Патент на изобретение №2177702

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2177702 (13) C1
(51) МПК 7
A23P1/12, B29C47/38
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 17.05.2011 – прекратил действие

(21), (22) Заявка: 2000131809/12, 18.12.2000

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

18.12.2000

(45) Опубликовано: 10.01.2002

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
SU 507452 A, 25.03.1976. RU 2156097 C1, 20.09.2000. RU 2118257 C1, 27.08.1998. US 3445890 A, 27.05.1969. US 3596320 A, 03.08.1971. GB 1165985 A, 01.10.1969. DE 2601696 A1, 19.08.1976. EP 0342839 A3, 23.11.1989.

(71) Заявитель(и):

Воронежская государственная технологическая академия

(72) Автор(ы):

Остриков А.Н.,
Рудометкин А.С.,
Абрамов О.В.,
Василенко В.Н.

(73) Патентообладатель(и):

Воронежская государственная технологическая академия

(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


Экструдер для переработки пищевых продуктов, содержащий рабочую камеру с загрузочным патрубком и матрицей, двухзаходный шнек переменного диаметра и привод, отличающийся тем, 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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6


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


Categories: BD_2177000-2177999