專利名稱：浮動嚙合雙螺桿粉絲食品擠壓機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種浮動嚙合雙螺桿粉絲食品擠壓機的構造。
公知米粉絲是我國南方人民特別愛吃的美食之一，而傳統(tǒng)的谷物制粉絲多用手工或半機械成型，生產(chǎn)效率低，質(zhì)量不高。采用新型的螺桿擠壓機，將谷物先碾粉，摻水混均，投入機中擠壓成絲，可實現(xiàn)連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)效率很高，還可改變單一的谷物原料，生產(chǎn)功能食品，增加海藻等強化物。
單螺桿擠壓機(Single-Screw extruder)，多用于合成纖維紡絲，而不適應谷物制絲，因它是靠摩擦輸料，當水份略大摩擦力下降，造成進料困難，出現(xiàn)“環(huán)結”堵塞現(xiàn)象。物料易粘附螺桿之上，因為它缺乏自潔能力。能耗亦大，約900～1500KJ/kg。
雙螺桿擠壓機(Twin-Screw extruder)，其性能比單螺桿更適合于粉絲食品擠壓成型，因為它是兩根平行螺桿之間，同向或反向嚙合，在料筒中強迫輸送物料，不易產(chǎn)生漏流和“環(huán)結”現(xiàn)象。因有很好自潔作用，可避免現(xiàn)生產(chǎn)中每班折開清洗。能耗約400～600KJ/kg，是單螺桿的一半，可大大節(jié)約電能。
目前，我們所使用的雙螺桿擠壓機，是非嚙合型，兩螺桿間缺物料相互揉捏，加之螺桿長徑比(L/D)及壓縮比不夠，要用三臺串聯(lián)生產(chǎn)，占地面積大，費勞力，費工時，要班班清洗，拆裝工作十分麻煩。此外，兩根螺桿與雙出軸的傳動減速箱剛性聯(lián)接，要求二螺桿中心距與平行度與減速箱的雙出軸的中心距與平行度嚴格一致。制造中難達到，而以擴大螺桿與料筒的間隙來彌補，結果漏流，制品質(zhì)量差。
本發(fā)明目的是根據(jù)淀粉生物聚合物的特性，使加熱、熟化和擠壓成型在一臺嚙合型雙螺桿機筒中，短時一次成型。將剛性傳動聯(lián)接改為可游動調(diào)心，使螺桿嚙合處于物料中浮動。還可根據(jù)生產(chǎn)工藝，制造適合海洋功能食品要求的特殊螺桿結構。
將二根直徑相同，螺紋棱面嚙合型的螺桿，平行安裝在呈“δ”字形內(nèi)腔的機筒中。螺桿的外徑略大于機筒內(nèi)腔二孔距，其間隙δ＝H-R-r式中H——兩螺桿中心距R——螺桿外圓半徑r——螺桿螺根圓半徑間隙δ是指一根螺桿的螺項與另一根螺桿的要螺根之間應留有最小的間隙，保證安裝的要求。
二根螺桿在機筒“δ”字形內(nèi)腔嚙合，成為一整體。傳動箱僅有二根平行軸，將減速箱分離出去，為另一整體。然后，將二個中心距相同的整體，用可調(diào)心的聯(lián)軸節(jié)，連接起來傳動。當螺桿間充滿物科，螺桿處于物料包曩中，浮動嚙合的狀態(tài)下自由旋轉(zhuǎn)。螺桿與料筒的精度可以很高，間隙很小，漏流小，制品質(zhì)量隨之提高，原來剛性聯(lián)接帶來的弊端隨之克服。
為了加工方便，螺桿設計成等距不等深的整體螺桿，造價低，相互嚙合傳動的工作特性易達到。機筒為整體合金鑄件。螺桿上有“進料段”、“壓縮段”、“均化段”。進料段約占1.5個螺距，壓縮段約占全長35％～45％，余為均化段。壓縮段螺紋的深度，由進料段的深度，逐漸變淺到均化段的深度，即形成物料空間容積逐漸縮小，產(chǎn)生體積壓縮，壓力隨之上升，加強了對機筒體內(nèi)物料的揉捏、剪切作用。擠壓過程是一個力的化學過程，主要在此段產(chǎn)生的。谷物主要成分是淀粉，在擠壓、剪切、混煉力作用下，內(nèi)部應力集中于淀粉大分子的個別鏈段上，產(chǎn)生臨界應力，使淀粉大分子的化學鏈斷裂，形成了某些自由基團活性粒子，產(chǎn)生新的質(zhì)構。與本粉絲制取密切相關是“凝膠化”。淀粉顆粒在擠壓機內(nèi)的凝膠化過程非常復雜。當?shù)矸塾稍瓉砭o湊有序結構，變成松散無序的結構，即淀粉發(fā)生糊化，變成“淀粉糊”。淀粉糊化的本質(zhì)是淀粉粒的氫鏈被破壞，淀粉結晶部分失去了其結晶結構。顯然“淀粉糊”將嚴重影響制絲食品的煮沸和口感。這是設計螺桿壓縮段的長度和壓縮比時，必須引起高度重視的工藝方面問題。合成纖維紡絲中，螺桿長徑比(L/D)和壓縮比都很大，如滌綸用L/D＝25，壓縮比2.5～3.5；丙綸L/D＝30，壓縮比3.5～5。這是適合高聚合物紡絲的融熔過程。淀粉屬生物聚合物，制絲過程中沒有融熔，因而擬用小的長徑比，一般不超10及小的壓縮比，如1.5左右，合理控制能防止凝膠化“淀粉糊”的產(chǎn)生。
螺桿的螺旋角Φ，決定螺桿的功能特性，因為物料是借它推進的，今可參照合成纖維紡絲，采用螺距S等于螺桿直徑D，相應螺旋角Φ＝17°39′。
當S＝D，Φ＝tan-1(S/πD)＝17°39′螺桿斷面的形狀有矩形和鋸齒形，后者可改善螺桿強度，避免死角存料現(xiàn)象。螺紋的前角用零前角，甚至用負前角，能較好推進物料。
兩根螺桿相互嚙合有同向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)二種形式，反向又有內(nèi)反向與外反向嚙合。
當二根螺桿螺旋的方向相同，同向旋轉(zhuǎn)嚙合時，其優(yōu)點是自潔能力強，即物料難以粘附于螺桿上。因螺旋嚙合處，一根螺頂與另一根螺根存在很大的方向相反的速度差。此外，物料推進的路線，是沿二螺槽互接，呈“8”葫蘆形輪廓推進，由前一個葫蘆形轉(zhuǎn)入下一個，顯然路線很長，使物料混合得均勻。
又當二根螺桿螺紋的旋轉(zhuǎn)方向相反，外反向嚙合時，物料被分割成呈“C”形料腔推進，一根螺桿頂部與另一根螺桿根部之間的速度差小，自潔能力相應差。但也有其優(yōu)點，在出料口沿圓周方向的流出量，比同向嚙合的均勻些，它對粉絲成絲的均勻度有好處。
螺桿頭部的結構與噴頭成絲關系密切。它是物料離開螺槽進入噴頭流道時，料流形式急劇改變，由旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動。為了避免產(chǎn)生死角窩料，螺桿頭部做成半圓頭或錐形頭。
由于浮動嚙合，螺桿與機筒的間隙僅0.2～0.6，當用38CrMoAlA優(yōu)質(zhì)鋼制造，精加工后氮化處理，氮化層0.4～0.7厘米，表面硬度HV850以上(洛氏硬度大于HRC65)，料筒表面硬度稍高于螺桿，如此高的硬度有利于長期運轉(zhuǎn)。
物料中水份應嚴格控制，水有塑化作用，可減少螺桿傳動的動力消耗。但水也有發(fā)泡作用，機筒出口處水冷，是防止物料出模，在溫度高時壓力突然下降，水蒸汽迅速膨脹和散發(fā)，閃蒸形成多孔結構。卻卻相反，膨化食品希望形成這種微孔結構，是本制品所不希望的，因而機筒出口處有水冷卻結構。
此外，被強化物(如海藻等)要進行嚴格的篩選和認真的預處理，才能摻入擠壓加工，詳見本人“營養(yǎng)強化的鯊魚功能食品”專利申請?zhí)?2122523.0及“營養(yǎng)強化的綠藻豆竹”專利申請?zhí)?8126471.9。強化物摻入量，通常不超過10％。
以下再結合實施例進一步闡明本發(fā)明的詳細結構。如附


圖1所示。
圖示兩根等距不等深的螺桿8在機筒7中嚙合，圖示為二根同向旋轉(zhuǎn)的螺棱，靠近進料口9的一段螺紋深，至出料口逐漸變淺，中間形成空間逐漸縮少，物料揉捏受到剪力應力，使淀粉生物聚合物產(chǎn)生新的質(zhì)構。然后通較淺的均化段，將物料送至噴絲頭。噴絲頭1與機筒7的端面相聯(lián)接，其中有均化板4，均壓空間3，噴絲板2組成。在均壓空間處設有壓力傳感器5，將壓力信號送至儀表，實現(xiàn)自動控制、機電一體。在機筒7的出料端，設有冷卻水夾套6，使物料適度冷卻后進入噴絲頭，防止高溫下物料出噴絲板，水份閃蒸形成微孔。
雙螺桿8是借雙出軸傳動箱11帶動，傳動箱中僅有二根平行軸，結構簡化。電機帶動減速箱，再以二根鏈條傳動傳動箱。傳動箱的結構是受二根螺桿中心距的嚴格限制，與之相配套。減速箱結構復雜，易損，分離開來后，可外購。
雙螺桿8與雙出軸傳動箱11之間，用二對可調(diào)心的十字盤聯(lián)軸節(jié)10相聯(lián)。因為，螺桿旋轉(zhuǎn)進料，有很大的后推力，會使十字盤難以游動，因而在十字盤的左右二側均有滾子，并有外套防脫開。既要傳遞扭矩，又要承受很大的軸向推力，兩者同時要滿足，是本聯(lián)軸節(jié)的特殊性。
由于雙螺桿8在機筒7里嚙合，中間充滿物料，螺桿的前后均無軸承約束，處于物料包裹下浮動，有效消除原剛性聯(lián)接傳動帶來的許多弊端。
二根螺桿8的外徑D相同，大于機筒7的二孔距H，因而二螺桿的螺棱嚙合，獲得良好的揉捏混和效果，使制品堅韌能經(jīng)受煮沸，表面光潔細膩，獲得良好的口感。
綜上述雙螺桿嚙合型，比原先雙螺桿非嚙合大幅節(jié)能，并一次性形成制品，比原先三臺串聯(lián)的功效顯著提高。擠壓食品是現(xiàn)代食品的發(fā)展方向，在有的國家里已占食品總量的50％之多，在我國處于蒸蒸日上、方興未艾，它除了能提高食品質(zhì)量、豐富人們的生活之外，更重要是節(jié)能。按現(xiàn)代功能食品的發(fā)展趨勢，工藝配方里可以進行營養(yǎng)強化，生產(chǎn)功能食品等(如海藻強化食品)，提供與人民生命健康息息相關的擠壓功能食品的系列制品。
權利要求
1.本發(fā)明涉及一種浮動嚙合雙螺桿粉絲食品擠壓機的構造，其特征在于二根等距不等深的螺桿8，平行安裝在有“8”字形內(nèi)腔的機筒7里嚙合傳動，物料從進料口9投入，經(jīng)同向(如圖所示)或反向螺紋對物料反反復復揉捏，并隨螺槽向前推進，空間逐漸縮小，物料壓力逐漸增加，然后通過螺桿的頭部進入均化板4的孔中，再進入均壓空間3，最后從噴絲板2的孔中，噴成粉絲出孔；均壓空間處置有壓力傳感器5，顯示壓力的數(shù)值；二根螺桿8分別通過十字盤聯(lián)軸節(jié)10傳動，十字盤的一側連有一體的傳動軸12；二根平行的傳動軸12，借軸承安裝在傳動箱11里，傳遞來自電機及減速、變速裝置的動力。
2.權利1所述浮動嚙合雙螺桿粉絲食品擠壓機的螺桿8的特征還在于二根螺桿的螺紋棱面嚙合，螺桿的外徑D略大于機筒7內(nèi)孔的孔距H，形成二根螺桿的螺紋棱面相互插入，但留有間隙δ；螺桿的螺紋形狀可按加工物料的要求設計，圖示為等距不等深，并有進料段較深，壓縮段逐漸變淺，至均化段為淺槽，形成壓縮比；螺旋角Φ決定螺桿功能特性，如采用S＝D，圖示二根螺桿8為同向旋轉(zhuǎn)的螺棱，也有二反向的螺棱(圖中尚未繪出)。
3.根據(jù)權利1所述浮動嚙合雙螺桿粉絲食品擠壓機的機筒7的特征在于內(nèi)腔呈“8”字形，外有底座，上有進料口9，前端外側有冷卻水夾套6，前方裝有噴絲板頭套1。
4.據(jù)權利要求3所述頭套1的特征在于其一側和機筒7相聯(lián)，中間裝有均化板4及噴絲板2。
5.根據(jù)權利要求1所述十字盤10的特征在于借十字盤三組件的中間組件，傳遞二側的扭矩，又能自動浮動，調(diào)節(jié)安裝中的不同心度偏差。
6.根據(jù)權利要1所述傳動箱11的特征在于具有二根平行軸12，借軸承安裝在傳動箱的殼體內(nèi)，以傳遞動力。
全文摘要
本發(fā)明提出一種粉干生產(chǎn)用浮動嚙合雙螺桿擠壓機，主要是提高南方人民喜食的粉干質(zhì)量，使之實現(xiàn)連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中還可進行營養(yǎng)強化，生產(chǎn)諸如海藻功能食品，它不僅豐富人們的食品種類，還可為提高人體的免疫功能，防御疾病，增強體質(zhì)做出貢獻。因為，擠壓過程是食品在螺桿與機筒之間，經(jīng)受高溫、高壓下反復擠壓、剪切，在混煉力作用下，使生物大分子個別鏈段上產(chǎn)生臨界應力，化學鏈斷裂，形成新的自由基團活性粒子，營養(yǎng)價值大大升華。米粉在擠壓過程中，要防“淀粉糊”，要求合理設計螺桿的長徑比、壓縮比、螺旋角、斷面形狀和兩根螺桿同向或反向嚙合旋轉(zhuǎn)，以及噴絲板的結構，生產(chǎn)工藝上還要合理控制水份、溫度、時間和被強化物(如海藻等式邏輯)質(zhì)量的控制等，總之各種因素多，是一個系統(tǒng)工程。所以，本機是長期生產(chǎn)實踐探索的成果。
文檔編號A23P1/10GK1985684SQ20051013396
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月21日 優(yōu)先權日2005年12月21日
發(fā)明者趙明 申請人:趙明