ШНЕКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР Российский патент 2008 года по МПК A23P1/12 B30B11/24 

Изобретение относится к экструзионной технике и предназначено для производства пищевых продуктов с применением экструзии, в частности кондитерских изделий, макаронных изделий, полуфабрикатов вспученных экструдатов.

Известен шнековый экструдер [патент РФ №2147995, опубликованный в БИ №12, 2000 г.], включающий цилиндрический прессующий корпус, оканчивающийся формующей головкой, выполненной с возможностью свободного перемещения относительно прессующего корпуса и снабженной устройством для измерения крутящего момента, загрузочное устройство и прессующий шнек.

Недостатками такой конструкции экструдера являются: большая энергоемкость процесса, недостаточная однородность и низкое качество готовых изделий, отсутствие оперативного контроля качества и системы автоматического управления процессами.

Техническим результатом изобретения является снижение энергоемкости процесса, повышение однородности и качества готовых изделий, оперативный контроль качества, система автоматического управления процессами.

Технический результат достигается тем, что шнековый экструдер для производства пищевых продуктов, содержащий цилиндрический прессующий корпус с формующей головкой, выполненной с возможностью свободного перемещения относительно прессующего корпуса, устройство для измерения крутящего момента формующей головки, загрузочное устройство, соединенное с прессующим корпусом, прессующий шнек, привод шнека, снабжен имеющим привод смесителем, выполненным в виде цилиндрического корпуса из неэлектропроводного материала с расположенной на его поверхности токопроводящей обечайкой и цилиндрической насадкой, имеющей возможность свободного перемещения относительно цилиндрического корпуса смесителя, токопроводящего рабочего органа, соединенного с приводом смесителя, дозаторами муки и воды, при этом смеситель соединен с загрузочным устройством, а токопроводящий рабочий орган и токопроводящая обечайка соединены с источником электрического тока промышленной частоты.

Устройства для измерения крутящего момента формующей головки и измерения крутящего момента цилиндрической насадки смесителя выполнены в виде тонкой металлической пластины с двумя наклеенными с противоположных сторон тензодатчиками.

Он снабжен устройством автоматического управления процессами смешивания и экструдирования, содержащим подключенный к компьютеру цифроаналоговый преобразователь, соединенный с исполнительными механизмами привода шнека, привода смесителя, дозатора воды, источника электрического тока промышленной частоты и с устройствами для измерения крутящего момента формующей головки и цилиндрической насадки смесителя.

На чертеже показана схема экструдера предлагаемой конструкции.

Шнековый экструдер содержит: дозатор воды 1, дозатор муки 2 смеситель 3, привод смесителя 4, токопроводящий рабочий орган 5 смесителя 3, токопроводящую обечайку 6, корпус 7 из неэлектропроводного материала, цилиндрическую насадку 8 смесителя 3, устройство для измерения крутящего момента цилиндрической насадки смесителя 9, гибкий элемент 10, цилиндрический прессующий корпус 11, прессующий шнек 12, формующую головку 13, устройство для измерения крутящего момента формующей головки 14, загрузочное устройство 15, аналого-цифровой преобразователь 16, компьютер 17, цифроаналоговый преобразователь 18, исполнительный механизм 19, привод прессующего шнека 20, источник электрического тока промышленной частоты 21.

Экструдер работает следующим образом. Воду и муку подают в смеситель 3 дозатором 1 и дозатором 2, где происходит механическое перемешивание продуктов с одновременной электроконтактной обработкой.

Источник электрического тока промышленной частоты 21 обеспечивает прохождение электрического тока по токопроводящему рабочему органу 5 смесителя 3 и токопроводящей обечайке 6, на корпусе 7 из неэлектропроводного материала. Под действием электрического тока в смесителе 3 частицы воды интенсивно проникают вглубь твердых частиц, что приводит к значительному повышению однородности перемешиваемой массы. Перемешиваемая масса поступает в загрузочное устройство 15 через цилиндрическую насадку 8 смесителя 3 на конце корпуса 7 из неэлектропроводного материала. Крутящий момент от токопроводящего рабочего органа 5 смесителя 3 посредством перерабатываемого материала передается цилиндрической насадке 8 смесителя 3. По степени закручивания цилиндрической насадки 8 смесителя 3, измеряемой устройством для измерения крутящего момента цилиндрической насадки смесителя 9, можно судить о реологических характеристиках продукта на выходе из смесителя 3 и как следствие о качестве полупродукта.

Далее продукт через загрузочное устройство 15 поступает в цилиндрический прессующий корпус 11 и транспортируется прессующим шнеком 12 к формующей головке 13. За счет противодавления со стороны матрицы формующей головки 13 и воздействия сил трения перерабатываемый материал уплотняется и превращается в пластично-вязкую массу. За счет адгезионно-когезионных взаимодействий крутящий момент от прессующего шнека 12 посредством перерабатываемого материала передается к формующей головке 13. По степени закручивания формующей головки 13, измеряемой устройством для измерения крутящего момента формующей головки 14, можно судить о вязкости продукта на выходе из экструдера и, как следствие, о качестве вырабатываемой продукции.

Сигналы, получаемые от устройств для измерения крутящего момента цилиндрической насадки смесителя 9 и устройства для измерения крутящего момента формующей головки 14, регистрируется на аналого-цифровом преобразователе 16 и передается в компьютер 17, где преобразуется в численные значения измеряемой величины, которые записываются в виде массива данных и графика зависимости от времени в файл. Данные обрабатываются специальной программой, которая формирует сигналы, передаваемые через цифроаналоговый преобразователь 18 к исполнительным механизмам 19, регулирующим работу дозатора воды 1, привода смесителя 4, привода прессующего шнека 20, источника электрического тока промышленной частоты 21.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция экструдера в результате использования дополнительного смесителя, воздействия электрического тока при смешивании, позволяет улучшить качество продукта, а измерение крутящих моментов на выходе из смесителя и экструдера позволяет судить о качестве продукта с возможностью дальнейшего регулирования процессов.

Применение тензометрических датчиков в устройстве для измерения крутящего момента, а также вывод данных на компьютер позволяет оперативно судить о качестве продукта с возможностью дальнейшего регулирования процессов.

Применение обработки данных о качестве продуктов на выходе из смесителя и экструдера и передача сигналов на исполнительные механизмы рабочих элементов экструдера позволяет автоматически регулировать качество конечного продукта.

Изобретение относится к экструзионной технике и предназначено для производства оборудования для изготовления пищевых продуктов с применением экструзии. Шнековый экструдер имеет цилиндрический прессующий корпус с формующей головкой, выполненной с возможностью свободного перемещения относительно прессующего корпуса, устройство для измерения крутящего момента формующей головки, загрузочное устройство, соединенное с прессующим корпусом, прессующий шнек со смесителем, привод шнека. Смеситель выполнен в виде цилиндрического корпуса из неэлектропроводного материала с расположенной на его внутренней поверхности токопроводящей обечайкой и цилиндрической насадкой, имеющей возможность свободного перемещения относительно цилиндрического корпуса смесителя, токопроводящего рабочего органа, соединенного с приводом смесителя. Экструдер содержит также устройство для измерения крутящего момента цилиндрической насадки смесителя, дозаторы муки и воды. При этом смеситель соединен с загрузочным устройством, а токопроводящий рабочий орган и токопроводящая обечайка соединены с источником электрического тока промышленной частоты. Снижается энергоемкость процесса, повышается однородность и качество готовых изделий при оперативном контроле качества и системы автоматического управления процессами. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Шнековый экструдер для производства пищевых продуктов, содержащий цилиндрический прессующий корпус с формующей головкой, выполненной с возможностью свободного перемещения относительно прессующего корпуса, устройство для измерения крутящего момента формующей головки, загрузочное устройство, соединенное с прессующим корпусом, прессующий шнек, привод шнека, отличающийся тем, что он снабжен имеющим привод смесителем, выполненным в виде цилиндрического корпуса из неэлектропроводного материала с расположенной на его поверхности токопроводящей обечайкой и цилиндрической насадкой, имеющей возможность свободного перемещения относительно цилиндрического корпуса смесителя, токопроводящего рабочего органа, соединенного с приводом смесителя, дозаторами муки и воды, при этом смеситель соединен с загрузочным устройством, а токопроводящий рабочий орган и токопроводящая обечайка соединены с источником электрического тока промышленной частоты.2. Шнековый экструдер по п.1, отличающийся тем, что каждое из устройств для измерения крутящего момента формующей головки и измерения крутящего момента цилиндрической насадки смесителя выполнено в виде тонкой металлической пластины с двумя наклеенными с противоположных сторон тензодатчиками.3. Шнековый экструдер по п.2, отличающийся тем, что он снабжен устройством автоматического управления процессами смешивания и экструдирования, содержащим подключенный к компьютеру цифроаналоговый преобразователь, соединенный с исполнительными механизмами привода шнека, привода смесителя, дозатора воды, источника электрического тока промышленной частоты и с устройствами для измерения крутящего момента формующей головки и цилиндрической насадки смесителя.