Экструдер для переработки биологических материалов

Техническое решение относится к области обработки материалов давлением и может быть использовано при переработке биологических материалов с получением качественной продукции.
Известен экструдер для переработки термопластов (патент UA №5779, опубл. 15.03.2005, Бюл. №3), выбранный в качестве прототипа. Экструдер содержит корпус, захватное устройство, шнек, зону питания, зону сжатия, которая состоит из барьерной секции и секции декомпрессии, зону дозирования, выполненную из последовательных конической и цилиндрической секции.
Недостатком известной конструкции является то, что в случае переработки биологических материалов, состоящих из вторичного, первичного биологического сырья, наполнителей, красителей и других компонентов, необходимых для биологических материалов (биологическая смесь) необходим комплект дорогостоящего оборудования для предварительной подготовки исходного сырья (измельчители, смесители, пресса, термоустановки). Использование же напрямую неподготовленного предварительного сырья для известной конструкции не дает хорошего качества получаемых вторичных изделий из-за недостаточных смесительных способностей конструкции.
Задачей технического решения является усовершенствование экструдера за счет новой конструкция шнека в зоне дозирования.
Сущность технического решения: экструдер для переработки биологических материалов, включающий корпус, состоящий из зоны питания, зоны сжатия, зоны дозирования, захватное устройство, шнек, выполненный сборным, в зоне питания шнек выполнен в виде конической секции, в зоне сжатия в виде последовательно расположенных конической и цилиндрической секции, причем в зоне дозирования шнек выполнен из двух последовательно расположенных секции декомпрессии и смешивающей секции с коническими зубцеобразными лопастями смешивания, причем геометрия их выполнена в виде треугольной формы. Ширина и высота треугольных зубьев лопасти равна 0,2 диаметра шнека. Корпус в смешивающей секции имеет прямоугольные пазы, расположенные на равном расстоянии друг от друга вдоль корпуса. Ширина и высота прямоугольных пазов корпуса равна 0,2 диаметра шнека.
При меньшей высоте и ширине лопастей и пазов корпуса не обеспечивается равномерное движение крупных фракций биологических материалов, а при большей высоте и ширине лопастей не обеспечивается создание необходимого давления в экструдере, что затруднит продвижение смеси и равномерное перемешивание мелких фракций. Использование конических зубцеобразных лопастей смешивания обеспечивает качественное смешивание растительного и косточкового сырья за счет создания дополнительного давления между лопастями и корпусом.
Общими с прототипом признаками являются:
корпус, состоящий из зоны питания, зоны сжатия, зоны дозирования,
захватное устройство,
шнек, выполненный сборным,
в зоне питания шнек выполнен в виде конической секции,
в зоне сжатия шнек выполнен в виде последовательно расположенных конической и цилиндрической секции.
Отличительными признаками устройства являются:
в смешивающей секции зоны дозирования шнек выполнен с коническими зубцеобразными лопастями смешивания, причем геометрия их выполнена в виде треугольной формы,
ширина и высота треугольных зубьев лопасти равна 0,2 диаметра шнека,
лопасти расположены на равном расстоянии друг от друга,
лопасти размещены под углом 45 градусов к винту,
корпус в смешивающей секции зоны дозирования имеет прямоугольные пазы, расположенные на равном расстоянии друг от друга вдоль корпуса, ширина и высота прямоугольных пазов корпуса равна 0,2 диаметра шнека.
Использование заявленного экструдера при переработке биологических смесей позволяет сочетать подготовительные операции (измельчение, наполнение, прессование, смешивание) и операцию получения новых качественных изделий методом экструзии.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства.
На фиг. 2 представлена смешивающая секция устройства.
Экструдер для переработки биологических материалов (фиг. 1) содержит корпус 1, захватное устройство 2, шнек 3, выполненный в виде сборной конструкции. Корпус состоит из зоны питания 4, зоны сжатия 5, зоны дозирования 6. В зоне питания 4 шнек выполнен в виде конической секции. В зоне сжатия 5 шнек состоит из конической секции 7 и цилиндрической секции 8. В зоне дозирования 6 шнек выполнен из двух последовательно расположенных секции декомпрессии 9 и смешивающей 10 секции. На (фиг. 2) представлена смешивающая секция 10, содержащая конические зубцеобразные лопасти смешивания 11 треугольной формы, размещенные под углом 45 градусов к винту 12 на равном расстоянии друг от друга, при этом смесь биологических материалов переходит из входного канала с низкими сдвиговыми деформациями 13 между корпусом, имеющем прямоугольные пазы 14, расположенные на равном расстоянии друг от друга вдоль корпуса, и наружной боковой частью зубцеобразной лопасти, в выходной канал с высокими сдвиговыми деформациями 15 между корпусом и внутренней боковой частью зубцеобразной лопасти через зазор 16 между корпусом и верхней частью лопасти. Выполнение лопастей смешивания треугольной формы в сравнении с другими формами лопастей смешивания обеспечивает более качественное смешивание микрочастиц компонентов путем создания дополнительного сжатия состава смеси в пределах допустимых сдвиговых деформаций.
Экструдер для переработки биологических материалов работает следующим образом (фиг. 1).
Различные биологические материалы подаются отдельными дозаторами в захватное устройство 2, захватывается шнеком 3, который вращается в корпусе 1, в твердом виде транспортируются, смешиваются, и уплотняются в зоне питания 4, потом в зоне сжатия 5 в конической секции 7 происходит создание давления и продвижение биологической смеси в цилиндрической секции 8 зоны сжатия 5, коническая секция 9 зоны дозирования 6 определяет величину и стабильность давления и производительности, которые развивает экструдер, смешивающая секция 10 зоны дозирования 6 с коническими зубцеобразными лопастями смешивания, причем геометрия их выполнена в виде треугольной формы 11, а корпус имеет прямоугольные пазы, обеспечивает равномерное смешивание компонентов.
В секции 8 через выходной канал 17 происходит удаление легколетучих соединений, которые содержатся в биологических материалах.
Пример. При диаметре шнека 20 мм высота и ширина треугольных зубцеобразных лопастей составляет 4 мм, ширина и высота прямоугольных пазов корпуса составляет 4 мм. Использование заявленного экструдера при переработке биологических смесей позволяет сочетать подготовительные операции (измельчение, наполнение, смешивание, прессование) и операцию получения новых качественных изделий и материалов методом экструзии.