Пристрій для виготовлення харчового екструдованого продукту з наповнювачем

1. Пристрій для виготовлення харчового екструдованого продукту з наповнювачем, що містить випускну матрицю, виконану з накопичувальною камерою і фільєрою для випресування екструдату, розділову матрицю, установлену перед випускною матрицею і сполучену з останньою за допомогою посадкових поверхонь, ін'єктор, закріплений у розділовій матриці з радіальним зміщенням відносно осі пристрою, і живильний канал для подачі наповнювача, сполучений з ін'єктором, який відрізняється тим, що розділова матриця в передній частині виконана з осьовим посадковим стрижнем, пропущеним через осьовий отвір, виконаний у випускній матриці, накопичувальна камера і фільєра виконані по осі ін'єктора, живильний канал виконаний у посадковому стрижні випускної матриці і сполучений з ін'єктором радіальним перепускним каналом, виконаним у розділовій матриці, а на задній торцевій частині випускної матриці виконані обвідний паз, розташований по дузі окружності, і сполучний паз, розташований по хорді, що проходить перпендикулярно осі накопичувальної камери і фільєри, при цьому обвідний і сполучний пази сполучені між собою, з накопичувальною камерою і фільєрою. 2. Пристрій для виготовлення харчового екструдованого продукту з наповнювачем за п. 1, який відрізняється тим, що посадковий стрижень розділової матриці виконаний із зовнішнім різьбленням і скріплений з випускною матрицею за допомогою гайки. 2 (19) 1 3 Винахід відноситься до харчової промисловості, а саме до устаткування для екструзійного формування спучених зернових продуктів у вигляді трубочок, подушечок і інших виробів з наповнювачем методом коекструзії з кукурудзи, рису чи інших злаків і може бути використаний в екструзійних голівках екструдінг-пресів. З рівня техніки відомий пристрій для виготовлення харчового екструдованого продукту з наповнювачем, що містить випускну матрицю, виконану з осьовою фільєрою для випресування екструдату, а також ін'єктор, виконаний у вигляді трубки, пропущеної через фільєру випускної матриці і постаченої коліном для подачі наповнювача, що представляє собою живильний канал [“Пристрій для виготовлення харчового екструдованого продукту з начинкою”, RU, патент№2137369, С1, 6МПК А23С9/06, 11/16, 3/04, А23Р 1/12, дата подачі заявки 28.07.1997, дата публікації патенту 20.09.1999, аналог]. Недоліком цього пристрою є недосконалість його конструкції, викликана тим, що коліно ін'єктора для подачі наповнювача розташовано у фільєрі випускної матриці радіально і частково перекриває її. У результаті такого компонування коліна ін'єктора порушується суцільність потоку пластифікованого трубчастого екструдату, що випресується через фільєру. Це приводить до поганого змикання пластифікованого екструдату в цьому місці, зниженню міцності стінки одержуваної трубочки, видавлюванню через неї наповнювача і погіршенню споживчих властивостей харчового екструдованого продукту з наповнювачем. З рівня техніки відомий найбільш близький до винаходу по призначенню, кількості загальних ознак і результату, що досягається, пристрій для виготовлення харчового екструдованого продукту з наповнювачем, що містить випускну матрицю, виконану з накопичувальною камерою і фільєрою для випресування екструдату, розділову матрицю, установлену перед випускною матрицею і сполучену з останньою за допомогою посадкових поверхонь, ін'єктор, закріплений у розділовій матриці з радіальним зміщенням щодо осі пристрою, і живильний канал для подачі наповнювача, сполучений з ін'єктором [“Формуючий вузол пресаекструдера”, RU, патент №2132277, С1, 6МПК В29С47/12, В30В11/12, дата подачі заявки 26.03.1996, дата публікації патенту 27.06.1999, найбільш близький аналог-прототип]. Розділова матриця має подовжні перепускні канали, виконані у вигляді отворів, розташованих паралельно її осі. Накопичувальна камера випускної матриці має циліндричну форму. Живильний канал для подачі наповнювача розташований між подовжніми перепускними каналами, через які відбувається екструзія пластифікованого екструдату. Цей пристрій має удосконалену конструкцію і 77541 4 компонування в порівнянні з аналогом, тому що живильний канал для подачі наповнювача не перетинає потоки екструдату, що випресується через подовжні перепускні канали розділової матриці. Однак і цей пристрій має суттєві недоліки конструкції. Так, виконання подовжніх перепускних каналів у вигляді отворів, розташованих паралельно осі розділової матриці, не забезпечує концентрацію рівнобіжних окремих потоків (джгутів) пластифікованого продукту, що автономно надходять у накопичувальну камеру, й утрудняє надійне їхнє змикання в трубчасту оболонку при випресуванні через фільєру випускної матриці. При цьому сама накопичувальна камера має циліндричну форму, що також не сприяє концентрації рівнобіжних окремих потоків пластифікованого продукту, що автономно надходять у накопичувальну камеру і створення на вході у фільєру випускної матриці однорідної маси. Через це стінки готової трубочки в місцях змикання згаданих окремих потоків пластифікованого продукту мають пухку не міцну структуру, що приводить до видавлювання через неї наповнювача і погіршенню споживчих властивостей харчового екструдованого продукту з наповнювачем. Технічною задачею, на рішення якої спрямований винахід, є, шляхом удосконалення конструкції розділової і випускної матриць, поліпшення компонування накопичувальної камери, фільєри і живильного каналу, забезпечити подачу пластифікованого продукту до накопичувальної камери і фільєри, а наповнювача до ін'єктору потоками, що сходяться, для утворення на виході фільєри випускної матриці однорідної маси пластифікованого продукту з наповнювачем усередині. Технічним результатом, що досягається при використанні винаходу, є підвищення міцності стінки самої трубочки і виключення видавлювання через неї наповнювача, що суттєво підвищує споживчі властивості харчового екструдованого продукту з наповнювачем. Поставлена технічна задача вирішується тим, що у пристрої для виготовлення харчового екструдованого продукту з наповнювачем, що містить випускну матрицю, виконану з накопичувальною камерою і фільєрою для випресування екструдату, розділову матрицю, установлену перед випускною матрицею і сполучену з останньою за допомогою посадкових поверхонь, ін'єктор, закріплений у розділовій матриці з радіальним зміщенням щодо осі пристрою, і живильний канал для подачі наповнювача, сполучений з ін'єктором, згідно винаходу, розділова матриця в передній частині виконана з осьовим посадковим стрижнем, пропущеним через осьовий отвір, виконаний у випускній матриці, накопичувальна камера і фільєра виконані по осі ін'єктора, живильний канал виконаний у посадковому стрижні випускної матриці і сполучений з ін'єктором радіальним пе 5 77541 6 репускним каналом, виконаним у розділовій ри, фільєри і живильного каналу досягається матриці, а на задній торцевій частині випускної концентрація перед фільєрою випускної матриці матриці виконані обвідний паз, розташований по однорідної маси пластифікованого продукту з надузі окружності, і сполучний паз, розташований по повнювачем усередині, утворення міцної структухорді, що проходить перпендикулярно осі ри екструдуємої трубочки, здатної не пропускати накопичувальної камери і фільєри, при цьому назовні подаваємий через ін'єктор наповнювач, що обвідний і сполучний пази сполучені між собою, з суттєво поліпшує споживчі властивості харчового накопичувальною камерою і фільєрою. екструдованого продукту з наповнювачем Приведені ознаки винаходу є суттєвими, тому Пристрій має й інші відмітні ознаки, що доповщо в сукупності достатні для рішення технічної нюють і характеризують винахід в окремих випадзадачі і досягнення технічного результату, а кожках його виконання і використовуються для ний окремо необхідний для ідентифікації приполіпшення його технічних властивостей. строю, що заявляється. У пристрої для виготовлення харчового екстЦя сукупність загальних і відмітних від проторудованого продукту з наповнювачем, згідно винатипу суттєвих ознак, якими характеризується удоходу, посадковий стрижень розділової матриці сконалений пристрій, невідома з рівня техніки, є виконаний із зовнішнім різьбленням і скріплений з новою і достатньою для усіх випадків, на які випускною матрицею за допомогою гайки. поширюється обсяг правового захисту. За рахунок цього забезпечується надійне Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю кріплення розділової і випускної матриць між сосуттєвих ознак пристрою, у тому числі відмітних бою. при їхній взаємодії з загальними ознаками, у У пристрої для виготовлення харчового екстрішенні поставленої технічної задачі і досягненні рудованого продукту з наповнювачем, згідно винатехнічного результату, полягає в наступному. ходу, обвідний паз випускної матриці виконаний з Виконання розділової матриці в передній направляючим виступом трапецієподібної форми, частині з осьовим посадковим стрижнем, пропусиметрично розташованим у площині, що прохощеним через осьовий отвір, виконаний у випускній дить через вісь пристрою і вісь накопичувальної матриці, забезпечує поліпшене компонування і камери, менша основа якого примикає до надійне центрування випускної і розділової матнакопичувальної камери знизу. риць по осі пристрою. Направляючий виступ забезпечує подачу Виконання накопичувальної камери і фільєри пластифікованого продукту по сполучному пазу з по осі ін'єктора, забезпечує подачу двох сторін з найменшими гідродинамічними втрапластифікованого продукту в зону ін'єктора тами безпосередньо в накопичувальну камеру і кільцевим потоком, що сходиться в фільєру випускної матриці двома потоками, що накопичувальній камері до фільєри. сходяться. Виконання живильного каналу в посадковому Це сприяє формуванню перед фільєрою стрижні випускної матриці і його зв'язок з випускної матриці однорідної маси згаданого ін'єктором за допомогою радіального перепускного пластифікованого продукту. каналу, виконаного в розділовій матриці, забезпеУ пристрої для виготовлення харчового екстчують подачу наповнювача в доступному місці рудованого продукту з наповнювачем, згідно виначерез осьовий живильний канал у посадковому ходу, у живильному каналі, а також у пропускному стрижні випускної матриці, радіальний перепускканалі розділової матриці встановлені трубки, ний канал розділової матриці в ін'єктор, тобто безвиконані з дерева дуба, бука чи вишні. посередньо усередину кільцевого потоку Установка дерев'яних трубок перешкоджає пластифікованого продукту, що сходиться в пригорянню пластфікованого продукту до їхніх накопичувальній камері. внутрішніх стінок, що запобігає утворенню пробок А виконання на задній торцевій частині у живильному, а також пропускному каналах випускної матриці сполучених між собою обвідного розділової матриці і підвищує надійність роботи паза, розташованого по дузі окружності, і сполучпристрою. ного паза, розташованого по хорді, що проходить У пристрої для виготовлення харчового екстперпендикулярно осі накопичувальної камери і рудованого продукту з наповнювачем, згідно винафільєри, забезпечує подачу пластифікованого ходу, у вихідному кінці перепускного каналу продукту, що нагнітається, від робочого органа розділової матриці встановлена заглушка, шнека по обвідному і сполучному пазах двома закріплена в ньому за допомогою нарізного сполупотоками, що сходяться, у накопичувальну камеру чення. випускної матриці. Установка заглушки забезпечує При цьому, потоки, що сходяться в технологічність виконання перепускного каналу накопичувальній камері випускної матриці, розділової матриці, можливість його чищення при рівномірно розподіляються по всій її внутрішній засміченні і герметичність при експлуатації. поверхні, утворюють суцільний кільцевий потік У пристрої для виготовлення харчового екстпластифікованого продукту, який під тиском рудованого продукту з наповнювачем, згідно винавитісняється через фільєру у вигляді трубочки, ходу, ін'єктор виконаний у вигляді втулки з трубвнутрішня порожнина якої заповнена наповнювакою в передній частині, при цьому втулка виконана чем, що подається з ін'єктора. конусоподібної форми і закріплена в розділовій За рахунок згаданого удосконалення матриці по осі фільєри за допомогою нарізного конструкції розділової і випускної матриць, сполучення. поліпшення компонування накопичувальної камеТаке виконання ін'єктора забезпечує 7 77541 8 співвісність його трубки і фільєри випускної Пристрій для виготовлення харчового екструматриці, а також можливість швидкого його демондованого продукту з наповнювачем тажу у випадку чищення чи заміни. містить (фіг.1-3) випускну матрицю 1 (фіг.1), У пристрої для виготовлення харчового екствиконану з накопичувальною камерою 2 і рудованого продукту з наповнювачем, згідно винафільєрою 3 для випресування екструдату, ходу, кінцева частина трубки ін'єктора пропущена розділову матрицю 4, установлену перед випускчерез фільєру випускної матриці назовні, а ною матрицею 1 і сполучену з останньою за доповідстань від торця кінцевої частини трубки могою посадкових поверхонь 5, 6, ін'єктор 7, ін'єктора до виходу фільєри випускної матриці закріплений у розділовій матриці 4 з радіальним складає 2-7мм, причому трубка в передній частині зсувом щодо осі пристрою, і живильний канал 8 виконана з перепускними отворами в стінці і похидля подачі наповнювача, сполучений з лою торцевою поверхнею, розташованою під госін'єктором 7. трим кутом до подовжньої осі. Випускна матриця 1 приєднана до корпуса 9 і Таке компонування трубки ін'єктора дозволяє циліндра 10 за допомогою накидної гайки 11. одержувати трубочку екструдованого продукту з Усередині циліндра 10 з невеликим кільцевим розширеним внутрішнім каналом для розміщення зазором установлений приводний багатоходовий наповнювача. пресуючий шнек 12 так, що між його торцем і Це забезпечується за рахунок перепаду тисків тильною частиною розділової матриці 4 утворений між внутрішнім тиском пластифікованого продукту зазор. на виході з фільєри випускної матриці й атмоЦиліндр 10 має внутрішню гвинтову канавку 13 сферним тиском. і завантажувальне вікно 14 для подачі зернової Тому діаметр внутрішнього каналу трубочки сировини. екструдованого продукту суттєво збільшується в Розділова матриця 4 у передній частині викопорівнянні з діаметром трубки ін'єктора. нана з осьовим посадковим стрижнем 15, пропуОбраний діапазон значень відстані від торця щеним через осьовий отвір 16, виконаний у кінцевої частини трубки ін'єктора до фільєри випускній матриці 1. випускної матриці є оптимальним і визначений Накопичувальна камера 2 і фільєра 3 виконані дослідним шляхом. по осі ін'єктора 7. Вибір цього значення менше нижньої межі Живильний канал 8 виконаний у посадковому недоцільний, тому що при цьому зменшується стрижні 15 випускної матриці 1 і сполучений з діаметр внутрішнього каналу трубочки екструдоін'єктором 3 радіальним перепускним каналом 17, ваного продукту. виконаним у розділовій матриці 4. Вибір цього значення більше верхньої межі таНа задній торцевій частині випускної матриці 1 кож недоцільний, так при цьому підвищується невиконаний обвідний паз 18 (фіг.2), розташований безпека випадкового ушкодження трубки ін'єктора по дузі окружності, і сполучний паз 19, розташовай утворення ділянки каналу трубочки екструдований по хорді, що проходить перпендикулярно осі ного продукту, не заповненої наповнювачем. накопичувальної камери 2 і фільєри 3. Виконання трубки ін'єктора в кінцевій частині з Обвідний і сполучний пази 18, 19 сполучені перепускними отворами в стінці і похилою торцеміж собою, з накопичувальною камерою 2 і вою поверхнею, розташованою під гострим кутом фільєрою 3. до подовжньої осі, забезпечує надійне, як Посадковий стрижень 15 розділової матриці 4 радіальне, так і осьове випресування наповнювача виконаний із зовнішнім різьбленням і скріплений з в канал трубочки екструдованого продукту на випускною матрицею 1 за допомогою гайки 20. виході з фільєри випускної матриці. Обвідний паз 18 випускної матриці 1 виконаУ пристрої для виготовлення харчового екстний з направляючим виступом 21 трапецієподібної рудованого продукту з наповнювачем, згідно винаформи, симетрично розташованим у площині, що ходу, накопичувальна камера виконана проходить через вісь пристрою і вісь конусоподібної форми. накопичувальної камери 2, менша основа якого Це дозволяє додатково концентрувати примикає до накопичувальної камери 2 знизу. пластифікований продукт у накопичувальній У живильному каналі 8, а також у перепускнокамері і формувати його в однорідну масу на вході му каналі 17 розділової матриці 4 установлені у фільєру, що поліпшує формування стінки трутрубки 22, 23, виконані з дерева дуба, бука чи бочки екструдованого продукту. вишні. З рівня техніки заявником не виявлені У вихідному кінці перепускного каналу 17 рішення, що мають ознаки, які збігаються зі згадарозділової матриці 4 установлена заглушка 24, ними відмітними ознаками пропонованого винахозакріплена в ньому за допомогою нарізного сполуду. чення. Надалі винахід пояснюється докладним опиІн'єктор 7 виконаний у вигляді втулки 25 із сом його конструкції з посиланнями на прикладені трубкою 26 у передній частині, при цьому втулка креслення. 25 виконана конусоподібної форми і закріплена в На фіг.1 зображений пристрій для виготовленрозділовій матриці 4 по осі фільєри 3 за допомоня харчового екструдованого продукту з наповнюгою нарізного сполучення (фіг.3). вачем, загальний вид, поздовжній розріз. Кінцева частина трубки 26 ін'єктора 7 пропуНа фіг.2 зображений розріз А-А на фіг.1. щена через фільєру 3 випускної матриці 1 назовні, На фіг.3 зображений виносний елемент Б на а відстань t від кінця трубки 26 ін'єктора 7 до вихофіг.1. ду фільєри 3 випускної матриці 1 складає 2-7мм. 9 77541 10 Трубка 26 у передній частині виконана з перерез втулку 25 і осьовий отвір, а також перепускні пускними отворами 27 у стінці і похилою торцевою отвори 27 трубки 26 надходить усередину трубочповерхнею 28, розташованою під гострим кутом а ки зернового продукту, у результаті чого до подовжньої осі. відбувається одержання харчового екструдованоНакопичувальна камера 2 випускної матриці 1 го продукту з наповнювачем. виконана конусоподібної форми. Таке виконання трубки 26 ін'єктора 7 дозволяє Пристрій працює наступним чином. одержувати трубочку екструдованого продукту з Перед запуском пристрою здійснюється розширеним внутрішнім каналом для розміщення попереднє нагрівання циліндра 10 і шнека 12 до наповнювача. температури 120-150°. Це забезпечується за рахунок перепаду тисків Зернова сировина з завантажувального бунміж внутрішнім тиском пластифікованого продукту кера (на кресленнях не показаний), наприклад на виході з фільєри 3 випускної матриці 1 і атмокрупа кукурудзи чи рису, з вологістю 15,0-17,0% сферним тиском. надходить через завантажувальне вікно 14 у роТому діаметр внутрішнього каналу трубочки бочу камеру циліндра 10 на шнек 12 (фіг.1). екструдованого продукту суттєво збільшується в У робочій камері циліндра 10 зернова сировипорівнянні з діаметром трубки 26 ін'єктора 7. на захоплюється шнеком 12 і транспортується у Виконання трубки 26 ін'єктора 7 у кінцевій бік розділової матриці 4. частині з перепускними отворами 27 у стінці і поУнаслідок малого кільцевого зазору між хилою торцевою поверхнею 28, розташованою під циліндром 10 і шнеком 12 і виникаючих сил тертя гострим кутом а до подовжньої осі забезпечує відбувається стиснення, здрібнювання і осьове і радіальне випресування наповнювача в розігрівання зернової сировини до температури канал трубочки екструдованого продукту на виході 160-170°. з фільєри 3 випускної матриці 1. Нагрівання зернової сировини в момент запусНадалі харчовий екструдований продукт із наку пристрою відбувається за рахунок повнювачем за допомогою механізму різання (на теплопередачі від попередньо нагрітих циліндра кресленнях не показаний) розплющується в місцях 10 і шнека 12, а надалі при входженні пристрою в різання і розрізається на товарні трубочки чи постійкий режим роботи - у результаті виділення тедушечки з одночасним здавлюванням їхніх кінців пла, яке викликається силами тертя між продукдля запобігання витікання наповнювача, том, циліндром 10 і шнеком 12. упаковується в тару і надходить споживачу. Під впливом високої температури, вологи і Таким чином, шляхом удосконалення тиску крупа зернової сировини перетворюється в конструкції розділової і випускної матриць 4, 1, пластифіковану масу, що шнеком 12 подається до поліпшення компонування накопичувальної камепериферії розділової матриці 4. ри 2, фільєри 3 і живильного каналу 8, забезпечуПід дією високого тиску, який створюється ється надійна подача пластифікованого продукту шнеком 12, пластифікована маса упресовується і до накопичувальної камери 2 і фільєри 3, а наповпо обвідному пазу 18, сполучному пазу 19 і бічним нювача до ін'єктору 7 потоками, що сходяться, для похилим поверхням направляючого виступу 21 утворення на виході фільєри 3 випускні матриці 1 двома потоками надходить до накопичувальної однорідної маси пластифікованого продукту з накамери 2 і рівномірно розподіляється по всій її повнювачем усередині, що і є поставленою технічвнутрішній поверхні. ною задачею, на рішення якої спрямований винаПри цьому в накопичувальній камері 2 хід. утворюється кільцевий потік пластифікованого За рахунок рішення поставленої технічної продукту, який обмежується зсередини задачі досягається підвищення міцності стінки конусоподібною втулкою 25 і трубкою 26 ін'єктора самої трубочки і виключається видавлювання че7. рез неї наповнювача, що суттєво підвищує За рахунок цього досягається концентрація споживчі властивості харчового екструдованого перед фільєрою 3 випускної матриці 1 однорідної продукту з наповнювачем і є тим технічним репластифікованої маси зернового продукту. зультатом, що досягається при використанні винаНадалі пластифікована маса зернового проходу. дукту випресується через фільєру 3 випускної Пристрій має промислову придатність и може матриці 1 у вигляді трубочки, “вибухає” від перебути багаторазово виготовлений смисловим спопаду тисків і здобуває пористу структуру. собом на будь-якім машинобудівному підприємстві Одночасно через живильний канал 8 і перепуз використанням універсального устаткування, скний канал 17 подають розігрітий до температури сучасної технології, а також існуючих матеріалів і 50-60° наповнювач - начинку (наприклад, шококомплектуючих виробів. ладну чи кондитерську глазур) у ін'єктор 7, що че 11 77541 12 Перелік позначень Позначення 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Найменування Випускна матриця Накопичувальна камера Фільєра Розділова матриця Посадкова поверхня Посадкова поверхня Ін'єктор Живильний канал для подачі наповнювача Корпус Циліндр Накидна гайка Шнек Гвинтова канавка циліндра Завантажувальне вікно для подачі зернової сировини Посадковий стрижень Комп’ютерна верстка М. Клюкін Позначення 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Підписне Найменування Отвір Перепускний канал Обвідний паз Сполучний паз Гайка Направляючий виступ Трубка Трубка Заглушка Втулка ін'єктора Трубка ін'єктора Пропускний отвір трубки ін'єктора Похила торцева поверхня трубки ін'єктора Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601