PL248260B1

PL248260B1 - Extruder screw

Info

Publication number: PL248260B1
Application number: PL445496A
Authority: PL
Inventors: Katarzyna Janczak; Kacper Fiedurek; Natalia Puszczykowska; Daria LISEWSKA; Daria Lisewska; Alicja MAZURYK; Alicja Mazuryk
Original assignee: Siec Badawcza Lukasiewicz Instytut Inzynierii Mat Polimerowych I Barwnikow
Priority date: 2023-07-04
Filing date: 2023-07-04
Publication date: 2025-11-17
Also published as: PL445496A1

Abstract

Ślimak wytłaczarki wyposażony w kierunku osiowego przepływu tworzywa polimerowego w strefy: zasilania o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, sprężania, uplastyczniania, rozprężania, mieszania siłami ugniatającymi, odgazowania oraz ujednorodniania i dozowania charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzony w: strefę zasilania (3) o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę pierwszego sprężania (4) o długości 7-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę intensywnego uplastyczniania (5) o długości 1,5-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę pierwszego rozprężania (6) o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę drugiego sprężania (7) o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę mieszania (8) o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę drugiego rozprężania (9) o długości przynajmniej 1-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę odgazowania swobodnego (10) o długości przynajmniej 1-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę trzeciego sprężania (11) o długości przynajmniej 1-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę intensywnego mieszania (12) o długości przynajmniej połowy średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2) i strefę dozowania (13) o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2).The extruder screw is equipped in the direction of axial flow of polymer material into the zones of: feeding with a length of at least 3 times the nominal diameter D of the working part of the screw, compression, plasticization, expansion, mixing with kneading forces, degassing and homogenization and dosing, and is characterized in that it is provided with: a feeding zone (3) with a length of at least 3 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), a first compression zone (4) with a length of 7 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), an intensive plasticization zone (5) with a length of 1.5 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), a first expansion zone (6) with a length of at least 2 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), a second compression zone (7) with a length of at least 2 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), a mixing zone (8) with a length of at least 2 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), a second expansion zone (9) with a length of at least 1 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), a free degassing zone (10) with a length of at least 1 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), a third compression zone (11) with a length of at least 1 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), an intensive mixing zone (12) with a length of at least half the nominal diameter D of the working part of the screw (2) and a dosing zone (13) with a length of at least 3 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest konfiguracja ślimaka wytłaczarki jednoślimakowej lub każdego z zazębiających się ślimaków wytłaczarki wieloślimakowej, korzystnie dwuślimakowej do przetwórstwa wieloskładnikowych kompozycji skrobiowych, zwłaszcza do wytwarzania nośników liofilizatów bakteryjnych.The subject of the invention is the configuration of the screw of a single-screw extruder or each of the intermeshing screws of a multi-screw extruder, preferably a twin-screw extruder, for processing multi-component starch compositions, especially for the production of carriers for bacterial lyophilisates.

Znany jest z polskiego opisu zgłoszeniowego P.439509 ślimak wytłaczarki wyposażony w kierunku osiowego przepływu tworzywa polimerowego w strefy: zasilania, sprężania i uplastyczniania, odgazowania oraz ujednorodniania i dozowania który, charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzony w strefy: zasilania o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, sprężania o długości przynajmniej 8-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, intensywnego uplastyczniania o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, pierwszej intensywnego mieszania o długości przynajmniej 4-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, odgazowania swobodnego o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, drugiej intensywnego mieszania o długości przynajmniej 6-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, odgazowania próżniowego o długości przynajmniej 4-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka i dozowania o długości przynajmniej 4-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, przy czym w strefie intensywnego uplastycznia znajdują się co najmniej dwa segmenty ugniatające, z których pierwszy segment składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, zaś drugi segment ugniatający składa się z minimum trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, natomiast w pierwszej strefie intensywnego mieszania są usytuowane najmniej dwa segmenty ugniatające, z których pierwszy segment składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, zaś drugi segment ugniatający składa się z minimum trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, z kolei druga strefa intensywnego mieszania zawiera co najmniej trzy segmenty ugniatające, z których każdy składa się z minimum pięciu tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy.It is known from the Polish application description P.439509 an extruder screw equipped in the direction of axial flow of polymer material into the zones of: feeding, compression and plasticization, degassing, homogenization and dosing, which is characterized in that it is provided with the following zones: feeding with a length of at least 3 times the nominal diameter of the working part of the screw, compression with a length of at least 8 times the nominal diameter of the working part of the screw, intensive plasticization with a length of at least 2 times the nominal diameter of the working part of the screw, first intensive mixing with a length of at least 4 times the nominal diameter of the working part of the screw, free degassing with a length of at least 3 times the nominal diameter of the working part of the screw, second intensive mixing with a length of at least 6 times the nominal diameter of the working part of the screw, vacuum degassing with a length of at least 4 times the nominal diameter of the working part of the screw and dosing with a length of at least 4 times the nominal diameter of the working part of the screw, wherein in the intensive plasticization zone there are at least two kneading segments, of which the first segment consists of no less than three cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 45° and with a right-hand direction of inclination of the apparent helix of the successive disc ridges, and the second kneading segment consists of at least three cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 90° and with a neutral direction of inclination of the apparent helix of the successive disc ridges, while in the first intensive mixing zone there are at least two kneading segments, of which the first segment consists of no less than three cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 45° and with a right-hand direction of inclination of the apparent helix of the successive disc ridges, and the second kneading segment consists of at least three cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 90° and with a neutral direction of inclination of the apparent helix of the successive disc ridges, while the second intensive mixing zone comprises at least three segments kneading discs, each of which consists of at least five cam discs with a mutual angle of position of the cooperating discs of 45° and with a clockwise direction of inclination of the apparent helix of the successive disc ridges.

Ślimak wytłaczarki według wynalazku wyposażony w kierunku osiowego przepływu tworzywa polimerowego w strefy: zasilania o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, sprężania, uplastyczniania, rozprężania, mieszania, odgazowania oraz ujednorodniania i dozowania charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzony w: strefę zasilania o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę pierwszego sprężania o długości 7-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę intensywnego uplastyczniania o długości 1,5-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę pierwszego rozprężania o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę drugiego sprężania o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę mieszania o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę drugiego rozprężania o długości przynajmniej 1-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę odgazowania swobodnego o długości przynajmniej 1-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę trzeciego sprężania o długości przynajmniej 1-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę intensywnego mieszania o długości przynajmniej połowy średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka i strefę dozowania o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka. W strefie intensywnego uplastycznia znajdują się trzy segmenty ugniatające, z których pierwszy segment składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, zaś drugi segment ugniatający składa się z minimum trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, a trzeci segment składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o lewym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, natomiast w pierwszej strefie mieszania usytuowane są najmniej trzy segmenty ugniatające, z których pierwszy segment składa się z nie mniej niż czterech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, zaś drugi segment ugniatający składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, a trzeci segment składa się z nie mniej niż pięciu tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o lewym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów. Strefa intensywnego mieszania posiada co najmniej jeden segment, zawierający co najmniej dwa elementy tarczowe, nacinane o odległości przesunięcia wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącej co najmniej 1/40 średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka.The extruder screw according to the invention is equipped in the direction of the axial flow of the polymer material into the zones: feeding with a length of at least 3 times the nominal diameter D of the working part of the screw, compression, plasticization, expansion, mixing, degassing and homogenization and dosing, is characterized in that it is provided with: a feeding zone with a length of at least 3 times the nominal diameter D of the working part of the screw, a first compression zone with a length of 7 times the nominal diameter D of the working part of the screw, an intensive plasticization zone with a length of 1.5 times the nominal diameter D of the working part of the screw, a first expansion zone with a length of at least 2 times the nominal diameter D of the working part of the screw, a second compression zone with a length of at least 2 times the nominal diameter D of the working part of the screw, a mixing zone with a length of at least 2 times the nominal diameter D of the working part of the screw, a second expansion zone with a length of at least 1 times the nominal diameter D of the working part of the screw, a free degassing zone with a length of at least 1 times the nominal diameter D of the working part of the screw, a third compression zone with a length of at least 1 times the nominal diameter D of the working part of the screw, an intensive mixing zone with a length of at least half the nominal diameter D of the working part of the screw and a dosing zone with a length of at least 3 times the nominal diameter D of the working part of the screw. In the intensive plasticization zone there are three kneading segments, of which the first segment consists of no less than three cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 45° and with a right-hand direction of inclination of the apparent helix of the successive disc crests, while the second kneading segment consists of at least three cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 90° and with a neutral direction of inclination of the apparent helix of the successive disc crests, and the third segment consists of no less than three cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 45° and with a left-hand direction of inclination of the apparent helix of the successive disc crests, while in the first mixing zone there are at least three kneading segments, of which the first segment consists of no less than four cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 45° and with a right-hand direction of inclination of the apparent helix of the successive disc crests, and the second kneading segment consists of of no less than three cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 90° and with a neutral direction of inclination of the apparent helix of the successive disc crests, and the third segment consists of no less than five cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 45° and with a left-hand direction of inclination of the apparent helix of the successive disc crests. The intensive mixing zone has at least one segment containing at least two disc elements, cut with a distance of shift in the mutual position of the cooperating discs of at least 1/40 of the nominal diameter D of the working part of the screw.

Takie funkcjonalne skojarzenie przedstawionych w opisie istoty wynalazku środków technicznych każdego ze ślimaków wytłaczarki okazało się dać nowy i nieoczywisty efekt techniczny przejawiający się w uzyskaniu korzystnego przebiegu procesu wytłaczania, mając na uwadze zapewnienie zarówno odpowiedniego stopnia wymieszania skrobi roślinnej z dodatkami i modyfikatorami, nieodzownego w celu odpowiedniej plastyfikacji suchej skrobi, oraz wymaganego czasu przebywania i odpowiedniej ekspozycji temperaturowej mieszaniny w układzie uplastyczniającym w trakcie wytwarzania. Na przebieg procesu wytwarzania kompozycji materiałów organicznych z dodatkami istotny wpływ mają zależne od siebie wielkości charakteryzujące warunki jakim poddawana jest mieszanina, w tym temperatura, naprężenie ściskające wynikające ze sprężania, wspólnie regulujące zawartość wilgoci w mieszaninie, a ponadto prędkość i siła ścinania, indukujące naprężenia ścinające, prędkości ścinania, czas przebywania mieszaniny podczas jej przepływu w układzie uplastyczniającym. Natomiast na wartość naprężenia ścinającego w tworzywie istotny wpływ ma zwłaszcza profil geometryczny ślimaków, w tym stopień wypełnienia poszczególnych kanałów segmentów ślimaków, zwłaszcza segmentów ugniatających strefy mieszania, jak również prędkość obrotowa ślimaków.This functional combination of the technical means presented in the description of the invention for each of the extruder screws proved to provide a new and unobvious technical effect, manifesting itself in achieving a favorable course of the extrusion process, taking into account both the appropriate degree of mixing of the plant starch with additives and modifiers, essential for proper plasticization of dry starch, as well as the required residence time and appropriate temperature exposure of the mixture in the plasticizing system during production. The course of the process of producing a composition of organic materials with additives is significantly influenced by interdependent variables characterizing the conditions to which the mixture is subjected, including temperature, compressive stress resulting from compression, which jointly regulates the moisture content in the mixture, and also the shear speed and force, which induce shear stress, shear rates, and the residence time of the mixture during its flow in the plasticizing system. The value of the shear stress in the material is significantly influenced by the geometric profile of the screws, including the degree of filling of the individual channels of the screw segments, especially the segments kneading the mixing zone, as well as the rotational speed of the screws.

Przedmiot wynalazku nie ograniczając jego zakresu jest uwidoczniony na przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schematyczną konfigurację jednego ze ślimaków układu uplastyczniającego wytłaczarki dwuślimakowej, gdzie skośnie zakreskowane elementy służą do oznaczenia segmentów transportujących, a segmenty zawierające elementy prostokątne to segmenty ugniatające poprzeczne do czoła segmentu, zaś brzegi prostokątów wskazują grzbiety krzywek, ponadto prostokąty z wpisanymi w nie krzywymi o kształcie quasi- sinusoidalnym oznaczają nacinane tarczki elementów intensywnie mieszających, natomiast powyżej ślimaka jest uwidoczniona schematycznie górna powierzchnia cylindra wytłaczarki, zaś Fig. 2 przedstawia układ dwóch zazębiających się ślimaków wytłaczarki współbieżnej w widoku z góry.The subject of the invention, without limiting its scope, is illustrated in an example embodiment in the drawing, where Fig. 1 shows a schematic configuration of one of the screws of the plasticizing system of a twin-screw extruder, where the diagonally hatched elements are used to mark the transporting segments, and the segments containing rectangular elements are kneading segments transverse to the segment front, while the edges of the rectangles indicate the cam crests, furthermore, the rectangles with quasi-sinusoidal curves inscribed in them indicate the cut discs of the intensively mixing elements, while above the screw the upper surface of the extruder barrel is schematically shown, and Fig. 2 shows the system of two interlocking screws of the co-rotating extruder in a top view.

Każdy z zazębiających się ze ślimaków 2 obrotowo umieszczonych osiowo w cylindrze 1 nieuwidocznionego na rysunku układu uplastyczniającego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej jest o średnicy D = 20 mm i długości roboczej = 40 średnic D = 800 mm. Cylinder 1 wytłaczarki zawiera otwór dozowania składników 14 przynależny do strefy zasilania 3 ślimaków 2 oraz otwory odgazowania 15, 16 i 17. Każdy ślimak 2 wytłaczarki wyposażony w kierunku osiowego przepływu tworzywa polimerowego jest zaopatrzony w strefę zasilania 3 o długości 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej każdego ślimaka 2, strefę pierwszego sprężania 4 o długości 7D, strefę intensywnego uplastyczniania 5 o długości 1,5D, strefę pierwszego rozprężania 6 o długości 4D, strefę drugiego sprężania 7 o długości 4D, strefę mieszania 8 o długości 4D, strefę drugiego rozprężania 9 o długości 2D, strefę odgazowania swobodnego 10 o długości 1D, strefę trzeciego sprężania 11 o długości 1D, strefę intensywnego mieszania 12 o długości 1D i strefę dozowania 13 o długości 3D. Strefa intensywnego uplastycznia 5 znajduje się w odległości 14D od początku każdego ślimaka 2, to jest od początku strefy zasilania 3. W strefie 5 znajdują się trzy segmenty ugniatające. Pierwszy segment to segment ugniatający o pięciu tarczach krzywkowych oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45°, o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Drugi segment znajdujący się w tej strefie to segment o trzech tarczach krzywkowych i o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Trzeci segment składa się z pięciu tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o lewym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Strefa mieszania 8 siłami ugniatającymi jest usytuowana w odległości 24,5D od początku każdego ślimaka 2, to jest od początku strefy zasilania 3. W strefie tej są usytuowane trzy segmenty ugniatające. Pierwszy segment ugniatający to segment o pięciu tarczach krzywkowych oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45° i o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Drugi segment ugniatający to segment o trzech tarczach krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Trzeci segment składa się z pięciu tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o lewym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Strefa intensywnego mieszania 12 jest w odległości 36D od początku każdego ślimaka 2, to jest od początku strefy zasilania 3. Strefa 12 posiada jeden segment, zawierający, trzy nacinane elementy tarczowe o odległości przesunięcia wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącej 1/25D. Proces wytłaczania prowadzi się w przy prędkości obrotowej ślimaków 250 obr./min. w temperaturze 70-90°C, w której następuje ujednorodnienie i uplastycznienie pod wpływem działania sił ścinających i temperatury przemieszczanej osiowo wzdłuż stref od 3 do 12 ślimaków 2-kompozycji, zwłaszcza skrobi ziemniaczanej lub kukurydzianej, każdej z dodatkami. Tak zhomogenizowana i uplastyczniona kompozycja zostaje przetłoczona przez strefę dozowania 13 do nieuwidocznionej na rysunku, zespolonej z tą strefą głowicy wytłaczarek tej otworowej, formującej wyrób w postaci żyłek (pręcików), po czym po ich schłodzeniu wytwarza się znanym sposobem spieniony granulat, który można wykorzystać jako nośnik liofilizatów bakteryjnych w postaci stałej.Each of the interlocking screws 2 rotatably placed axially in the cylinder 1 of the plasticizing system of the co-rotating twin-screw extruder, not shown in the drawing, has a diameter D = 20 mm and a working length = 40 diameters D = 800 mm. The extruder cylinder 1 comprises a component dosing opening 14 belonging to the feed zone 3 of the screws 2 and degassing openings 15, 16 and 17. Each extruder screw 2 equipped in the direction of the axial flow of the polymer material is provided with a feed zone 3 having a length 3 times the nominal diameter D of the working part of each screw 2, a first compression zone 4 having a length of 7D, an intensive plasticization zone 5 having a length of 1.5D, a first expansion zone 6 having a length of 4D, a second compression zone 7 having a length of 4D, a mixing zone 8 having a length of 4D, a second expansion zone 9 having a length of 2D, a free degassing zone 10 having a length of 1D, a third compression zone 11 having a length of 1D, an intensive mixing zone 12 having a length of 1D and a dosing zone 13 having a length of 3D. The intensive plasticization zone 5 is located at a distance of 14D from the beginning of each screw 2, i.e., from the beginning of feed zone 3. Zone 5 contains three kneading segments. The first segment is a kneading segment with five cam discs and a mutual angle of 45° between the mating cam discs, with a right-handed apparent helix inclination of the successive disc crests. The second segment located in this zone is a segment with three cam discs and a mutual angle of 90° between the mating cam discs and a neutral apparent helix inclination of the successive disc crests. The third segment consists of five cam discs with a mutual angle of 45° between the mating discs and a left-handed apparent helix inclination of the successive disc crests. The mixing zone with 8 kneading forces is located at a distance of 24.5D from the beginning of each screw 2, i.e., from the beginning of feed zone 3. Three kneading segments are located in this zone. The first kneading segment is a segment with five cam discs, with a mutual angle of 45° between the mating cam discs and a right-handed inclination of the apparent helix of the successive disc ridges. The second kneading segment is a segment with three cam discs, with a mutual angle of 90° between the mating cam discs and a neutral direction of the apparent helix of the successive disc ridges. The third segment consists of five cam discs, with a mutual angle of 45° between the mating discs and a left-handed inclination of the apparent helix of the successive disc ridges. The intensive mixing zone 12 is at a distance of 36D from the beginning of each screw 2, i.e. from the beginning of the feed zone 3. Zone 12 has one segment containing three notched disc elements with a mutual offset distance of the cooperating discs of 1/25D. The extrusion process is carried out at a screw rotation speed of 250 rpm at a temperature of 70-90°C, at which homogenization and plasticization occur under the influence of shear forces and temperature of the composition moved axially along zones from 3 to 12 of screws 2, especially potato or corn starch, each with additives. The composition thus homogenized and plasticized is pressed through the dosing zone 13 into the extruder head (not shown in the drawing) integrated with this zone, the hole one, which forms the product in the form of strands (rods), and then, after cooling them, foamed granulate is produced in a known manner, which can be used as a carrier for bacterial lyophilisates in solid form.

Przy użyciu układu uplastyczniającego wytłaczarki z tak wykonanymi ślimakami 2 według przedmiotowego wynalazku, otrzymany granulat do wytwarzania nośników liofilizatów bakteryjnych charakteryzuje się wymaganym stopniem dyspersji i dystrybucji fazy rozproszonej dodatkowych komponentów jak: wspomagające alkohole polihydroksylowe, tłuszcze, azotowe pochodne kwasu węglowego, substancje mineralne i organiczną materię poprodukcyjną z przemysłu olejarskiego i kawowego w matrycy skrobiowej, ziemniaczanej lub kukurydzianej.By using the plasticizing system of the extruder with screws 2 made in this way according to the present invention, the obtained granulate for the production of carriers for bacterial lyophilisates is characterized by the required degree of dispersion and distribution of the dispersed phase of additional components such as: supporting polyhydroxyl alcohols, fats, nitrogen derivatives of carbonic acid, mineral substances and organic post-production matter from the oil and coffee industry in a starch, potato or corn matrix.

Schematycznie uwidocznione na Fig. 1 otwory odgazowujące 15 i 16 cylindra wytłaczarki 1 przynależne odpowiednio do stref 4 i 7 ślimaków 2 wytłaczarki, w trakcie procesu wytwarzania kompozycji skrobiowej są zaślepione, poza otworem 17 odgazowującym w strefie odgazowania swobodnego 10 ślimaków 2. W przypadku, w którymi zawartość wilgoci w składnikach kompozycji jest za duża, przez co następuje wzrost ciśnienia i temperatury powodujący uwalnianie się związków lotnych z tworzywa polimerowego, a więc powstawanie pary wydostającej się wraz z wytłoczyną z głowicy wytłaczarskiej, oczywistym jest, że w tym przypadku, otwory odgazowania 15 i 16 cylindra 1 nie będą zaślepiane w trakcie procesu wytłaczania kompozycji skrobiowej.The degassing holes 15 and 16 of the extruder barrel 1, schematically shown in Fig. 1 and belonging to zones 4 and 7 of the extruder screws 2, respectively, are plugged during the starch composition production process, except for the degassing hole 17 in the free degassing zone 10 of the screws 2. In the case where the moisture content in the composition components is too high, which results in an increase in pressure and temperature causing the release of volatile compounds from the polymer material, and thus the formation of steam escaping together with the extrudate from the extrusion head, it is obvious that in this case the degassing holes 15 and 16 of the barrel 1 will not be plugged during the starch composition extrusion process.

Claims

1. An extruder screw according to the invention, equipped in the direction of axial flow of polymeric material into zones: feeding with a length of at least 3 times the nominal diameter D of the working part of the screw, compression, plasticization, expansion, mixing with kneading forces, degassing and homogenization and dosing, characterized in that it is provided with: a feeding zone (3) with a length of at least 3 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), a first compression zone (4) with a length of 7 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), an intensive plasticization zone (5) with a length of 1.5 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), a first expansion zone (6) with a length of at least 2 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), a second compression zone (7) with a length of at least 2 times the nominal diameter D of the free part (10) with a length of at least 1 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), a mixing zone (8) with a length of at least twice the nominal diameter D of the working part of the screw (2), a second expansion zone (9) with a length of at least 1 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), a degassing zone of the screw (2), a third compression zone (11) with a length of at least 1 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), an intensive mixing zone (12) with a length of at least half the nominal diameter D of the working part of the screw (2) and a dosing zone (13) with a length of at least 3 times the nominal diameter D of the working part of the screw (2), wherein the intensive plasticization zone (5) comprises three kneading segments; of which the first segment consists of no less than three cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 45° and with a right-hand direction of inclination of the apparent helix of the successive disc crests, and the second kneading segment consists of at least three cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 90° and with a neutral direction of inclination of the apparent helix of the successive disc crests, and the third segment consists of no less than three cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 45° and with a left-hand direction of inclination of the apparent helix of the successive disc crests, while in the first mixing zone (8) there are at least three kneading segments, of which the first segment consists of no less than four cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 45° and with a right-hand direction of inclination of the apparent helix of the successive disc crests, and the second kneading segment consists of no less than three cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 90° and a neutral direction of inclination of the apparent helix of the subsequent disc crests, and the third segment consists of no less than five cam discs with an angle of mutual position of the cooperating discs of 45° and a left direction of inclination of the apparent helix of the subsequent disc crests, while the intensive mixing zone (12) has at least one segment containing at least two slotted disc elements with a distance of shift of the mutual position of the cooperating discs of at least 1/40 of the nominal diameter D of the working part of the screw (2).