Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend aufzufassenden Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, wobei

1 eine rein schematische Darstellung der erfindungsgemässen Anlage und des erfindungsgemässen Verfahrens zeigt;

2 eine schematische, teilweise aufgeschnittene Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Anlage zeigt;

3 eine schematische, teilweise aufgeschnittene Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Anlage zeigt;

4 eine schematische, teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführung der erfindungsgemässen einstellbaren Barriere zeigt; und

5A, 5B, 5C und 5D schematische Perspektivansichten einer zweiten Ausführung der erfindungsgemässen einstellbaren Barriere in verschiedenen Betriebsstellungen sind.

1 zeigt eine rein schematische Darstellung der erfindungsgemässen Anlage sowie des erfindungsgemässen Verfahrens. Die Pfeile stellen den Produktfluss der Masse durch die Anlage dar.

Die Anlage weist entlang des Produktflusses folgende Bereiche auf:

• – einen ersten Bereich 2, in welchem eine Durchmischung der Masse erfolgt und in die Masse mechanische und/oder thermische Energie eingetragen wird (Schritt a);
• – einen zweiten Bereich 4, in welchem ein Druckaufbau in der Masse erfolgt (Schritt b);
• – einen dritten Bereich 6 zur Aufnahme der aus dem zweiten Bereich 4 ausgestossenen Masse (Schritt d).

Zwischen dem zweiten Bereich 4 und dem dritten Bereich 6 befindet sich eine Umformeinheit 5, mit welcher die druckbeaufschlagte Masse vor ihrem Ausstoss in den dritten Bereich 6 zu einer bestimmten Form umgeformt wird (Schritt c).

Erfindungsgemäss weist die Anlage zwischen dem ersten Bereich 2 und dem zweiten Bereich 4 eine die Förderung der Masse hemmende einstellbare Barriere 3 auf.

Die eingeklammerten Bezugsziffern der 1 weisen auf die entsprechenden Bezugsziffern in 2 und 3 hin.

2 zeigt eine schematische, teilweise aufgeschnittene Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Anlage.

Die Anlage weist entlang des Produktflusses die folgenden Abschnitte auf:

• – einen Vorkonditionierer 1 mit einer ersten Kammer 1a und einer zweiten Kammer 1b, in denen (nicht gezeigte) Werkzeuge von den Motoren M1 bzw. M2 angetrieben werden, wobei die erste und die zweite Kammer in Serie zueinander geschaltet sind;
• – einen gleichläufigen Zweiwellen-Extruder 7 mit einem ersten Teil-Prozessraum 7a und einem zweiten Teil-Prozessraum 7b, zwischen denen eine einstellbare Barriere 3 angeordnet ist;
• – am förderabseitigen Ende des Extruders 7 eine Umformeinheit 5 z.B. in Form einer Düsenplatte und einem rotierenden Schneidmesser; und
• – schliesslich einen dritter Bereich 6, in dem das fertig geformte Produkt aufgenommen wird.

Der durch einen Motor M3 über ein Getriebe G angetriebene Zweiwellen-Extruder 7 weist entlang der Produktförderrichtung einen Einzugsbereich E, einen Kochbereich SME (SME-Eintragungsbereich), die einstellbare Barriere 3, einen Dichte-Einstellbereich D sowie einen Druck-Aufbaubereich D auf. Innerhalb des Dichte-Einstellbereichs befindet sich ein Druckeinstellungsmittel 11.

Das Druckeinstellungsmittel 11 ist einerseits mit dem Dichte-Einstellbereich D des Extruders 7 und andererseits mit einer Zufuhrleitung 12, einer ersten Abfuhrleitung 13 und einer zweiten Abfuhrleitung 14 verbunden. Das Druckeinstellungsmittel kann ein Rückhaltewerk (in den Extruder zurückfördernde Schnecken) aufweisen, um zu verhindern, dass zusammen mit abgezogenem Dampf auch Produkt aus dem Extruder 7 austritt. Durch ein Ventil 12a in der Zufuhrleitung 12, ein Ventil 13a in der ersten Abfuhrleitung 13 und ein Ventil 14a in der zweiten Abfuhrleitung 14 kann dem zweiten Teil-Prozessraum 7b des Extruders wahlweise Wasserdampf zugeführt oder entzogen werden, wobei vorzugsweise der entzogene Wasserdampf über die Abfuhrleitung 14 in den Vorkonditionierer 1 rückgeführt wird.

Dem Druckeinstellungsmittel 11 sind zugeordnet:

• – eine Zufuhrleitung 12, die den zweiten Teil-Prozessraum 7b mit einem (nicht-gezeigten) Wasserdampf-Erzeugungssystem verbindet;
• – eine erste Abfuhrleitung 13, die den zweiten Teil-Prozessraum 7b mit einem (nicht-gezeigten) Vakuumsystem verbindet; und
• – eine zweite Abfuhrleitung 14, die den zweiten Teil-Prozessraum 7b mit dem Vorkonditionierer 1 verbindet,

Das Ausgangsmaterial (Rohmaterialien) zur Herstellung des stärke-, fett- oder proteinbasierten Nahrungs- oder Futtermittels weist stärke-, fett- oder proteinhaltige Rohmaterialien sowie Wasser auf. Diese werden dem ersten Bereich 2 (siehe 1) entweder allesamt schon im Vorkonditionierer 1 zugeführt oder nach und nach im Vorkonditionierer und im ersten Teil-Prozessraum 7a des Extruders 7 zugeführt.

Im Vorkonditionierer 1 wird nur relativ wenig SME eingetragen, und das Produkt wird in ihm noch nicht gekocht. Erst im ersten Teil-Prozessraum 7a des Extruders 7 findet der wesentliche SME-Eintrag und der eigentliche Kochvorgang statt.

Die in 2 gezeigte Anlage ermöglicht einerseits eine Einstellung des SME-Eintrags im Extruder 7 durch Einstellen des Füllgrads im ersten Teil-Prozessraum 7a des Extruders 7 mittels der einstellbaren Barriere 3 und andererseits eine Einstellung der Dichte bzw. des Schüttgewichts des Produktes durch Einstellen des Wassergehalts im Produkt im zweiten Teil-Prozessraum 7b des Extruders 7 mittels des Druckeinstellungsmittels 11.

Die erfindungsgemässe Anordnung der einstellbaren Barriere 3 zwischen dem ersten Teil-Prozessraum 7a und dem zweiten Teil-Prozessraum 7b des Extruders 7 ermöglicht gegenüber herkömmlichen Anlagen eine Entkoppelung der Einstellung des SME-Eintrags und der Einstellung des Schüttgewichts, d.h. SME-Eintrag und Schüttgewicht (Produktdichte) lassen sich unabhängig voneinander einstellen.

3 zeigt eine schematische, teilweise aufgeschnittene Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Anlage. Sämtliche Elemente, die mit den entsprechenden Elementen der 2 identisch sind, tragen in 3 dieselben Bezugszeichen wie in 2.

Die Anlage der 3 unterscheidet sich von der Anlage der 2 dadurch, dass das Druckeinstellungsmittel 11 einer Dampfstrahlpumpe 20 zugeordnet ist, die einen Dampfstrahl-Einlass 20a, einen Dampfstrahl-Auslass 20b und einen Saug-Einlass 20c aufweist. Die Dampfstrahl-Pumpe 20 ermöglicht die Erzeugung eines Unterdrucks an ihrem Saug-Einlass 20a, wenn sie von einem Dampfstrahl von ihrem Einlass 20a zu ihrem Auslass 20b durchströmt wird.

Bei der Dampfstrahlpumpe 20 ist der Dampfstrahl-Einlass 20a mit einem (nicht-gezeigten) Wasserdampf-Erzeugungssystem über eine erste Dampfleitung 21 verbunden, der Dampfstrahl-Auslass 20b mit dem Vorkonditionierer 1 über eine zweite Dampfleitung 22 verbunden und der Saug-Einlass 20c mit dem zweiten Teil-Prozessraum 7b über eine dritte Dampfleitung 23 verbunden, wobei die erste, die zweite und die dritte Dampfleitung 21, 22, 23 jeweils ein (nicht-gezeigtes) erstes, zweites und drittes Ventil aufweisen, mit dem jede von ihnen wahlweise freigegeben oder blockiert werden kann.

Ausserdem ist eine die erste Dampfleitung 21 und die dritte Dampfleitung 23 verbindende vierte Dampfleitung (nicht-gezeigt) vorgesehen, die eine Überbrückungsleitung (Umgehungsleitung) um die Dampfstrahlpumpe 20 bildet, wobei die vierte Dampfleitung ein viertes Ventil (nicht-gezeigt) aufweist, mit dem sie wahlweise blockiert oder freigegeben werden kann.

Wenn die Überbrückungsleitung blockiert und die Dampfleitungen 21, 22 und 23 freigegeben sind, befindet sich die Dampfstrahlpumpe im Saugmodus und saugt aus dem Teil-Prozessraum 7b Wasserdampf ab. Dies führt bei der später stattfindenden Expansion in der Umformeinheit 5 zu einer Erhöhung der Produktdichte bzw. des Schüttgewichts.

Wenn hingegen die Überbrückungsleitung sowie die Dampfleitungen 21 und 23 freigegeben sind und die Dampfleitung 22 blockiert ist, befindet sich die Dampfstrahlpumpe im Druckmodus und drückt aus dem Wasserdampf-Erzeugungssystem über die Dampfleitung 21 herangeführten Wasserdampf in den Teil-Prozessraum 7b. Dies führt bei der später stattfindenden Expansion in der Umformeinheit 5 zu einer Verringerung der Produktdichte bzw. des Schüttgewichts.

Je nach gewünschtem Schüttgewicht kann die Dichte der expandierten Extrudate (Pellets) bzw. der Expansionsgrad an der Umformeinheit 5 (z.B. Düsenplatte) stufenlos und in einem grossen Bereich eingestellt werden.

4 zeigt eine schematische, teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführung der erfindungsgemässen einstellbaren Barriere.

Die einstellbare Barriere 3 wird gebildet durch:

• – einen jeweiligen schneckenfreien, rotationssymmetrischen Abschnitt 8a der Schneckenwelle bzw. Schneckenwellen 8 des Extruders 7; und
• – mindestens ein relativ zu dem jeweiligen rotationssymmetrischen Abschnitt 8a bewegbares Sperrglied 9 mit einer zu dem jeweiligen rotationssymmetrischen Abschnitt 8a komplementären Aussparung 9a.

Somit liegt ein Spalt 10 mit einstellbarer Spaltbreite zwischen dem jeweiligen rotationssymmetrischen Abschnitt 8a und der komplementären Aussparung 9a des Sperrglieds 9 vor.

In dem in 4 gezeigten Beispiel sind der rotationssymmetrische Abschnitt 8a und die komplementäre Aussparung 9a kegelförmig ausgebildet.

Eine axiale Verschiebung des Sperrglieds 9 nach links bewirkt eine Verkleinerung des Spalts 10 und damit eine Erhöhung des Füllgrades im Teil-Prozessraum 7a, wodurch eine Erhöhung der eingetragenen SME erzielt wird.

Eine axiale Verschiebung des Sperrglieds 9 nach rechts bewirkt eine Vergrösserung des Spalts 10 und damit eine Absenkung des Füllgrades im Teil-Prozessraum 7a, wodurch eine Verringerung der eingetragenen SME erzielt wird.

Die durch die Veränderung des Spaltes 10 einstellbare Barriere 3 ermöglicht auf diese Weise eine Einstellung der in den ersten Teil-Prozessraum 7a eingetragenen SME unabhängig von allen übrigen Prozessgrössen und insbesondere unabhängig von der Einstellung der Produktdichte bzw. des Produkt-Schüttgewichts in dem zweiten Teil-Prozessraum 7b.

5A, 5B, 5C und 5D zeigen schematische Perspektivansichten einer zweiten Ausführung der erfindungsgemässen einstellbaren Barriere in verschiedenen Betriebsstellungen.

Das hier abgebildete SME-Steuerungsmodul 3 besteht im wesentlichen aus zwei zylinderförmigen Sperrgliedern 9, die nebeneinanderliegend und mit parallel verlaufenden Zylinderachsen angeordnet sind. Jedes der beiden Sperrglieder 9 besitzt zwei Aussparungen 9a, die komplementär zu einem jeweiligen rotationssymmetrischen Abschnitt 8a zweier parallel angeordneter, miteinander kämmender Schneckenwellen 8 sind. Das untere der beiden zylinderförmigen Sperrglieder 9 wird über einen Sperrgliedmotor M4 angetrieben. An den motorabgewandten Enden besitzt jedes der beiden Sperrglieder 9 ein Zahnrad 9b. Der Radius der beiden Zahnräder (Stirnräder) und ihre Zähne sind so ausgebildet, dass sie miteinander kämmen. Dadurch wird das obere Sperrglied 9 über das untere durch den Motor M4 angetriebene Sperrglied 9 angetrieben. Dadurch bewegen sich die betätigten Sperrglieder 9, 9 gegenläufig, wodurch der Spalt 10 zwischen den rotationssymmetrischen Abschnitten 8a und den komplementären Aussparungen 9a je nach der Drehrichtung des Motors M4 verkleinert oder vergrössert werden kann.

In dem hier gezeigten Beispiel sind die rotationssymmetrischen Abschnitte 8a und die komplementären Aussparungen 9a zylinderförmig ausgebildet.

5A zeigt das SME-Steuerungsmodul 3 in einer vollständig geöffneten Stellung. Die beiden Sperrglieder 9, 9 sind hier weitestmöglich voneinander weg gedreht. Diese Stellung ermöglicht es, die Schnecken 8 auszubauen.

5B zeigt das SME-Steuerungsmodul 3 in einer um ca. 60° geschwenkten Stellung. Die beiden Sperrglieder 9, 9 sind hier teilweise voneinander weg gedreht. Diese und andere Winkelstellungen der Sperrglieder 9, 9 ermöglichen die Einstellung eines gewünschten Strömungswiderstands in dem Modul 3 und somit des Füllgrads in dem ersten Teil-Prozessraum 7a (siehe 2).

5C zeigt das SME-Steuerungsmodul 3 in einer um 90° geschwenkten Stellung. Die beiden Sperrglieder 9, 9 sind hier weitestmöglich aufeinander zu gedreht. Diese Winkelstellung der Sperrglieder 9, 9 ermöglicht eine fast vollständige Sperrung und somit eine Maximierung des Strömungswiderstands in dem Modul 3 und somit des Füllgrads in dem ersten Teil-Prozessraum 7a (siehe 2). In dieser Stellung beträgt der Spalt 10 zwischen den zylinderförmigen Abschnitten 8a der Schneckenwellen 8 und den komplementären Aussparungen 9a der Sperrglieder 9, 9 etwa 0,5mm.

5D zeigt die komplette Einheit des SME-Steuerungsmoduls einschliesslich des in den 5A, 5B und 5C nicht gezeigten Sperrgliedgehäuses H.