Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
83~8
~ 'invention se rapporte à un embout d'extrusion
destiné plus particulièrement, mais non exclusivemen-t, à éguiper
une chaîne de fabrication de produits en bande par le procédé
cuisson-extrusion-expansion.
OD connaît des ensembles d'extrusion utilisés
actuellement pour la mise en oeuvre de ce procédé; ils comportent -
généralement une trémie d'alimentation é~uipée d'un mélangeur
et d'une pompe doseuse ~ui introduit le mélange des constituants
dans un fourreau chauffaDt éguipé d'un dispositif à une ou deux
vis rotatives termin~ par une ou plusieurs buses caractéristi9ues
de la ~orme gue l'on désire communiquer au produit fini.
Dans ces ensembles, la pression communiguée au produit
pâteux dans les vis de l'extrudeuse, amplifiée encors par la
aimiDution progressive du pas de vis depuis l'entrée du mélange ~;~
des constituants jusgu'à sa sortie, communigue à la matière
pâteuse poussée par la ou les deux vis`dans la chambre située ~`~
entre les pointes coni~ues des vis et la pla~ue avant de
l'extrudeuse, un mou~ement ro~atif tel gu'il conduit, à la
sortie de la buse d'extrusion, à une distribution relativement
anarchique de la pâte sur toute sa section.
C'est ainsi gue,dans le cas où le produit extrudé
doit être ~abriqué sous ~orme de bande par extrusion à travers
~me fente, on constate un amincissement des parties latérales de
cette dernière ainsi que des irrégularités de surface qui se
retrouvent après~refroidissement,et nuisent tant à la
présentation du produit fini gu'à l'obtention de conditionnement
satisfaisant en r~ison du mangue de planéité des tablettes
obtenues après découpage de la bande.
~ eaucoup d'extrudeuses comportent en position
;30 intermédiaire entre la pointe ae la vis d'extrusion et la chambre
précéaant la buse, un élément perforé jouant le rôle de pla~ue
brise-jet et gui a pour rôle d'augmenter l'action de
., , ~ .
3~
cisaillement et la contre pression. De telles plaques brise-jet
sont, par exemple, décrites dans les brevets suivants: brevet
des Etats-Unis 2,543,679 delivré le 27 février 1951 au nom de
Jurlan W. Van Riper~ brevet des Etats-Unis 3,018,807 délivré
le 30 janvier 1962 au nom de James W. Clinefelter, brevet des
Etats-Unis 3,054,677 délivre le 18 septem~re 1962, inventeurs:
William R. Graham Jr et Benjamin Grogg, cessionnaire: The Quakers
Oats Cy; brevet des Etats-Unis 3,284,848 delivre le 15 novembre
1966, inventeur Richard M. Rice, cessionnaire Reynolds Metal Cy:
brevet des Etats-Unis 3,462,277 délivré le 19 aout 1969, inven-
teur Robert R. Reinhart, cessionnaire: The Quaker Oats Cy; brevet
britannique 1,213,455~par Plasticisers Limited. Les perfora-
tions de ces plaques brise-jet sont soit réparties sur toute la
surface de la plaque, soit disposees regulièrement selon un ou
plusieurs cercles concentriques, soit disposees en alignement les
unesparrapport aux autres. Ces plaques brise-jet employees
seules ne permettent pourtant pas d'obtenir une egalisation
parfaite de la vitesse de la pate; il est toujours necessaire,
pour arriver à ce résultat, de modifier la configuration soit
de la chambre de pression précédant la plaque brise-jet, soit
de la chambre située entre cette plaque et la buse d'extrusion.
Un dispositif decrit dans le brevet français 1.250.840
delivré le 5 décembre 1960 a Frieseke & Hoepfner GmbH permet
de regulariser le flux de matiere pateuse par l'intermediaire
de lentilles plan-concaves ou plan-convexes perforees. Du fait
meme de la concavité ou de la convexité du compensateur decrit
dans ce brevet, les perforations présentent des longueurs dif-
férentes suivant leur position relativement à l'axe de la vis et
les joncs de pâte passant par chacune de ces perforations pré-
senteront donc des pertes de charge différentes.
Selon la presente invention, il est prevu un embout
~. ,
)83~8
d'extrusion pour extrudeuse à deux vis coratatives, caractériséen ce qu'il comporte une grille placée entre la pointe des Vi8
de l'extrudeuse et la chambre d'égalisation de pression, dont le
côté aval, précédant la chambre d'égalisation de pression pré-
sente une face plane et le côté amont présente un évidement
conique dont l'angle d'ouverture est sensiblement le même que
celui de la pointe des vis et qui est foemée par deux séries de
canaux d'axes parallèles, tous situés à égale distance ,de l'axe
de la buse d'extrusion et disposés symétriquement par rapport
au plan médian de ladite buse selon deux arcs de cercle opposés
de même diamètre. , ~
i~83~8
'.; . :.
Cette grille, jouant plus précisément un rôle de
diffuseur, est disposée après la chambre de compression et
avant la chambre d'égalisation de pression. Elle remplit deux
rôles spécifi~ues :
- d'une part, elle brise le mou~ement rotatif imprimé
au produit pâteux par la vis de l'extrudeuse et le transforme en
mouvement linéaire de translation vers le ou les orifices de la
buse,
- d'autre part, et en raison de la disposition des
canaux, tous plac~s sur le même cercle, la vitesse linéaire
communi~uée aux jsncs do pâte passant au travers de ces canaux,
tous situés da~s des zones d'égale pression, est constante.
Ges jo~cs de pâte, après leur passage au travers des ca~aux,
se ressoudent eDtre eux dans la chambre placée après la grille
diffuseur pour donner une nappe de pâte homogène qui, après
I extrusion, conduit à l'obtention d'un produit régulier.
j Afin d'éviter la présence d'une zone de StagDatiOD
li du produit dans la chambre d'égali9ation de pression, la grille
~ .
~l comporte avantageusement un canal central dispos~ dans l'axe
"1~ ~ . .
~0 de la buse d'extrusion.
' Da~s le cas où deux buses sont disposées au bout de
chaque Vi9, les deux séries de canaux d'axes parallèles sont
.
tous situ~s à ~gals distance de l'axe du plan de symétrie des
aeux buses et sont disposé3 symétri~uement par rapport à cedit
plan de symétrie~
~! Du fait de cette disposition, 19 trou central de la
grille diffuseur qui avait pour but d'~viter la stagnatiOn du
produit pâteux pou~ant coDduire à un bouchage de la buse est
supprimé, car il se forme, derrière le centre de la grille
~0 diffuseur, uDe zODe morte, sans produit pâteux, donc ne
présentant aucuD ris~ue de stagnation de la piate.
On obtient aiDsi, à la sortie de l'extrudeuse, une
- 3 -
3~8
bande incurvée d'épaisseur uniforme sur toute sa section, qu'il
n'est pas nécessaire d'étaler par l'intermédiaire d'une pièce
métallique coniQue, comme c'est généralement le cas dans les
dispositifs classiques d'extrusioD, et plus spécialement ~uand
ceux-ci comportent une buse annulaire ou une buse en forme de
secteur d'anneau.
~ a ou les buses d'e~trusion situées en aval de la
grille présentent avantageusement la forme d'une ou ds plusieurs
fentes.
Dans ce cas particulier de buses en fo~me de fente,
on obtient, grâce à la grille diffuseur selon l'invention? une
bande incurvée, sans rainures longitudinales ni irrégularité de
surface. Afin d'assurer à cette bande une épaisseur uniforme
sur toute sa section, il est avantageux d'utiliser des buses en
forme de fente présentant des renflements lat~raux. On ~vite
ainsi une perte de charge et un rale~tissement de la pâte aux
deux extrémités de la buse, ce qui conduirait à un ami~cissement
des bords du produit extrudé.
~ es buses d'extrusion peuvent ~galement présenter une
~,20 forme semi-circulaire, une forme cruciforme, une forme en
;` losange ou autre.
; Les éléments constituant l'embout d'extrusion sont
mo~obloc, qu'ils soient en une seule pièce ou assembl~s par
soudure.
~- Selon u~ mode d'exécution préféré de l'invention,
l'embout d'extrusion est constitué de deux éléme~ts distincts -
sgmétri~ues assemblés par manchon et brides de fixation
- démontables.
Cette disposition facilite grandement le nettoyage de
l'embout et plus spécialement de la buse.
La grille occupe une positi~n fixe dans l'embout
d'extrusion, mais elle n'est pas solidaire de ce dernier auquel
83~8
elle est fixéè de façon amovible par des brides.
L'embout d'extrusio~ selon l'invention est
avantageusement complété, en aval de la buse, par une ou plusieurs
barres de tension règlables et relevables autour d'un ou .
plusieurs axes.
Cette barre relevable, située du côté de l'organe
de chauffage du tunnel sècheur, permet de travailler la bande
extrudée en relevant ses bords latéraux et contribue ainsi à la
parfaite uniformité du produit obtenu après grill~ge. ~es barres
de tension rel~vables sont de préf~rence disposées en chicanes
les unes au-dessus des autres.
~ a présente inventioD sera d'ailleurs mieux comprise
grâce à la description.qui va suivre, en r~f~rence au dessin
schématique annexé dans lequel :
~ igure 1 est une vue schématique d'une chaine de
. .
fabrication équipée de l'embout d'extrusion et de la barre de
tension selon l'invention et plus spécialement adaptée à la
fabrication de tartines ou pains grillés selon le procédé
cuisson-extrusio~-expansion :
~o Figure 2 est une coupe longitudinale d'un mode
d'exécution de l'embout d.'extrusion selon l'invention adaptable
au nez de l'e~trudeuse;
~ igure 3 est une vue de face en ~lévation selon la
flèche A de figure 2;
~ igure-~4 est une vue d'arrière en ~lévation selon la
flèche B de figure 2;
Figures 5, 6 et 7 présentent un autre mode de
réalisation de l'embout d'estrusion selon l'invention;
Figure 8 est uDe coupe longitudinale d'un embout
~30 d'extrusioD selon l'invention dans le cas où deux buses sont
disposées au bout de chaque vis;
Figure 9 est une vue d'arrière en élévation selon la
-- 5 --
33~8
~lèche C de figure 8;
~ igure 10 est une vue de face en él~vation selon la
flèch~ D de figure 8;
Figure 11 est une coupe longitudinale schématique du
nez de l'extrudeuse é~uipé de deux embouts conformes à ceux
; ~eprésentés figure 8;
. Figure 12 est un diagramme de la pression du flux de
pâte en fonction de la distance au centre.
~a chaîne de fabrication représentée sur la figure 1 :
. .,
` 10 est du type classique comportant une vis doseuse 2, uDe
extrudeuse 3 du type bi-vis à vis corotative dontune au moins .
des deux vis est é~uipée de l'embout d'extrusion selon
1'invention 4, deux barres de tension relevables selon
l'invention ~ et 6, un tunnel sècheur 8, une paire de rouleaux
~ lamineurs 9, un dispositif de découpage à couteau rotatif 12, : .
;1, UD tunDel de grillage ~, et des dispositifs de conditionnement
14, du type conDu et non détaillés sur la figure.
Les figures 2, 3 et 4 montrent le détail d'un embout
d'extrusion 4 selon l'invention, ada~table au nez de
l'extrudeuse ~. ~'embout comporte, en amont de la buse
d'extrusion ~, une grille-diffuseur 16 placée en interm~diaire
dans la chambre avant entre la pointe de l'une des vis ~ de
;, 1'extrudeuse 3 et la chambre d'é~alisation de pression 1~
, Cette grille 16 comporte, disposées symétri~uement
.i
~ par rapport au plan médian de la buse d'extrusion ~ deux
1 séries de canaux 20, d'axes tous parallèles, et tous situ~s à
égale distance de l'axe de la buse ~ selon les arcs de cercles
représent~s en ~igure 4.
~a grille 16 comporte, en outre, un canal central
disposé dans 1'axe de la buse d'e~trusion ~
- ~es igure~ 8, 9, 10 et 11 montrent le d~tail de
l'embout d'extrusion ~ adap~able au nez de l'extrudeuse dans
: - 6 -
133~8
le cas où deux buses sont disposées au bout de chaQue ~is.
Cet embout comporte, en amont des deux buses
d'extrusion 26 et ~ une grille-diffuseur ~ placée en
iDtermédiaire dans la chambre avant ou chambre de compression-
~entre la pointe de l'une des deux vis 28 de l'extrudeuse à deux
Vi5 corotatives et la chambre d'égalisation de pression ~
Cette grille-diffu3eur ~ comporte, disposées sgmétri~uement par
rapport au plan de symétrie des deux buses 26 et ~, deux s~ries
de canaux ~, d'axes tous parallèles, et tous situ~s à égale
distaDce de 1'axe du plan de symétrie des deux buses, selon les
arcs de cercle représentés en figure 9.
Cette grille ne comporte pas de canal central disposé
dans l'axe du plan de symétrie des deux buses, à la différence
de la grille représentée aux figures 2, 3 et 4.
En effet, dans l'embout décrit dans ces figures, la
1 - .
présence de ce canal central était rendue nécessaire afin :
d'éviter la création, en face de la buse unique, d'une zone de
stagnatio~ dans la chambre d'égalisation de pression et d'éviter
de ce fait un possible bouchage de la buse par une accumulatio~
~20 de produit pâteu~. Par contre, dans l'embout décrit dans les
figures 8, 9, 10 et 1~, l'extrémité de chaque vis corotative
de l'extrudeuse est équipée d'au moins deux buses; il se forme
(fig. ~1), dans les chambres d'é~alisation de pression ~
au centre des grilles-diffuseurs ~ a-2~ deux zones mortes ~ ,
~b où ne peut se~-produire aucune stagnation de la matière
pâteuse.
D~ns le mode d'exécution représenté aux figures 2, 3
j et 4, les parties CODStitUtiveS de l'embout d'extrusion sont
monobloc, Qu~elles soient en une seule piece ou assemblées par
soudure~
La grille 16 occupe une position fixe dans l'embout
d'extrusion, mais elle n'est pas solidaire de cet embout auquel
-- 7 --
;}&8
elle est fix~e par des brides ou tout autre moyen de fixation 21.
Selon un autre mode d'exécution repr~senté aux
figures 5, 6 et 7, l'embout d'extrusion est constitué de deux
éléments distincts assemblés par manchon et brides de fixation
démontables 22. Ce mode d'exécution favorise grandement le
nettoyage de l'embout et spécialement de la buse ~ a grille
16 occupe de même une position fixe dans l'embout d'e~trusion,
mais elle n'en est pas solidaire.
~ ans tous les modes d'exécution, l'ensemble de
l'appareil, depuis le mélan~eur jusgu'à la sortie de l'extrudeuse,
est chauffé par courant électriQue induit (courant de Foucault)
de facon à atteindre les températures adaptées au mélange à
extruder. ~ -
Les constituants pulvérulents du mélange à extruder
sont mélangés dans un mélangeur à fraise (non représenté) avant
d'etre introduits dans la vis doseuse 2 de l'extrudeuse ~, en -
même temps que la ~uantité d'eau nécessaire amen~e au mo~en d'une
pompe doseuse (non représentée). Des disques mala~eurs (non
représentés) sont placés, de façon connue en soi, en amont des
vis de l'extrudeuse ~. Ils permettent un bon mélange des
produits pulvérulents et de l'eau et assurent ainsi une
hydratation homogène de l'ensemble des constituants du produit
à extruder
~ e pas de vis de l'èxtrudeuse diminue, de façon
également connue ~n soi, de l'entrée à la sortie de l'appareil
afin d'augmenter, progressivement, la pression sur le produit
à extruder. Des contre-filets (filets à pas inverse et coupé)
de t~pe classique ~noD représentés) sont placés en aval aes vis
et en amont de la chambre avant de l'extrudeuse, de façon à
éviter la StagDatiOn des produits entrainant des irrégularités
du produit extrudé.
~e f1ux de matiere pâteuse est forcé par le mouvement
-- 8 --
8;~
rotatif ~ui lui est imprim~ ~ar la vis ~ ou par les deux vis
corotatives 28a et _8b de l'extrudeuse, dans l'espace situé entre
le ou les cônes mâles formant les extrémités des vis et le ou les
- c8nes femelles de la grille diffuseur 16 ou de chacune des
grilles diffuseurs ~ a et ~ bi dans le cas représenté à la
figure 11, cet espace constitue les chambres de compression ~a
et ~b.
~es pointes des YiS imprimeDt donc au produit pâteux,
au niveau de cette chambre de compression, une certaine pression,
~0 les courbes isobares étant des cercles concentrigues ayant pour
centre l'axe des vis.
Le diagramme de la pression en fonction de la distance
au centre représenté à la figure 12 permet de mieux comprendre
ce phénomène.
Les canaux de la grille situés en I, J, E, L, acceptent
tous un produit pâteux ayant une pression ~ui se situe autour de
150 bars. ~es chemins parcourus par les joncs de pâte traversant
ces canaux ~tant identi~ues, les pertes de charge sont de même
identiques sur ces ~uatre aoncs. En I1, J1, K1 et L1, ces aoncs
`l
subissent la mê~e pression et possèdent donc la même ~itesse.
A la sortie des canaux de la grille tous les aoncs I, J, E et T
se ressoudent entre eux et passent- respectivement dans les buses
26a, ~, 26b, ~b conduisant à l'obtention de bandes
parfaitsment plates ne présentant ni r~inures longitudinales,
; ni irr~gularit~s-de surface, ni feston.
~e mouvement rotatif imprimé par les vis à la pate est
donc brisé et transformé en mou~ement linéaire, la vitesse
linéaire imprim~e à chsque ~onc de pâte sortant des canaux de la
grille-diffuseur étant la meme pour tous les aoncs.
1a disposition particulière des buses permet de plus
de garantir à la bande une épaisseur uniforme sur toute sa
largeur. Comme il ressort en effet des buses représentées en
_ g _
~8;~
figure 10, les fentes constituant les deux buses 26 et ~
sont munies de renflements latéraux ~ et ~, Cette disposition
permet d'éviter une perte de charge et un ralentissement de la
pâte aux deux extrémités de la buse, ce QUi aurait pour résultat
un amincissement des bords de la pâte extrudée. -
En effet, la fente de la buse 26, par exemple,
recevra 18s joncs de pâta sortant des dix canaux ~ aisposés en
arc de cercle sur la partie Inf~rieure del~ grille-diffuseur -
représent~e à la figure 9. Comme on l'a déjà meDtionné, ces
~0 joncs, sortant tous à la même vitesse des canaux ~ se ressoudent
dans la chambre d'égalisation de pression ~ avant d'être -
extrudés par la buse 26; au moment du passage dans la buse ces
dix joncs auront tous un coefficient de frottement identi~ue
sur les parois supérieure et inférieure de la buse; par contre,
si cette buse était constituée par une fente uniforme, les deux
Joncs de pâte qui se trouvent en position extrême subiraient
de plus un frottement sur les parois latéralesde ladite buse,
et il se créerait ainsi une perte de charge et un ralentissement
aux deux extrémités.
~0 C'est pour éviter cet inconvénient que l'on favorise
le passage des deux joncs se trouvant en position ext~ême en
munissant les deux extrémités de chaque buse des renflements
latéraux ~ et ~, ce ~ui assure aux deux joncs en position
extrême une section de passage sup~rieure à celle des autres
joncs.
~ a suite des op~rations d'extrusion est repr~se~tée
sch~matiquement à la figure 1~ ~a pâte extrudée sort ensuite
par la buse ~ sous forme d'une bande 24 encore pâteuse et
incurvée vers le haut. Elle passe sous la barre de tension 6
et est immédiatement prise par le tapis transporteur du tunnel
sècheur 8, la barre de tension relevable ~ se trouvant en
position basse (en traits mixtes sur la figure 1). On relève
- 10 -
.
elors la barre 5 en la faisant pivoter autour de l'axe 6 pour
l'amener à une position proche de la verticale, et ~ue l'on
peut faire varier en fonction de la tension désir~e, dépendant
elle-m~me de la plasticité de la bande pâteuse. ~a bande 24
suit alors le chemin représent~ eD traits pleins sur la
figure 1.
Dans le cas où l'on ne jugerait pas n~cessaire de
soumettre la baDde à une tension ~uelconque à la sortie de
l'embout d'extrusion, on ferait pivoter les barres de tension
autour de l'axe 7 afin de les amener en position complètement
horizontale.
Après passage dans le tunnel sècheur 8, la bande
passe entre les rouleaux lamiDeurs ~, puis elle est découpée
en tablettes à la dimension d~sirée par le couteau rotatif 12.
~ es tablettes d~coupées passent ensuite dans le
tunne-l de grillage ~.Elles sont finalement refroidies sur le
tapis transporteur sous l'action d'un courant d'air froid
avaDt d'être conditionDées et emba1lée- de fa50D clessigue.
. . .
:
- 11 -
