Патент на изобретение №2177702
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
(57) Реферат: Изобретение относится к оборудованию для экструзионной обработки пищевых продуктов и может быть использовано для производства экструдированных пищевых продуктов в различных отраслях пищевой промышленности, например для производства кукурузных палочек, а также для экструдирования продуктов растительного происхождения. Экструдер содержит рабочую камеру с загрузочным патрубком и матрицей, двухзаходный шнек переменного диаметра и привод. Рабочая камера состоит из пяти модулей с различной конфигурацией корпуса и шнека. Первый модуль, содержащий последовательно расположенные зоны загрузки, смешивания, сжатия и пластификации, имеет конический корпус с уменьшающимся в сторону матрицы внутренним диаметром и увеличивающийся диаметр вала шнека в зонах сжатия и пластификации. Кроме того, в зонах смешивания и пластификации витки шнека имеют прорези, площадь проходного сечения которых в зоне смешивания больше, чем в зоне пластификации. Второй модуль, содержащий первую зону стабилизации давления, имеет постоянный диаметр корпуса и вала шнека, на котором расположены с постоянным шагом двухзаходные штифты ромбического профиля. Рабочие поверхности шнека и корпуса изготовлены с повышенной чистотой обработки. Третий модуль, содержащий последовательно расположенные зоны сжатия и гомогенизации, имеет конический корпус с уменьшающейся в сторону матрицы конусностью и увеличивающийся диаметр вала шнека. Четвертый модуль, содержащий вторую зону стабилизации давления, имеет постоянный диаметр вала шнека с расположенными на нем с постоянным шагом двухзаходными штифтами ромбического профиля. Рабочие поверхности шнека и корпуса изготовлены с повышенной чистотой обработки. Пятый модуль, содержащий последовательно расположенные зоны сжатия, гомогенизации и дозирования, имеет уменьшающийся шаг нарезки в зоне сжатия и дозирования. Во втором и третьем модулях в зоне гомогенизации шнек выполнен с обратной нарезкой и прорезями в витках шнека. Изобретение позволяет улучшить качество готового продукта за счет использования щадящего режима обработки сырья, свести к минимуму потери питательных веществ в рабочей камере экструдера. 6 ил. Изобретение относится к оборудованию для экструзионной обработки пищевых продуктов и может быть использовано для производства экструдированных пищевых продуктов в различных отраслях пищевой промышленности, например для производства кукурузных палочек, а также для экструдирования продуктов растительного происхождения. Известна червячная машина (экструдер) для переработки резиновых смесей, содержащая цилиндрический корпус (рабочую камеру) с загрузочным патрубком и разгрузочным отверстием с профилирующей головкой (матрицей), установленный в корпусе, и связанный с приводом вращения двухзаходный червяк [авторское свидетельство СССР N 507452, кл. В 29 F 3/00, 26.04.76. , бюл. N 11] . Недостатком данного устройства является быстрое увеличение температуры и давления, приводящее к ухудшению питательных характеристик получаемого продукта. Технической задачей изобретения является улучшение качества готового продукта за счет использования щадящего режима обработки сырья, сведение к минимуму потерь питательных веществ в рабочей камере экструдера. Поставленная задача достигается тем, что в экструдере для переработки пищевых продуктов, содержащем рабочую камеру с загрузочным патрубком и матрицей, двухзаходный шнек переменного диаметра и привод, новым является то, что рабочая камера состоит из пяти модулей с различной конфигурацией корпуса и шнека, причем первый модуль, содержащий последовательно расположенные зоны загрузки, смешивания, сжатия и пластификации, имеет конический корпус с уменьшающимся в сторону матрицы внутренним диаметром и увеличивающийся диаметр вала шнека в зонах сжатия и пластификации, кроме того, в зонах смешивания и пластификации витки шнека имеют прорези, площадь проходного сечения которых в зоне смешивания больше, чем в зоне пластификации, второй модуль, содержащий первую зону стабилизации давления, имеет постоянный диаметр корпуса и вала шнека, на котором расположены с постоянным шагом двухзаходные штифты ромбического профиля, а рабочие поверхности шнека и корпуса изготовлены с повышенной чистотой обработки, третий модуль, содержащий последовательно расположенные зоны сжатия и гомогенизации, имеет конический корпус с уменьшающейся в сторону матрицы конусностью и увеличивающийся диаметр вала шнека, четвертый модуль, содержащий вторую зону стабилизации давления, имеет постоянный диаметр вала шнека с расположенными на нем с постоянным шагом двухзаходными штифтами ромбического профиля, а рабочие поверхности шнека и корпуса изготовлены с повышенной чистотой обработки, пятый модуль, содержащий последовательно расположенные зоны сжатия, гомогенизации и дозирования, имеет уменьшающийся шаг нарезки в зоне сжатия и дозирования, во втором и третьем модулях в зоне гомогенизации шнек выполнен с обратной нарезкой и прорезями в витках шнека. На фиг. 1 изображен продольный разрез рабочей камеры экструдера, совмещенный с графиками изменения давления и температуры по длине рабочей камеры экструдера; на фиг. 2 – первый модуль экструдера; на фиг. 3 – второй модуль; на фиг. 4 – третий модуль; на фиг. 5 – четвертый модуль; на фиг. 6 – пятый модуль. Экструдер (фиг. 1) содержит загрузочный патрубок 1, рабочую камеру 2, ступенчатый шнек 3 и матрицу 4. Рабочая камера 2 состоит из пяти модулей I-V. Первый модуль (фиг. 2), включающий в себя последовательно расположенные зоны загрузки, смешивания, сжатия и пластификации, имеет конический корпус с уменьшающимся в сторону матрицы внутренним диаметром и увеличивающийся диаметр вала шнека в зонах сжатия и пластификации. В зонах смешивания и пластификации витки шнека имеют прорези, площадь проходного сечения которых в зоне смешивания больше, чем в зоне пластификации. Второй модуль (фиг. 3), содержащий первую зону стабилизации давления, имеет постоянный диаметр корпуса и вала шнека. На валу шнека расположены с постоянным шагом двухзаходные штифты ромбического профиля, а рабочие поверхности корпуса и шнека изготовлены с повышенной чистотой обработки. Третий модуль (фиг. 4), содержащий последовательно расположенные зоны сжатия и гомогенизации, имеет конический корпус с уменьшающейся в сторону матрицы конусностью и увеличивающийся диаметр вала шнека. Внутренний диаметр корпуса первого модуля равен внутреннему диаметру корпуса третьего модуля. Во втором и третьем модулях в зоне гомогенизации шнек выполнен с обратной нарезкой и прорезями в витках шнека. Четвертый модуль (фиг. 5), содержащей вторую зону стабилизации давления, имеет постоянный диаметр вала шнека с расположенными на нем с постоянным шагом двухзаходными штифтами, имеющими в поперечном сечении ромбический профиль. Рабочие поверхности корпуса и шнека изготовлены с повышенной чистотой обработки. Пятый модуль (фиг. 6), содержащий последовательно расположенные зоны сжатия, гомогенизации и дозирования, имеет уменьшающийся шаг нарезки в зоне сжатия и дозирования. Наличие прорезей в зоне смешивания способствует интенсификации процесса смешивания продукта, резкое увеличение диаметра вала шнека в зонах сжатия приводит к скачкообразному возрастанию давления, что способствует достижению технической задачи изобретения. Зоны пластификации и гомогенизации выполнены с обратной нарезкой, увеличивающей эффективность обработки продукта, прорези в этих зонах выполнены с целью облегчения прохода продукта в сторону матрицы. В зонах стабилизации давления шнек выполнен с постоянным диаметром вала и повышенной чистотой обработки рабочих поверхностей для обеспечения выравнивания давления. На валу с постоянным шагом выполнены двухзаходные штифты, которые имеют в поперечном сечении ромбический профиль для предотвращения образования застойных зон. Установлено [Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование/Под ред. А. Н. Богатырева, В. П. Юрьева. – М. : “Ступень”, 1994, 200 с. ] , что основные компоненты (углеводы, белки, жиры, витамины и др. ) пищевых продуктов имеют различную оптимальную температуру, необходимую для протекания полных и качественных физико-химических изменений при экструзионной варке. Для эффективного и качественного протекания экструзионной варки необходимо подобрать такой характер изменения температуры, при котором основные компоненты продуктов подвергались бы, с одной стороны, полной гидротермической обработке, а с другой – на них оказывалось “мягкое” (щадящее) температурное воздействие, предотвращающее их термическое разложение. Предлагаемый экструдер работает следующим образом. Перерабатываемый материал через загрузочный патрубок 1 поступает в модульную рабочую камеру 2, где перемещается ступенчатым шнеком 3 приводимого в движение посредством привода (на фиг. 1 не показан) через модули экструдера. По мере продвижения продукт в зоне смешения частично перемешивается, в первой зоне сжатия происходит скачкообразное увеличение давления и уплотнение продукта вследствие резкого уменьшения размеров винтового канала. В зоне пластификации происходит частичное превращение гранул продукта в однородный расплав за счет турбулизации продукта прорезями витков шнека. В первой зоне стабилизации давления расплава выравнивается за счет неизменяющегося объема камеры. Во второй зоне сжатия происходит дальнейшее сжатие продукта. В первой зоне гомогенизации происходит расплавление мелких включений, расплав интенсивно перемешивается при помощи обратной нарезки шнека турбулизирующей поток и увеличивающей теплопередачу между частицами продукта с разной температурой. Во второй зоне стабилизации происходит повторное выравнивание давления и температурных полей материала. Третья зона сжатия позволяет получить необходимое конечное давление продукта за счет уменьшения шага витков шнека. Во второй зоне гомогенизации окончательно образуется расплав однородный по структуре и температуре, наличие прорезей в витках шнека способствует прохождению продукта в зону дозирования и далее выдавливается через матрицу. Количество прорезей в зонах пластификации и гомогенизации, а также штифтов в зонах стабилизации давления, их размеры и шаг расположения зависят от свойств перерабатываемого материала и технологического режима переработки. Таким образом, использование изобретения позволит: – оптимизировать процесс экструдирования различного пищевого сырья за счет плавного, постепенного возрастания температуры и давления со ступенчатой их стабилизацией, необходимой для протекания физико-химических изменений основных компонентов пищевых продуктов; – обеспечить щадящий режим экструзионной обработки пищевого сырья; – свести к минимуму потери термолабильных пищевых веществ в рабочей камере экструдера за счет поддержания заданного температурного режима. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 19.12.2002
Номер и год публикации бюллетеня: 20-2004
Извещение опубликовано: 20.07.2004
|
||||||||||||||||||||||||||
