CH643183A5

CH643183A5 - Auspressanlage zur herstellung eines nahrungs- bzw. futtermittels.

Info

Publication number: CH643183A5
Application number: CH672179A
Authority: CH
Inventors: Samuel Hurni; Hans Rudolf Weber
Original assignee: Buehler Ag Geb
Priority date: 1979-07-19
Filing date: 1979-07-19
Publication date: 1984-05-30
Also published as: ES8105924A1; IT1132177B; GB2053788A; JPS5618534A; GB2053788B; BR8004484A; ES493406A0; IT8023310A0; NL8003831A; DE2943820C2; DE2943820A1; NL192728C; FR2461575B1; FR2461575A1; NL192728B; JPS615699B2; US4381184A

Description

Die Erfindung betrifft eine Auspressanlage, welche zur Herstellung eines Nahrungs- bzw. Futtermittels, insbesondere aus der Gruppe der expandierten Stärkeprodukte oder strukturierten Proteinprodukte, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer in der DE-AS 1 122 462 offenbarten, zur Herstellung eines aufgelockerten Maismehlproduktes dienenden Extruderanlage ist ein hohler Stator in einem Statorgehäuse gelagert. Das Statorgehäuse besitzt eine Speiseöffnung, über welche ein grobmehliges Maismehlgemisch dem Stator zugeführt wird. Eine im Stator drehbare Schraube gewährleistet das Bearbeiten und das Transportieren des Gemisches zum Austrittsende der Schraube. Am Gemischabgabeende des Stators sind Messer vor oder nach den Austrittsdüsen angeordnet, die mit der Schraube zusammenarbeiten und die Aufgabe haben, in Verbindung mit der Kraft, die durch die rotierende Speiseschraube ausgeübt wird, das Gemisch durch einen Raum, der zwischen der Stirnfläche des Stators und einer Stirnfläche eines dem Stator zugewendeten Rotors vorgesehen ist, in radialer Richtung nach aussen hindurch-55 zupressen. Die Messer, die auch zum Aufschneiden des Produktes dienen können, sind am Rotor fest angeordnet und drehen sich mit diesem zusammen. Es ist je ein Antriebsaggregat mit Motor und Getriebe für die Speiseschraube und den Rotor vorgesehen. Die Anlage ist aufwendig und platz-60 raubend und für viele Anwendungsfalle ungeeignet. Dabei sind die Düsenquerschnitte konstant und gemäss der gewünschten Form und Grösse des Produktquerschnittes gestaltet.

Eine Vereinfachung wurde erreicht durch die Anordnung 65 des Unterbrechers zwischen der Schnecke und dem Düsenkopf der Extruderanlage nach der US-PS 3 304 578, die mechanisch der eingangs angegebenen Auspressarilage entspricht.

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Die erfmdungsgemässe Auspressanlage ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Die Anzahl möglicher Ausführungsformen ist beträchtlich, was der Anlage eine weitgehende Anpassungsfähigkeit an die jeweiligen Anwendungsgegebenheiten verleiht. Sie kann zur Verarbeitung von Stärketrägern aller Art, wie z.B. von Mais, Gerste, Tapioka, Milo, Reisbruch, Kartoffel, Kartoffelstärke oder von Mischungen derselben verwendet werden. Sie ist ebenfalls für protein- und allenfalls ölhaltige Stoffe, wie Extraktionsschrot, vollfettige Erdnüsse, Sonnenblumen, Weizenkleber und Hülsenfrüchte, verwendbar.

Die Keile sind vorzugsweise am Umfang eines Kolbens befestigt, der im Inneren des Rohres in axialer Richtung verschiebbar ist. Der Kolben weist eine Kolbenstange auf, die in der der Schnecke abgewendeten Richtung hinausragt und in einer axialen Bohrung eines in das Rohr eingeschraubten Gewinderinges in axialer Richtung geführt ist. Die Kolbenstange weist an ihrem dem Kolben abgewendeten Ende ein Gewinde und eine auf diesem aufgeschraubte Mutter auf, die an der dem Drehelement abgewendeten Stirnfläche des Gewinderinges aufliegt. Somit können die Keile durch Verdrehung des Gewinderinges in axialer Richtung verschoben und in gewünschten Stellungen arretiert werden.

Bei einer sehr vorteilhaften und betriebssicheren Variante der vorbeschriebenen Ausführungsform ist auf der Kolbenstange zwischen dem Kolben und dem Gewindering eine Federvorrichtung angeordnet. Diese kann aufeinanderge-stapelte Tellerfedern oder eine oder mehrere Schraubenfedern aufweisen und ist nach Massgabe der Düsenquerschnitte bemessen und vorgespannt, die einem gewünschten Wert des Betriebsdruckes entsprechen. Zeitliche Schwankungen des Betriebsdruckes bewirken eine Hin- und herbe-wegung des Kolbens, entsprechende Änderungen der Düsenquerschnitte und eine kontinuierliche Einpendelung des Betriebsdruckes auf seinen gewünschten Wert. Die Düsen, zusammen mit dem Kolben und der Federvorrichtung, wirken somit als Druckventil mit der Bestimmung, den Betriebsdruck mindestens annähernd konstant auf dem gewünschten Wert zu halten. Durch Änderung der Vorspannung kann die Grundeinstellung der Düsenquerschnitte und damit der gewünschte Wert des Betriebsdruckes verändert werden.

Das als Unterbrecher dienende Drehelement ist nun im Inneren des Schneckengehäuses angeordnet und unmittelbar durch die Schnecke angetrieben. Es wirkt auch als Misch-und Knetwerkzeug und erhöht so die Wirksamkeit der gesamten Auspressanlage. Dadurch ist eine Verkürzung der Schnecke und ihres Gehäuses möglich. Das Gut wird durch das Drehelement in gezwungener Bewegung bis zu den Düsen gefördert, so dass weder während der Anfahrphase, noch während des Betriebes Verstopfungen auftreten. Durch Zusammenwirken des Drehelementes mit den eingangsseitigen Kanten der Düsen wird der bezweckte Unterbrechungseffekt des Gutstromes erzielt, so dass sich der Anbau eines zusätzlichen Schneidapparates erübrigt. Es ist für das Drehelement kein separater Motor mit Getriebe notwendig, da nun alle Drehbewegungen über die Schnecke stattfinden. Die Einrichtung ist einfach und wirtschaftlich und benötigt im Vergleich mit dem Vorbekannten wenig Platz.

Die Ausnehmungen können am Umfang des Drehelementes angeordnet sein. Die Dichtungsflächen sind ihrerseits am Umfang des Drehelementes als Segmente einer zylindrischen Fläche ausgebildet und in einer zylindrischen Innenfläche des genannten Aussenmantels geführt. Dabei sind die der Unterbrechung des Gutstromes dienenden Kanten als Schnittlinien der Dichtungsflächen mit den Ausnehmungen ausgebildet. Die Kanten und die Ausnehmungen können in Längsrichtung der Schnecke, mit vorteil geradlinig oder schraubenlinienförmig, verlaufen. Diese Konstruktion zeichnet sich durch Einfachheit und gute Wirtschaftlichkeit aus.

Es ist besonders vorteilhaft, das Drehelement mit einem oder mehreren Zähnen auszuführen, die aus der dem Kolben zugewendeten Stirnfläche in der Richtung des Kolbens hinausragen. Diese Zähne sind dazu ausgebildet, das Gut, das unter Umständen im Raum zwischen dem Kolben und dem Drehelement vorhanden ist, aus dem besagten Raum zu entfernen.

Bei allen vorbeschriebenen Ausführungsformen kann das Drehelement mit der Schnecke fest verbunden oder mit ihr aus einem Stück ausgebildet sein. Es kann auch als Intensivscherelement ausgebildet sein. Ferner kann der Düsenkopf mit dem Schneckengehäuse fest verbunden oder mit diesem aus einem Stück ausgebildet sein.

Wenn eine Heizeinrichtung vorgesehen ist kann auch mit Wärme auf das zugeführte Gut eingewirkt werden.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den düsenkopfseitigen Teil einer Extruderanlage mit radialem Produktaustritt, zum Teil im Schnitt;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Variante des Schnittes entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 4 eine Variante des Schnittes entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 5 den düsenkopfseitigen Teil einer Extruderanlage mit radialem Produktaustritt und veränderbaren Düsenquerschnitten, zum Teil im Schnitt;

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7 eine der Fig. 5 ähnliche Anlage mit sich für konstanten Betriebsdruck selbsttätig einstellenden Düsen, zum Teil im Schnitt;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des Drehelementes nach Fig. 7, mit zwei in deren Stirnfläche ausgebildeten Zähnen;

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Anlage nach den Fig. 1 und 2 weist eine Schnecke 1 auf, die in einem als Rohr ausgebildeten Gehäuse 2 um die Drehachse 3 herum drehbar angeordnet ist. Ein Düsenkopf 4 ist an das Gehäuse 2 angeschlossen und mit diesem aus einem Stück ausgebildet. Ein Drehelement 5 ist am düsenkopfseitigen Ende der Schnecke 1 in diese über die Schraubenverbindung 6 eingeschraubt und mit ihr zusammen drehbar. Im zylindrischen Mantel des Düsenkopfes 4 sind die Düsen 8 ausgebildet, deren Eingänge 9 von der zylindrischen Innenfläche 7 des Düsenkopfes 4 ausgehen.

Das Drehelement 5 besitzt an seinem Umfang vier Ausnehmung 10, die in axialer Richtung verlaufen und mit dem den Gutstrom führenden Raum 11 zwischen der Schnecke 1 und dem Gehäuse 2 in Kommunikation stehen. Zwischen benachbarten Ausnehmungen 10 sind am Umfang des Drehelementes 5 insgesamt vier Dichtungsflächen 12 angeordnet, die Segmente einer zylindrischen Aussenfläche des Drehelementes 5 sind und in der zylindrischen Innenfläche 7 des Düsenkopfes 4 dicht geführt sind. Die Dichtungsflächen 12 sind in Umfangsrichtung durch je zwei Kanten begrenzt, die parallel zu den angrenzenden Ausnehmungen 10 verlaufen. Eine von diesen ist die in Drehrichtung 13 vorlaufende Kante 14, die bei den Düsen die eigentliche Unterbrechung des Gutstromes bewerkstelligt.

Im Betrieb wird der Gutstrom durch die Schnecke 1 im Raum 11 mit gezwungener Bewegung zum Drehelement 5 und entlang den Ausnehmungen 10 vorwärts bewegt. Jede Ausnehmung 10 enthält eine Menge, des Gutes und kommt einmal pro Umdrehung mit allen Düsen 8 des Düsenkopfes 4 in Kommunikation. In dieser Eindrückephase wirkt der

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Betriebsdruck auf das Gut ein und drückt es in die entsprechende Düse 8. Die eingedrückte Gutmenge wächst in der ersten Hälfte der Phase von Null auf ein Maximum und fallt in der zweiten Phase vom Maximum auf Null zurück. Dabei erfüllt die vorlaufende Kante 14 der nachfolgenden Dichtungsfläche 12, bei ihrer Vorbeibewegung am Düseneingang die Unterbrechung des Gutstromes und die Abtrennung des durch die Düse 9 eben ausgetretenen Produktteiles vom Gutstrom. Während der kontinuierlichen Drehbewegung des Drehelementes 5 kommen die Ausnehmungen 10 mit den Düsen 8 intermittierend in Kommunikation und drücken bei jeder Begegnung je einen Produktteil durch die Düsen 8. Diese werden jeweils durch die vorlaufende Kante 14 der nachfolgenden Dichtungsfläche vom Gutstrom abgetrennt. Anschliessend geraten die Dichtungsflächen 12 jeweils über die Eingänge 9 der Düsen 8 und dichten diese gegen den Gutstrom intermittierend ab. Es werden immer neue Produktteile ausgestossen und vom Gutstrom nacheinander abgetrennt.

Die Anzahl der Düsen 8 wie auch die Anzahl der Ausnehmungen 10 ist weitgehend frei wählbar. In der Fig. 3 besitzt der Düsenkopf 4 zwei Düsen 8 und das Drehelement 5 drei Ausnehmungen 10 und drei Dichtungsflächen 12. In der Fig. 4 hingegen ist im Düsenkopf 4 eine einzige Düse 8 vorgesehen, wobei die Anzahl der Ausnehmungen 10 und der Dichtungsflächen 12 in dem aus drei zusammengeschweiss-ten Teilen bestehenden Drehelement 5 je drei beträgt.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 sind am Umfang des als Rohr ausgebildeten Düsenkopfes 4' Schlitze 15 vorgesehen, die von dem der Schnecke 1 abliegenden Ende des Düsenkopfes 4' in diesen in axialer Richtung hineinragen. In den Schlitzen 15, von denen in den Fig. 5 und 6 nur einer sichtbar ist, ist je ein Keil 16 in axialer Richtung des Düsenkopfes 4' verschiebbar angeordnet und in einem Abstand von der schneckenseitigen Bodenfläche 24 des Schlitzes 15 festhaltbar. Zu diesem Zweck sind die Keile 16 am Umfang eines in der zylindrischen Innenfläche 7 in axialer Richtung geradlinig geführten Kolbens 17 befestigt. Dieser besitzt eine Kolbenstange 18, die in die nichtschnek-kenseitige Richtung hinausragt und in einer Bohrung 19 eines in den Düsenkopf 4' über eine Trapezgewindeverbindung 21 eingeschraubten Gewinderinges 20 in axialer Richtung geführt ist. Die Kolbenstange 18 besitzt an ihrem dem Kolben 17 abgewendeten Ende ein Gewinde 22 und eine auf diesem aufgeschraubte Mutter 23. Durch Verdrehung des Gewinderinges 20 kann der Kolben 17 in der zylindrischen

Innenfläche 7 und zugleich die Keile 16 in den Schlitzen 15 verschoben und in einer gewünschten Stellung arretiert werden. Dadurch kann auf die Düsenquerschnittsgrösse und -form und auf den Betriebsdruck Einfluss genommen wer-s den.

Die Ausführungsform nach der Fig. 7 unterscheidet sich von derjenigen nach den Fig. 5 und 6 lediglich dadurch, dass der Düsenkopf 4' und die Kolbenstange 18 länger ausgebildet sind und auf der Kolbenstange 18 eine Federvorrichtung io 25 aus aufeinandergestapelten Tellerfedern zwischen dem Kolben 17 und dem Gewindering 20 vorgesehen ist. Die Federvorrichtung 25, die auch eine oder mehrere Schraubenfedern aufweisen könnte, hat eine Federkonstante, die so gewählt ist, dass die durch Änderungen des Betriebsdruckes 15 hervorgerufenen Verschiebungen des Kolbens 17 mit den Keilen 16 die Düsenquerschnitte so ändern, dass sich ein mindestens annhähernd konstanter Betriebsdruck selbsttätig einstellt. Dieser wird durch zweckmässig festgelegte Vorspannung der Federvorrichtung 25 eingestellt und durch 20 Veränderung der Vorspannung verändert.

Das Drehelement 5' dieser Ausführungsform ist in der Fig. 8 perspektivisch dargestellt und weist zwei aus ihrer kol-benseitigen Stirnfläche herausragende Zähne 26 auf. Diese sind so ausgebildet, dass sie im Laufe ihrer Drehbewegung 2s das im Raum 27 eventuell vorhandene, ausgetrocknete Gut bearbeiten und zu den Ausnehmungen lenken. Von hier kann es dann über die Düsen 8' ausgestossen werden. Das Drehelement 5' weist dabei eine derartige Länge auf, dass es zugleich als Intensivscherelement wirksam ist.

30 Bei einer Extruderanlage nach Fig. 7 und 8 mit vier Düsen 8' wurden folgende Produkte erzeugt:

Beispiel 1

Vollkornmaismehl mit mehr als 40% Stärke und auf 35 kleiner als 5 mm gemahlen, mit einer Schüttdichte von ca. 0,5 kg/dm3 ergab ein expandiertes Produkt mit einer Dichte von 0,2 kg/dm3 und einem Stärkeaufschluss von mehr als 50%.

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Beispiel 2

Sojaextraktionsschrot, kleiner als 3 mm gemahlen, mit einer Schüttdichte von 0,4 kg/dm3 ergab ein expandiertes Produkt mit einer Dichte von 0,3 kg/dm3 und einer porigen, 45 faserigen Struktur, deren Wasseraufnahmevermögen 1,2 g Wasser pro 1 g Produkt betrug.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Auspressanlage zur Herstellung eines Nahrungs- bzw. Futtermittels, insbesondere aus der Gruppe der expandierten Stärkeprodukte oder strukturierten Proteinprodukte, durch Einwirken von Druck und Reibung auf ein zugeführtes Gut, die eine drehbar angeordnete Schnecke aufweist, die das Gut bearbeitet und zu einem Düsenkopf befördert, welcher am Ausgangsende der Schnecke angeordnet ist und mindestens eine Düse aufweist, über welche das Produkt in voneinander getrennten, vorzugsweise expandierten Produktteilen aus dem Düsenkopf austritt, wobei ein Unterbrecher vorgesehen ist, der zur intermittierenden Unterbrechung des Gutstromes und zur Abtrennung der Produktteile vom Gutstrom vorgesehen ist, wobei als Unterbrecher ein zwischen der Schnecke (1) und dem Düsenkopf 4 (4,4') wirksames, relativ zur Schnecke (1) fest angeordnetes und sich mit dieser zusammen drehendes Drehelement (5, 5') vorgesehen ist, welches mindestens eine Ausnehmung (10) aufweist, die den Gutstrom führt und mit der Düse (8,8') intermittierend in Kommunikation bringbar ist, wobei eine an die Ausnehmung (10) angeschlossene Dichtungsfläche (12) vorgesehen ist, die den Düseneingang (9) intermittierend abschliesst und ihn gegen den Gutstrom abdichtet, wobei die in Drehrichtung (13) vorlaufende Kante (14) der Dichtungsfläche (12) bei ihrer Vorbeibewegung an den Düseneingang (9) den Gutstrom zur Düse (8, 8') unterbricht und damit Produktteile nacheinander vom Gutstrom abtrennt, und wobei die Düse in einem Aussenmantel des Düsenkopfes angeordnet ist und der Austritt der Produktteile aus dem Düsenkopf in radialer Richtung nach aussen stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass in dem als Rohr ausgebildeten Düsenkopf (4') mindestens ein in axialer Richtung des Rohres verlaufender Schlitz (15) vorgesehen ist, dass in mindestens diesem Schlitz (15) ein Keil (16) in axialer Richtung des Rohres verschiebbar angeordnet ist und in einem Abstand von der schneckenseitigen Wand (24) des Schlitzes (15) relativ zum letzeren festhaltbar ist und dass der besagte Abstand den Düsenquerschnitt bestimmt und zur Änderung des letzteren veränderbar ist.
2. Auspressanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Keile (16) am Umfang eines Kolbens (17) befestigt sind, der im Inneren des Rohres in axialer Richtung verschiebbar ist und eine Kolbenstange (18) aufweist, die in der Schnecke (1) abgewendeten Richtung hinausragt und in einer axialen Bohrung (19) eines in das Rohr eingeschraubten Gewinderinges (20) in axialer Richtung geführt ist und an ihrem dem Kolben (17) abgewendeten Ende ein Gewinde

(22) und eine auf diesem aufgeschraubte Mutter (23) aufweist, und dass durch Verdrehung des Gewinderinges (20) die Keile (16) relativ zu ihren Schlitzen (15) in axialer Rich-5 tung verschiebbar und in vorbestimmten Stellungen arretierbar sind.
3. Auspressanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federvorrichtung (25) vorgesehen ist, die auf der Kolbenstange (18) zwischen dem Kolben (17) und io dem Gewindering (20) angeordnet ist, wobei Änderungen des Betriebsdruckes entsprechende Verschiebungen des Kolbens (17) mit den Keilen (16) bewirken und die Düsenquerschnitte so ändern, dass ein mindestens annähernd konstanter Betriebsdruck aufrechterhalten bleibt. 15 4. Auspressanlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Ausnehmungen (10), die am Umfang des Drehelementes (5, 5') angeordnet sind, durch Dichtungsflächen (12), die am Umfang des Drehelementes (5,5') als Segmente einer zylindrischen Fläche ausgebildet und in einer zylindrischen In-20 nenfläche (8) des besagten Aussenmantels geführt sind, und durch die Kanten (14) die als Schnittlinien der Dichtungsflächen (12) mit den Ausnehmungen (10) ausgebildet sind.
5. Auspressanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (10) und die Kanten (14)

25 in Längsrichtung der Schnecke (1) geradlinig verlaufen.
6. Auspressanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (10) und die Kanten (14) schraubenlinienförmig verlaufen.
7. Auspressanlage nach einem der Ansprüche 2 oder 3,

30 dadurch gekennzeichnet, dass die dem Kolben (17) zugewendete Stirnfläche (26) des Drehelementes (5) mindestens einen in der Richtung des Kolbens (17) hinausragenden Zahn (28) aufweist, der dazu ausgebildet ist, das im Raum (29) zwischen dem Kolben (17) und dem Drehelement (5') vorhan-35 dene Gut aus dem besagten Raum (29) zu entfernen.
8. Auspressanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (5") aus einem Stück mit der Schnecke (1) ausgebildet ist.
9. Auspressanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn-40 zeichnet, dass der Düsenkopf (4") mit dem Schneckengehäuse (2) fest verbunden ist.
10. Auspressanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (4,4') aus einem Stück mit dem Schneckengehäuse (2) ausgebildet ist.

45 11. Auspressanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Heizeinrichtung aufweist.