Результат интеллектуальной деятельности: ВАЛКОВО-ШЕСТЕРЕННЫЙ ЭКСТРУДЕР

Изобретение относится к экструзионной технике и предназначено для производства пищевых и кормовых продуктов с применением экструзии (кондитерские изделия, макаронные изделия, полуфабрикаты вспученных экструдатов).

Известен валково-шестеренный экструдер, применяемый для получения экструдированных пищевых продуктов с применением электроконтактной обработки, включающий загрузочное устройство, которое содержит токопроводящий рабочий орган и корпус из неэлектропроводного материала, на внутренней поверхности которого расположена токопроводящая обечайка, рабочую камеру с двумя шестеренными валками и формующее устройство, снабженное электрическим нагревательным элементом (Патент РФ №2164773, В29С 47/78, 10.04.2001).

Недостатками данного устройства являются пониженная плотность получаемых продуктов в результате насыщения воздухом и их низкая однородность, а следовательно, невысокое качество.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является валково-шестеренный экструдер (Патент РФ №2274551, В29С 47/10, В29С 47/52, А23Р 1/12, А23Р 11/16, 20.04.2006 - прототип), включающий загрузочное устройство, которое содержит токопроводящий рабочий орган и корпус из неэлектропроводного материала, на внутренней поверхности которого расположена токопроводящая обечайка, токопроводящий рабочий орган и обечайка соединены с источником электрического тока промышленной частоты, рабочую камеру с расположенными в ней двумя шестеренными валками и формующее устройство, снабженное электрическим нагревательным элементом, при этом загрузочное устройство выполнено герметичным и дополнено в верхней части разрыхлителем и конфузором с сеткой для улавливания мучных частиц и со штуцером для подключения к всасывающему отверстию вакуумного насоса, причем в верхней части разрыхлитель снабжен диффузором со штуцером для подключения к нагнетающему отверстию вакуумного насоса.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, неуправляемый технологический процесс и значительные потери времени на производство продукции.

Техническим результатом, получаемым от использования изобретения, является упрощение конструкции экструдера, автоматизированное управление технологическим процессом получаемой продукции и сокращение времени на производство продукции.

Указанный технический результат достигается тем, что валково-шестеренный экструдер, включающий герметичное загрузочное устройство, рабочую камеру, с расположенными в ней двумя шестеренными валками и формующее устройство, снабженное электронным нагревательным элементом, разрыхлитель, вакуумный насос, к всасывающему отверстию которого подключен конфузор со штуцером, причем загрузочное устройство снабжено датчиком высоты загрузки сырья, а разрыхлитель выполнен в виде установленного по центру полого вала, на котором равномерно сверху вниз установлены месильные лопасти, выполненные пустотелыми, имеющими отверстия с противоположной стороны вращению вала, и соединены с его полостью, в верхней части вращающийся вал имеет устройство приема воздуха со штуцером для подключения к нагнетающему отверстию вакуумного насоса, при этом рабочая камера с шестеренными валками в верхней части дополнена рабочим инструментом ультразвукового концентратора, а в нижней части размещены СВЧ-нагрев с диэлектрическими окнами, датчики температуры и давления.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено поперечное сечение экструдера предлагаемой конструкции.

Валково-шестеренный экструдер содержит: герметичный корпус загрузочного устройства - 1, рабочий орган - разрыхлитель (пустотелый вал) - 2 с месильными лопастями - 3 (пустотелыми с отверстиями), крышку - 4 с входным устройством - 5 и устройством приема воздуха - 6 со штуцером, рабочую камеру - 7, шестеренные валки - 8, формующее устройство - 9, электронные нагревательные элементы - 10 (СВЧ-нагрев) с СВЧ-генераторами (не показаны) и диэлектрическими окнами -11, конфузор - 12 со штуцером, рабочий инструмент 13 ультразвукового концентратора с преобразователем и ультразвуковым генератором УЗГ (не показаны), блок управления БУ - 14 с датчиками температуры Т, давления Р и высоты Н заполнения сырья, управляемый двигатель - 15 с редуктором, вакуумный насос - 16. Месильные лопасти 3 имеют отверстия с противоположной стороны движению вала 2 и соединены с его полостью.

Валково-шестеренный экструдер работает следующим образом: сырье увлажненное поступает в загрузочное устройство 1 с пустотелым валом 2 и месильными лопастями 3 через крышку 4 с входным устройством 5. В корпусе загрузочного устройства 1 создается повышенное давление в результате подключения с помощью штуцера устройства приема воздуха - 6 к нагнетающему отверстию вакуумного насоса 16. Вращение вала 2 с месильными лопастями - 3 по часовой стрелке производится управляемым двигателем - 15 с редуктором. Месильные лопасти - 3 имеют отверстия с противоположной стороны вращению вала, что предохраняет их от забивания отверстий продуктом переработки. Далее продукты направляются в рабочую камеру - 7, в которой создается разряжение в результате подключения конфузора 12 с помощью штуцера к всасывающему отверстию вакуумного насоса 16, продукты уплотняются рабочим инструментом 13 ультразвукового концентратора и выдавливаются с помощью шестеренных валков 8 через формующее устройство 9 с электронными нагревательными элементами 10 (далее СВЧ-нагрев) и диэлектрическими окнами 11.

Технологический процесс регулируется блоком управления (БУ) 14 с помощью датчиков температуры Т, давления Р и высоты Н заполнения сырья следующим образом.

В БУ 14 устанавливается программа управления технологическим процессом в зависимости от загруженного сырья по показаниям датчиков температуры Т, давления Р и высоты Н заполнения. После поступления сырья в корпус загрузочного устройства 1 датчик высоты заполнения Н подает сигнал БУ 14, который по линии а-а включает управляемый двигатель - 15 с редуктором, а по линии б-б вакуумный насос 16, производится перемешивание сырья с подачей воздуха через отверстия месильных лопастей 3. Поднимается давление в корпусе 1 и продукт поступает в рабочую камеру 7. Блок управления 14 включает по линии д-д - УЗГ (не показан) с рабочим инструментом 13 ультразвукового концентратора и по линии е-е - управляемый двигатель с редуктором (не показан), вращающий шестеренные валки - 8, создающие давление перед формующим устройством 9. Это давление замеряется датчиком Р и передается управляющему блоку 14. В случае отклонения давления от заданного БУ 14 изменяет обороты двигателя, вращающего валки 8. В это время продукт нагревается СВЧ-нагревом 10, вырабатываемым СВЧ-генераторами (не показаны) через диэлектрические окна 11, и регулируется БУ 14 по линиям в-в и г-г в соответствии с показаниями датчика температуры Т.

Под одновременным действием вакуума и ультразвукового уплотнения в рабочей камере из массы интенсивно удаляются пузырьки воздуха, что способствует повышению качества продукта (плотность, прочность и однородность). Применение данного устройства позволит упростить конструкцию, уменьшив ее металлоемкость, автоматизировать управление технологическим процессом получаемой продукции и ускорить процесс производства продукции.