока она проходит над поверхностью матриць с отверстиями. - На фиг.4 и 5 показан третий возможньй вариант реализации, в котором вторая матрица 18 с отверстиями в форме полого конуса и лопаточньй злемент 19, расположенньй внутри лопаточного пространства 20 образуют - совместно лопаточную ступень в форме конуса. Лопасти 21 лопаточного злемента несколько наклонень сю относительно оси 22 (максимальньй угол наклона приблизительно 30 градусов относительно центральной оси 22). В приведенном примере отверстия 23 в матрице 11, так же как отверстия в матрице 18, проходят прямо и параллельно оси. Продавливание через отверстия 23 происходит с преодолением давления в коническом в пространстве 24, до того как материал перемещается дальше, будучи сжатьм наклонньми стенками отверстия 9 сопла. (Ф, Благодаря конусности камерьі, сужающейся в направлений, противоположном направлению движения, на ка решетке или пластине с отверстиями развивается давление в сочетании с трением продукта, за счет чего материал продавливаеєтся через отверстия в решетке. 60 Для того, чтобьії получить предпочтительнье условия реализации изобретения (достаточньй перепад давлений для того, чтобьі добиться перед злементом ожижения теста, а за злементом - постоянного испарения и отвердевания теста), например в одноступенчатом варианте только с одной матрицей с отверстиями, можно использовать одно из двух следующих решений. МЙИли расход массьї, перемещаемой шнеком, должен бьть настолько низким, что на стороне низкого давления лопаточного злемента имело бьі место испарение водь! 65 (может бьіть достигнуто только при очень низкой производительности), или же лопаточному злементу должнь! бьіть придань! такие физические размерь, которье позволяют добиться соотношений давления, допускающих испарение водь.

В большинстве конструкций используется транспортньй зффект любого имеющего симметричную форму злемента, если только он вращаєется и идет над пластиной матриць! с отверстиями. При зтом создается транспортньій зффект, когда трение теста о пластину матриць! с отверстиями, происходящее очень близко в направлений перемещения, больше чем на обратной стороне. Даже кругльшй стержень мешалки, при использований в соответствии с изобретением, осуществляет не только перемешиваниєе, но и функции перемещения и придания текучести.

Чрезвьчайно важен упомянутьій вьіше перепад давлений перед вращающимся злементом, проходящим над /о матрицей с отверстиями и за ним, поскольку от него зависит достижение соотношений давления таким образом, чтобь за счет колебаний обратного течения происходило испарение водь.

Что касается вариантов реализации с несколькими ступенями лопаточньїх насосов, то можно обоснованно предположить, что одна или несколько лопаточньїх ступеней не имеют своей задачей испарение водь, но исключительно способствуют наращиванию давления или, например, отрабатьванию в направлений, 7/5 противоположном направлению перемещения материала, при конкретной цели создания перепадов давления между многочисленньіми лопаточньіми ступенями.

На фиг.б и 7 показаньї дополнительнье примерь! реализации изобретения, причем на каждом из них с правой сторонь (В) чертежа указаньі расход и соотношения давления. Каналь! в матрицах с отверстиями, на обоих чертежах отмеченьі позициями 33 и 34, имеют расширение на входе потока. Цилиндрические злементь! скользят по матрице с отверстиями, и из них около четьірех располагаются перпендикулярно к валу 26, й которье подобно мешалке движутся в направлений вращения 27. Участок с вьісоким давлением и вьісокой температурой обозначен позицией Н, а участок с низким давлением и низкой температурой - позицией М.

Вьісокое давление существует перед цилиндрическим злементом 25, которьій вьізьвает ожижение теста и продавливаеєт его через каналь! матриць 33 с отверстиями. За счет давления и трения температура на участке с об Н значительно возрастает. Основное направление течения массь! обозначено позицией 28. Между стороной входа и стороной вьіхода О (направление потока массьї) конструкция и технологический процесс обеспечивают і) значительное снижение давления. Таким образом, давление на стороне вьіхода из матриць! с отверстиями оказьівается ниже, и еще немного ниже позади цилиндрического злемента 25 (фиг.7). За счет более низкого давления и более низкой температурь! там происходит частичное испарение жидкости, в частности водь или (се зо другой средь! для разведения, вьізьівая, таким образом, обратньй поток и связанную с таким движением в вьісшей степени желательную гомогенизацию теста. Головной конец шнека 29 (питаемого из загрузочной (87 воронки 30) такюже изготовлен в форме лопатки. В ходе технологического процесса тесто испьітьваєт, кроме -п всего прочего, перемещение в направлений сопла 31. Зто показано на чертеже в левой части его. В данном случае мьї имеем конструкцию зкструдера с одним шнеком 29, в котором, кроме головки, вьіполненной в форме со

Зз5 лопатки, имеются также матриць 32, 33 с отверстиями. Пространство О типа, описанного ранее, располагается «г между первой матрицей 32 с отверстиями и второй матрицей 33 с отверстиями, причем на второй матрице с отверстиями вращается цилиндрический злемент 25 типа мешалки с лопастями в форме кругльїх стержней.

Мспарение здесь происходит в форме крупньїх пузьірьков, консистенция ожиженного теста показана мелкими точками. Таким образом, зтот зкструдер является двухступенчать!м, причем первой ступенью является « головка шнекового пресса в форме лопатки и расположенная за ней матрица 32 с отверстиями, а вторая в с образована перемешивающим цилиндрическим злементом 25 и второй матрицей 33 с отверстиями. Каналь! со стороньї входа всегда шероховать и значительно расширеньі, образуя увеличенную контактную поверхность ;» трения. В зтом варианте реализации, как и в большинстве других вариантов, зазор между перемешивающим злементом и соответствующей расположенной за ним матрицей с отверстиями невелик, а зазор между зтим зпементом и стороной вьіхода первой матриць! 32 с отверстиями несколько больше. Для того, чтобь! достичь ї5» разниць! в трении и повьішения зффективности перемещения лопаточньїх насосов, вал 34 пропускают сквозь первую пластину матриць! 32, но не через вторую. Сквозное размещение вала способствует также центровке со шнека. Хотя злемент кругл и располагается перпендикулярно к поверхности матриць! с отверстиями, за счет - сужения пространства в направлений, противоположном движению, наряду с разницей в трении продукта в Мматрице с отверстиями развивается давление, продавливающее материаль через отверстия. - Противоположно направленное давление поддерживается соплом или на сопле. сю За счет изменения толщиньі пластин матриць! 32, 33 с отверстиями, так же как и количества и размеров отверстий, можно целенаправленно влиять на соотношения давлений, причем расширение отверстий в направлений лопаточного злемента и адгезия или трение массьй на поверхности пластинь! матриць! с ов отверстиями оказьшваєт дальнейшеє воздействие. Решающей является линеаризация хода процесса, являющегося предметом изобретения, причем зта линеаризация наблюдается при всех вариантах реализации. (Ф, На фиг.7 показана сходная конструкция, оборудованная довольно длинньім лопаточньми злементами 35. ка Злемент располагается под углом (относительно поверхности второй матриць! с отверстиями), причем угол меньше 90 градусов. Участок вьісокого давления (Н) и низкого давления (М) показань! как и ранее. Направление бр вращения перемешивающего злемента показано стрелкой З6.

Чертеж конструкции (слева) показан сходно с фиг.б. Вновь показано состояние сжатия (мелкие точки), т. е. вьісокое давление, вьісокая температура, например ожиженное тесто, а низкое давление показано пузьірьками, причем жидкость испаряеєтся и таким образом перетекает из пространства позади второй матриць! с отверстиями (пространство, ведущее к пластине сопла) обратно в пространство между матрицами с 65 отверстиями, за счет чего достигается превосходная гомогенизация.

Одинаковьми позициями обозначеньй одинаковье компоновки. Зто касаєтся сходньїх двухступенчатьмх конструкций.

На фиг.8 подробно показано, что происходит на матрице 11 с отверстиями на участках вьісокого давления и низкого давления (Н и М). Цилиндрический злемент 37 вращается по матрице 11 с отверстиями и в данном Ппримере имеет только два плеча. Злемент может таюке иметь любую форму и только для простоть! показан как включающий два плеча. На участке вьісокого давления Н, перед лопаточньм злементом (направление вращения указано стрелкой), тесто сжимается, водяной пар конденсируется, температура повьішается. На участке низкого давления М вода испаряется, тесто разбухаєт и за счет зтого приобретает температуру, в томности соответствующую абсолютному давлению в зтой точке. За счет более низкой температурь, а также /о разбухания тесто приобретает более вьісокую вязкость. В связи с зтим возникает сопротивление материалу, перетекающему в обратном направлений через матрицу с отверстиями в зону низкого давления, из-за чего в зоне вьісокого давления сквозь матрицу с отверстиями проходит больше материала, чем возвращается обратно в зону низкого давления. На зтом рисунке показано соотношение в тесте, а не отверстий в матрице.

На фиг.9 показана пластина с отверстиями или, иначе, пластина матриць! 11 продавливания с равномерно /5 распределенньми отверстиями З8 и каналами для увлажнения 39. Направление потока жидкости указано стрелкой (вход-вьіход). В изображенной конструкции все матриць! с отверстиями или лишь немногие из матриц с отверстиями могут бьіть снабжень! такими каналами для увлажнения 39.

На фиг.10 показана еще одна модификация, в том числе А - изображение сверху - и В - в разрезе через пластину матриць! 11 с отверстиями. Можно предполагать расширение отверстий (в направлений входа), 2о однако оно не показано. Отличительной особенностью конструкции является то, что валки, установленнье перпендикулярно к оси 40, являются коническими при уменьшений поперечного сечения в направлений от внутреннего к наружному концу. В то же время профиль пластинь! матриць 11 с отверстиями тоже, как показано на чертеже, имеет дополляющую коническую форму (с увеличением, как показано на позиции 41, его толщинь по направлению от центра к наружному краю), так что конические валки без проблем могут катиться по с в Коническому профилю 41.

Валки, которне размещень на плечах мешалки и являются в данном случаеє коническими, а в других і) конструкциях, например, цилиндрическими, могут бьіть вьіполненьї таким образом, что они сами также катятся (стрелка 42). В таком случаеє валки 43 вращаются вокруг собственной оси. С другой стороньї мешалка вращаєтся сама в направлений, указанном на фиг.10, стрелкой 44. Вращательнье движения во взаиймно с зо перпендикулярньїх направлениях накладьваются одно на другое.

На фиг.11 показана одноступенчатая горизонтальная конструкция с концом шнека 45 в форме лопатки. В -- соответствующей пластине матриць 46 с отверстиями предусмотрено отверстие для вала 47, предназначенноеє -/- по для центровки шнека. Важное значение имеет геометрическая форма шнека: как показано, шнек имеет чрезвьчайно малую глубину витков (позиция 48) по сравнению с известньіми конструкциями, предназначенньми со

Зз5 для оптимизации производительности. Такая глубина витков, чрезвьічайно неблагоприятная для того, чтобь «г обеспечивать перемещение, в то же время способствует созданию достаточного низкого давления на стороне низкого давления лопаточного злемента, что гарантирует испарение водьі. Например, отношение величинь! глубиньї витков к диаметру может составлять от 1 / 20 до 1 / 50.

На фиг.12 показана конструкция с лопаточньм злементом 49 и матрицей 50 с отверстиями, диаметрь «

Которьх значительно больше диаметра шнека. Так, например, отношение диаметра лопаточного злемента или 7-3) с матрицьї с отверстиями к диаметру шнека может составлять от 2,0 до 3,0 : 1. Возможно достижение гораздо более вьісокой транспортной способности за счет применения шнеков с более значительной глубиной витков ;» (хотя на чертеже показана небольшая глубина витков). При такой конструкций поддерживается достаточно низкое давление на участке входа перед матрицей 50 с отверстиями и в направлений движения лопаточного

Ззлемента 49, позади лопаточного злемента, а также на стороне вьїхода из матриць 50 и в камере 51, ї5» прилегающей к соплу 31, что способствует испарению водь.

На фиг.13 изображена конструкция совершенно иного типа, и к тому же вертикальная. В зтом вертикальном со трехступенчатом зкструдере с пропариванием шнек не предусмотрен. Обьемьі камер 0, М, К, МУ уменьшаются в - направлений сжатия из порошка в текучий материал (направление течения массьї). Предусматриваются три бр бтупени с уменьшающимися обьемами камер, и соответствующие лопаточнье злементь! 52, 53, 54 также - вьіполненьії меньших размеров. В данном случаеє мь рассматриваем лопаточнье злементьі, подобнье 4) изображенньм на фиг.7.

Пластиньї матриц 55, 56 и 57 с отверстиями также соответственно меньше. Цилиндрическое пространство уменьшается соответственно по ступеням вплоть до сопла 58. В соответствии со схемой отверстия наклонень в таким образом, что поток массь! плавно поступает даже в найменьшую камеру МУ перед соплом через отверстия в матрицах 55, 56 и 57, которне расширяются. Вал 59 вращается также вокруг вертикальной оси.

Ф) На фиг.14 изображен четьірехступенчатьй вертикальньй зкструдер с термообработкой 60, отличительной ка особенностью которого, среди других, является применение на первой ступени цилиндрических валков, которье сами могут вращаться. Направлениег вращения вала 61, на котором установлень лопаточнье злементь, бор обозначено таким же образом, как и направление вращения цилиндрических валков на первой ступени. Первьй валок 62 катится как каландр по первой матрице 63 с отверстиями, остальнье валки 64, 65, 66 скользят по соответствующим матрицам 67, 68, 69 с отверстиями перед достижением сопла 70. Направление перемещения массового потока показано белой стрелкой.

На фиг.15 показана одноступенчатая вертикальная конструкция, сходная с пресс-гранулятором, со 65 вращающимися цилиндрическими валками 71, питателем 72, вертикальньм валом 73, на котором установлень валки, например перпендикулярно. Валки 71 катятся по матрице 74 с отверстиями. Конструкция, хотя и похожая на пресс-гранулятор, согласно изобретению снабжена соплом на вьїходе. Кроме всего прочего, развивается давление. Как и во всех описанньїх вариантах реализации, давление таково, что перед валками, наклонньїми злементами или тому подобньім происходит ожижение теста, а за валками имеет место испарение и частичное

Течение в обратном направлений.

На фиг.16 показан двухшнековьїй зкстру дер. Лопаточньій злемент 76, 77 скользит по каждой из матриц 78, 79 с отверстиями. Подшипник размещен в общем гнезде 79. Преимущество такого варианта заключаєтся в меньшей длине конструкции, которую за счет зтого можно сделать более простой и зкономичной. Зто позволяет обойтись без сложньїх перемешивающих и гомогенизирующих злементов. Как и в одношнековом устройстве, 7/0 гомогенизация улучшаеєтся, сдвиг и распределение тепла становятся более равномерньми, наблюдается улучшение показателей при износе, повьішается управляемость.

Таким образом, в общем, согласно изобретению суспензии, перемешаннье массьї, пастьі и теста могут перемещаться сквозь матриць! с отверстиями с помощью лопастей, скользящих по матрице с отверстиями.

Перенос происходит из-за повьішенного давления на переднем конце (в направлений движения) скользящей /5 попасти. Величина давления зависит от формь! скользящей лопасти (стержень, расположенная определенньм образом лопатка и т. п.) и от расстояния лопасти от матриць! с отверстиями. Конструкция должна бьть подобрана таким образом, чтобьі давление перед скользящей лопастью оказалось достаточньм для преодоления потерь давления на отверстиях матрицьі. Преимущества скользящей лопасти в сравнении с наращиванием давления исключительно с помощью шнека заключаются в следующем: 1. Давление на конкретньїх участках возрастает на нескольких отверстиях. 2. Лопаточньйй насос приобретает особое значение в тех случаях, когда (как при многих видах паст) следует ожидать поведения при течении, зависящего от интенсивности и степени сдвига (структурно-вязкостное поведение).

Интенсивнье перемешивание и сдвиг лопаткой уменьшают инерцию пасть и требуют, таким образом, лишь с Ннезначительного снижения давления при прохождений через отверстия. "Ожижение" пастьї может бьіть внутренней характеристикой материала (внутренне присущим структурой и і) вязкостью). В случае содержащих воду суспензий и тестообразньїх масс зтого явления можно также ожидать, когда параметрь! состояния (давление и температура) окажутся близкими к параметрам точки кипения. а. Если параметрь! состояния соответствуют точке кипения, присутствующая вода частично будет со зо находиться в форме пара. Тогда тесто образует пену с относительно вьісокой вязкостью. При сжатий скользящей лопастью водяной пар конденсируется, тесто сжижаеєтся и может довольно интенсивно - продавливаться через отверстия. После прохождения тесто затвердеваєт, что позволяет избежать течения в «- обратном направлений за скользящей лопастью. Таким образом, возникает также возможность перемещения при относительно вьісоком противодавлении. со б. Если параметрь! состояния несколько ниже, чем в точке кипения, то вода остается в жидком состоянии (с «г отсутствием пень).

Путем процесса обработки на стороне вьісокого давления производится подвод знергии (знергия упругого сжатия и рассеянная знергия сдвига). Рассеянная знергия сдвига вьізьівает местное повьішение температурь!.

На задней стороне лопасти наблюдаєтся низкое давление, что ведет к испарению части жидкости и « образованию за счет зтого пеньй в тесте. При охлаждений или повьшений давления водяной пар в с конденсируется (кавитация). 3. При описанньїх вьиіше условиях оборудование служит насосом и позволяет добиться повьішения давления ;» за счет применения многоступенчатой конструкции. При многоступенчатой конструкции следует обеспечить "асимметрию" с учетом зффекта накачивания, т. е. насосьі должньі указьівать направление перемещения. Зто направление перемещения можно установить, с одной сторонь, путем задачи угла в направлений перемещения ї5» и, с другой сторонь, за счет различия расстояний между скользящей лопастью и верхней и нижней пластинами матриць с отверстиями, или же за счет различньїх характеристик поверхности (козффициент трения). При со полной геометрической симметричности и одинаковом козффициенте трения к лопаточному насосу должно - бьть приложено внешнее давление. "Лопаточньй насос" действует в зтом случае только в качестве др ожижителя". - Задачи, которне решаются с помощью мер, соответствующих изобретению, или его преимущества могут сю бьіть суммировань! следующим образом: - повьішение производительности, достисающее 10090 - повьішение качества продукции за счет большей равномерности потока и однородной текстурь 5Б - превосходнье возможности для управления процессом - большое удобство обращения с деталями (Ф, - зкономичнье приспособления ка - значительное снижение затрат, связанньїх с износом деталей - нечувствительность к колебаниям в составе сьірья 60 - значительное расширение свободь! в области составления рецептурь - улучшение поведения на входе сьірья в форме порошка.

Благодаря принятию мер, соответствующих настоящему изобретению, "изношеннье" шнековье зкструдерь, соответственно шнек зкструдера, могут бьіть оборудованьі повторно и их срок службь! может бьїть таким образом значительно продлен. 65 ПРИМЕР

Четьірехвитковьій шнек известного устройства с обьічньмм шнековьім профилем продолжен в головной части адаптером, проходящим через первую пластину матриць, которая располагается, как обьічно, перед имеющей форму лопатки поверхностью головки шнека и используется для установки лопаточного злемента. Зтот злемент скользит по второй пластине матриць и образует, таким образом, вторую лопаточную ступень. Обьічнье пластиньь сопла завершают систему. Обе пластиньї матриць образуют лопаточную камеру, в которой вращаєтся лопаточньій злемент. Лопаточньй злемент с кругльмм поперечньмм сечением лишь немногим уже лопаточного пространства, образуемого двумя пластинами матриц. На соотношение давлений могут оказьівать определенное воздействие толщина пластин матриц и количество, и размерь! отверстий. Вид конических расширений отверстий в направлений лопаточного злемента оказьіваєт влияние на адгезию или трение массь /о на поверхности пластинь! с отверстиями и, таким образом, ее транспортньїх характеристик.

Если осознать сущность мероприятий, связанньїх с изобретением, то можно добиться превосходньх результатов с біиівшими в употреблениий шнеками, причем зазор между шнеком и втулкой равен приблизительно 1,6мм. Если привести лопаточньй злемент в движение, зто может привести к созданию зоньі повьішенного давления перед лопаточньм злементом в направлений вращения и зону пониженного давления позади /5 лопаточного злемента, если наблюдать с той стороньі, куда направлено вращение. В случає, если температура теста в зоне пониженного давления составляєет 140 градусов С, а давление - ниже 3,5бар, вода начинаєт испаряться, а обьем теста увеличивается. В зтом состояний (смесь пузьірьков пара и жидкости) тесто обладаєт гораздо более вьісокой вязкостью по сравнению с полностью ожиженной формой. При такой форме возникаєт более сильное сопротивление приближающейся лопатке, в результате чего давление возрастаєт, водянье го парьі конденсируются и знергия конденсации вновь вьізьіваєт разогрев теста и так далее. Непрерьівное чередование вьісокого и низкого давления, вьізьіваемое лопаточньм злементом при температуре ниже точки кипения водьі или жидкости, создает очень большой зффект гомогенизации в тесте и обеспечиваєт чрезвьмчайно зффективньій обмен знергии, не допуская таким образом частичного перегрева, создавая таким образом наийболее, вероятно, главную основу для поразительно удачного перекачивания на лопаточной с ов ступени. Благодаря непрерьівно чередующимся расширению и сжатию значительно улучшается перенос тепла о в рамках системь! с конечньм положительньм воздействием на характеристики текучести смеси пищевьїх продуктов.

Хотя настоящее изобретение бьіло раскрьто и описано со ссьілкой на определеннье его воплощения, специалистам будет ясно, что в нем можно сделать различнье изменения без отступления от существа и со Ообьема изобретения, определяемьх прилагаемой формулой изобретения.

Claims (1)

1. «- Формула винаходу - (ее)

   1. Зкструдер с термообработкой для производства биополимеров, включающий установленнье на цилиндре « зкструдера загрузочную воронку, по меньшей мере один шнек, а также сопло, отгличающийся тем, что имеет, по меньшей мере, один лопаточньй насос, расположенньй между шнеком и соплом, причем каждьй лопаточньй насос состоит из одной матриць или пластинь! с отверстиями, по меньшей мере, одного связанного с ней лопаточного злемента с лопатками, причем лопаточньійй злемент вращаєтся по поверхности указанной « 70 Матрицьї или пластинь! с отверстиями, а лопатки лопаточного злемента установлень! под острьм углом от Одо 73 с 907 относительно матриць! или пластиньі с отверстиями, если смотреть в направлений движения лопаточного злемента, так что обрабатьіваемьй материал подвергается воздействию перекачивания. :з» 2. Зкструдер по п. 1, отличающийся тем, что имеет, по меньшей мере, два лопаточньїх насоса между шнеком и соплом.

   З. Зкструдер по п. 1, отличающийся тем, что поверхность головки конца шнека, обращенная к соплу, їз вьіполнена в форме клина и с возможностью прохождения по пластине с отверстиями.

   4. Зкструдер по любому из пп. 1-3, отгличающийся тем, что лопаточньй насос, включающий пластину с (ее) отверстиями и лопаточньй злемент, установлен на валу, являющемся продолжением шнека.

   - 5. Зкструдер по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что лопаточнье насосьі движутся независимо друг от 5о ВрУГа.

   - 6. Зкструдер по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что в дополнение к многочисленньім отверстиям с «Фо» хорошими теплопередающими свойствами, вьіполненньіми в матрице или в пластинах с отверстиями, пластинь! имеют каналь! для пара или охлаждающей водьї или термомасла.

   7. Зкструдер по любому из пп. 1-6, отличающийся, тем, что поверхности лопатки вьіполнень! прямьми, Закругленньми или профилированньїми и вращаются по матрице с отверстиями.

   8. Зкструдер по п. 7, отличающийся тем, что лопасти лопатки или перемешивающие лопасти, проходящие Ф) по поверхности пластин с отверстиями, которне, например размещаются перпендикулярно оси движения ГІ компонента лопаточного насоса типа мешалки, имеют круглое поперечное сечение и вьіполненьі в форме цилиндрического или конического валка, сужающегося в наружном направлений. во 9. Зкструдер по любому из пп. 1-8, огличающийся тем, что поверхность лопатки вбіполнена максимально возможно гладкой, то есть с минимальньм козффициентом трения, а поверхность матриць! с отверстиями (пластина) является максимально шероховатой, то есть с более вьісоким козффициентом трения.

   10. Зкструдер по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что и указаннье узль! зкструдера, в особенности цилиндр зкструдера и возможно шнек, сопло вьшполненьй из стали, литейного чугуна и любьх других де материалов, используемьх в пищевой промьішленности.

   11. Зкструдер по одному из пп. 1-10, отличающийся тем, что лопаточнье насось! вьіполнень! в виде отдельньїх модулей.

   12. Зкструдер по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что отдельнье лопаточнье насось! вьіполнень! с возможностью совмещения в модульной системе.

   13. Зкструдер по любому из пп. 1-42, отличающийся тем, что матрица с отверстиями со сторонь поступления потока вьіполнена с вогнутой поверхностью, причем соответствующие лопаточнье злементь, дополняющие зту вогнутую поверхность, располагаются прямо перед нею и соответствуют ее контуру.

   14. Зкструдер по одному из пп. 1-12, отличающийся тем, что на продолжении оси шнека, имеющем конец шнека, вьіполненньій в форме лопаточной головки, расположена плоская матрица с отверстиями, отверстия в 7/0 Которой по существу параллельнь оси и расширяются в направлений потока.

   15. Зкструдер по п. 14, отличающийся тем, что за матрицей с отверстиями размещень! три дополнительньх лопаточньїх насоса, каждьй из которьїх включает матрицу с отверстиями и один лопаточньій злемент, причем лопаточньійй злемент имеет форму вращающегося воздушного винта.

   16. Зкструдер по п. 14, отличающийся тем, что после плоской матриць с отверстиями размещен /5 лопаточньй насос, состоящий из лопаточного злемента и цилиндрической матриць кольцевой формь! с отверстиями, расположенньми в радиальном направлений, причем вместе они образуют полое лопаточное пространство, в котором расположен с возможностью вращения лопаточньй злемент, проходящий по кольцевой матрице.

   17. Зкструдер по п. 14, отличающийся тем, что на конце вала размещается коническая матрица с 2о отверстиями, по существу параллельньми оси и, возможно, расширяющимися в направлений потока, причем в лопаточном пространстве, образованном полой конической матрицей с отверстиями, расположен лопаточньй злемент, заполняющий лопаточное пространство, проходящий над отверстиями матриць! с отверстиями с внутренней сторонь.

   18. Зкструдер по любому из пп. 1-17, огличающийся тем, что соотношение наружного диаметра шнека и сч об диаметра лопаточного злемента и/или матриць с отверстиями составляет от 1:2,0-3,0.

   19. Зкструдер по любому из пп. 1-18, отличающийся тем, что злементь), проходящие по пластине с і) отверстиями, являются коническими злементами, сужающимися от внутренней стороньії к наружной, вращающимися вокруг собственной оси, причем матрица с отверстиями, расположенная с их верхней сторонь, вьіполнена как дополняющая, т.е. они расширяются изнутри в наружном направлений. со зо 20. Зкструдер по любому из пп. 1-19, отличающийся тем, что имеет центральньй канал для вала(ов), проходящий сквозь матрицу с отверстиями для центровки шнека, причем шнек имеет крайне малую глубину - вьемки при отношений глубиньї вьіемки к диаметру шнека от 1/20 до 1/50. «-

   21. Зкструдер по п. 8, отличающийся тем, что цилиндрический валок(ки), особенно на первой ступени, вьіполнен с возможностью вращения. со

   22. Зкструдер с термообработкой для производства биополимеров, включающий установленнье в цилиндре «г зкструдера загрузочную воронку , по меньшей мере один шнек и сопло, , отличающийся тем, что дополнительно снабжен установленной в цилиндре зкструдера между шнеком и соплом последовательностью лопаточньх насосов , каждьй из которьїх состоит из одной матриць с отверстиями и одного соответствующего лопаточного злемента , которьій установлен с возможностью вращения вблизи поверхности матриць! с отверстиями , при « ЗТтом зкструдер ориентирован вертикально. и его шнек является исключительно питающим шнеком. в с 23. Зкструдер по п. 22, отличающийся тем, что поверхности лопатки вьіполнень! прямьми, закругленньми или профилированньїми и вращаются по матрице с отверстиями. ;» 24. Зкструдер по п. 23, отличающийся тем, что лопасти лопатки или перемешивающие лопасти, проходящие по поверхности пластин с отверстиями, которне, например размещаются перпендикулярно оси движения Компонента лопаточного насоса типа мешалки, имеют круглое поперечное сечение и вьіполненьі в форме ї5» цилиндрического или конического валка, сужающегося в наружном направлений.

   25. Зкструдер по любому из пп. 22-24, отличающийся тем, что поверхность лопатки вбиіполнена максимально со возможно гладкой, те. с минимальньм козффициентом трения, а поверхность матриць с отверстиями - (пластина) является максимально шероховатой, т.е. с более вьісоким козффициентом трения.

   26. Зкструдер по любому из пп. 22-25, отличающийся тем, что указаннье узль! зкструдера, в особенности - цилиндр зкструдера, шнек и сопло вьшполнень из стали, литейного чугуна и любьх других материалов, сю используемьїх в пищевой промьішленности.

   27. Зкструдер по одному из пп. 22-26, отличающийся тем, что лопаточнье насось! вьіполненьі в виде отдельньїх моделей.

   28. Зкструдер по любому из пп. 22-27, отличающийся тем, что отдельнье лопаточнье насось! вьіполнень! с возможностью совмещения в модульной системе. Ф) 29. Зкструдер по любому из пп. 22-28, отличающийся тем, что матрица с отверстиями со сторонь ка поступления потока вьіполнена с вогнутой поверхностью, причем соответствующие лопаточнье злементь, дополняющие зту вогнутую поверхность, располагаются прямо перед нею и соответствуют ее контуру. во 30. Зкструдер по одному из пп. 22-28, отличающийся тем, что на продолжении оси шнека, имеющем конец шнека, вьіполненньій в форме лопаточной головки, расположена плоская матрица с отверстиями, отверстия в которой по существу параллельнь оси и расширяются в направлений потока.

   31. Зкструдер по п. 30, отличающийся тем, что за зтой матрицей с отверстиями размещень! три дополнительньїх лопаточньїх насоса, каждьій из которьїх включает матрицу с отверстиями и один лопаточньй 65 зпемент, причем лопаточньй злемент имеет форму вращающегося воздушного винта.

   32. Зкструдер по п. 30, отличающийся тем, что после плоской матриць! с отверстиями размещен лопаточньй насос, состоящий из лопаточного злемента и цилиндрической матриць! кольцевой формь! с отверстиями, расположенньми в радиальном направлений, причем вместе они образуют полое лопаточное пространство, в котором вращается лопаточньій злемент, проходящий по кольцевой матрице.

   33. Зкструдер по п. ЗО, отличающийся тем, что на валу, являющемся продолжением оси шнека, размещена коническая матрица с отверстиями, вьіполненньми по существу в осевом направлений и, возможно, расширяющимися в направлений потока, при зтом в лопаточном пространстве, образованном полой конической матрицей с отверстиями, расположен лопаточньй злемент, заполняющий лопаточное пространство, проходящий над отверстиями конической матриць с внутренней сторонь. 70 34. Зкструдер по любому из пп. 22-23, отгличающийся тем, что соотношение наружного диаметра шнека и диаметра лопаточного злемента и/или матриць с отверстиями составляет от 1:2,0-3,0.

   35. Зкструдер по любому из пп. 22-34, отличающийся тем, что злементьї, проходящие по пластине с отверстиями, являются коническими злементами, сужающимися от внутренней стороньії к наружной, вращающимися вокруг собственной оси, причем матрица с отверстиями, расположенная с их верхней сторонь, /5 Вьіполнена как дополняющая, то есть они расширяются изнутри в наружном направлений.

   36. Зкструдер по любому из пп. 22-35, отличающийся тем, что имеет центральньй канал для вала(ов), проходящий сквозь матрицу с отверстиями для центровки шнека, причем шнек имеет чрезвьічайно малую глубину внемки при отношений глубинь! вьіемки к диаметру шнека от 1/20 до 1/50.

   37. Зкструдер по п. 24, отличающийся тем, что цилиндрический валок(ки), особенно на первом насосе, Вьіполнен с возможностью вращения.

   38. Зкструдер с термообработкой для получения биополимеров, включающий установленнье в цилиндре зкструдера загрузочную воронку, а также сопло, отличающийся тем, что он ориентирован вертикально и вьіполнен многоступенчатьмм, при зтом каждая ступень образована лопаточньм насосом, состоящим из матриць с отверстиями и лопаточного злемента, расположенного под углом относительно поверхности с ов матриць с отверстиями и диаметр каждого последующего лопаточного злемента меньше диаметра о предьідущего лопаточного злемента для увеличения сжатия в направлений потока массь.

   39. Зкструдер с термообработкой для производства биополимеров, включающий установленнье в цилиндре зкструдера загрузочную воронку и сопло, имеющий одноступенчатую конструкцию, отличающийся тем, что он является пресс-гранулятором, имеющим дополнительнье вращающиеся цилиндрические валки, со зо расположеннье перпендикулярно к вертикальному валу, причем валки катятся и проходят по матрице с отверстиями и сопло располагается за матрицей с отверстиями таким образом, что тесто сжижается перед - валками или другими подобньіми злементами, в то время как за валками и на стороне вьітекания за матрицей со / де отверстиями возможно испарение и частичное течение в обратном направлений, а также зффективное перекачивание теста в направлений сопла. со

   40. Способ зкструзий с термообработкой биополимеров, отличающийся тем, что давление шнека, «г направленное вперед, массовьій расход материала, подвергаемого зкструзии, температура зкструдера или внутри его, но в первую очередь давление перед матрицей с отверстиями и за ней или лопаточньім злементом, проходящим над ней, подбираются таким образом, что за лопаточньм злементом в лопаточной камере образуется зона низкого давления с испарением жидкости, содержащейся в зкструдируемой массе, а перед « лопаточньм злементом в зоне накопления на пластине продавливания проийсходит повьішение давления с в с ожижением паров жидкости, в частности, водяного пара.

   41. Способ по пп. 40, отличающийся тем, что после прохождения сквозь матрицу с отверстиями на ;» лопаточньїх злементах материал подвергается воздействию давления, сжимающего материал в текучую массу.

   42. Способ по п. 41, отличающийся тем, что зкструдер обеспечиваєт перепад давлений 10:11 между зоной, находящейся перед лопаточньм злементом или перед поверхностью клина головки шнека, и зоной позади ї5» лопаточного злемента, причем зона более низкого давления находится в условиях ниже условий кипения.

   43. Способ по одному из пп. 40-42, огличающийся тем, что в лопаточном насосе создается максимально со возможная разность давлений с учетом при зтом параметров зкструдера, а также зкструдируемого материала. - 44. Способ по одному из пп. 42 или 43, отличающийся тем, что в зоне матриць! с отверстиями сжиженному материалу сособщают колебательное движение. - 45. Способ по одному из пп. 40-44, отличающийся тем, что используется при рабочем обьеме около 200 куб. 4) см. в лопаточном насосе при массовом расходе от 200 до 350 кг/час и длительности нахождения, равной в результате 2-4 сек.

   46. Способ по п. 40, отличающийся тем, что компоновка пластин с отверстиями и злементов лопаточного ов насоса вьіполнена таким образом, что лопаточнье злементьі проходят в каждом случає по поверхности пластинь! с отверстиями на передней стороне, настолько близко к ней, насколько зто технически возможно, но (Ф, избегая при зтом соприкосновения. ка 47. Способ по одному из пп. 40-46, отличающийся тем, что предусматриваєт применение лопаточного злемента, диаметр которого настолько больше наружного диаметра шнека зкструдера, что в лопаточной камере бор достигается достаточно низкое давление для осуществления испарения в тесте.

   48. Способ по п. 47, отгличающийся тем, что используют лопаточньій насос, диаметр которого в 2-3 раза больше диаметра шнека зкструдера.

   49. Способ по любому из пп. 40-48, отличающийся тем, что используют зкструдер с двумя шнеками.

   50. Способ зкструзий с термообработкой биополимеров, предназначенньій для производства пищевьх 65 гранул, продуктов для сухих завтраков или изделий из дробленого зерна, отличающийся тем, что пищевье продуктьї пропускают через два лопаточньїх насоса, каждьй из которьїх состоит из пластиньі! с отверстиями и лопаточного злемента, проходящего по ней.

   51. Способ по п. 50, отличающийся тем, что компоновка пластин с отверстиями и злементов лопаточного насоса вьіполнена таким образом, что лопаточнье злементьі проходят в каждом случаеє по поверхности пластинь с отверстиями на передней стороне, настолько близко к ней, насколько зто технически возможно, но избегая при зтом соприкосновения.

   52. Способ по одному из пп. 50-51, отгличающийся; тем, что предусматриваеєт применение лопаточного злемента, диаметр которого настолько больше наружного диаметра шнека зкструдера, что в лопаточной камере достигается достаточно низкое давление для осуществления испарения в тесте. 70 53. Способ по п. 52, отличающийся тем, что используют лопаточньій насос, диаметр которого в 2-3 раза больше диаметра шнека зкструдера.

   54. Способ по любому из пп. 50-53, отличающийся тем, что используют зкструдер с двумя шнеками.

   55. Способ зкструзий с термообработкой биополимеров, отличающийся тем, что исходнье условия, необходимьсе для зкструзии с пропариванием, а именно: давление, температура, ожижение и гомогенизация, /5 бсоздаются исключительно одним или несколькими лопаточньми насосами, каждьй из которьїх включает пластину с отверстиями и проходящий по ней лопаточньй злемент.

   56. Способ по п. 55, отличающийся тем, что используют зкструдер с двумя шнеками. с щі 6) (зе) «- «- (ее) «

   - . и? щ» (ее) - - 70 сю» іме) 60 б5