專(zhuān)利名稱(chēng)：一種擠壓式膨化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種食品、飼料機(jī)械，特別涉及一種將食品原料、飼料原料等含水物料進(jìn)行膨化加工的機(jī)械裝置。
背景技術(shù)：
在食品、飼料的膨化加工中，要求產(chǎn)品為高熟化產(chǎn)品，食用高熟化的食品或飼料有利于提高營(yíng)養(yǎng)成分的最終吸收率，提高其食用的口感性，尤其對(duì)于水產(chǎn)動(dòng)物，其消化道比較短，產(chǎn)品是否熟化對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)影響很大。膨化加工中還需要考慮產(chǎn)品的特定性能，例如產(chǎn)品的黏度，保證產(chǎn)品飼喂水產(chǎn)動(dòng)物時(shí)在水中有一個(gè)好的穩(wěn)定性，在水中不潰散，產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)成分在食用前不損失，又例如產(chǎn)品的下沉特性，要保證產(chǎn)品飼喂水產(chǎn)動(dòng)物時(shí)在水中全部下沉，特別是控制產(chǎn)品在水中緩慢下沉的速度。產(chǎn)品的熟化程度與產(chǎn)品特定性能也密不可分，增加產(chǎn)品的熟化程度也相應(yīng)提高了產(chǎn)品的黏度，保證了產(chǎn)品在水中的穩(wěn)定性。
現(xiàn)有技術(shù)中，有一種擠壓式膨化機(jī)，包括擠壓腔體，擠壓腔體內(nèi)裝有與擠壓腔相配合的擠壓螺桿，擠壓螺桿的排出端設(shè)有與擠壓腔體相連的穩(wěn)流擠出件，穩(wěn)流擠出件上設(shè)有與擠壓螺桿同軸設(shè)置的擠壓孔，穩(wěn)流擠出件上遠(yuǎn)離螺桿一側(cè)設(shè)有擠壓噴嘴，一由電機(jī)帶動(dòng)的切刀平貼在擠壓噴嘴外側(cè)。該裝置工作時(shí)，將含一定比例并經(jīng)粉碎的物料與一定量的水及蒸汽進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬笏腿霃臄D壓螺桿的排出端送入擠壓腔內(nèi)，在擠壓螺桿的推擠下，溫度升高，使物料熟化，同時(shí)，膨化腔內(nèi)壓力增大，高溫高壓的物料在經(jīng)過(guò)擠壓孔后，再經(jīng)過(guò)擠壓噴嘴擠出，壓力迅速減小，物料中所含水分迅速汽化使物料膨脹，在切刀的切割之下，形成適當(dāng)粒徑的產(chǎn)品。其不足之處在于產(chǎn)品的膨脹程度取決于眾多因素，如物料的配方、原料的容重特性、在擠壓時(shí)的工藝參數(shù)、擠壓螺桿、擠壓噴嘴的構(gòu)造形狀以及內(nèi)部磨損狀態(tài)等；特別是物料的配方的變化和內(nèi)部磨損狀態(tài)使所加工產(chǎn)品產(chǎn)生變化并難以預(yù)計(jì)，這樣在生產(chǎn)中很難確保產(chǎn)品具有合理的膨脹程度，因此，產(chǎn)品的特定性能(如下沉特性)難以控制；此外，產(chǎn)品的熟化程度與膨脹程度存在矛盾的關(guān)系，使產(chǎn)品熟化程度提高最可行的辦法是提高物料在擠壓噴嘴前的壓力和溫度，但溫度升高會(huì)導(dǎo)致經(jīng)過(guò)擠壓噴嘴后的物料過(guò)度膨脹，目前只能采用降低產(chǎn)量的方法確保擠壓噴嘴前所達(dá)到的壓力和物料的溫度控制在一定范圍之內(nèi)，以此來(lái)控制物料的膨脹程度，這樣造成擠壓設(shè)備生產(chǎn)膨化產(chǎn)品時(shí)產(chǎn)量的大幅度下降，同時(shí)物料的熟化程度也不能得到很好的保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種擠壓式膨化裝置，使膨化產(chǎn)品的熟化程度提高，膨脹程度可控。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種擠壓式膨化裝置，包括擠壓腔體，擠壓腔體內(nèi)裝有與擠壓腔相配合的擠壓螺桿，擠壓螺桿的排出端設(shè)有與擠壓腔體相連的穩(wěn)流擠出件，穩(wěn)流擠出件上設(shè)有與擠壓螺桿同軸設(shè)置的擠壓孔，所述的穩(wěn)流擠出件一側(cè)設(shè)有擠壓噴嘴，一由電機(jī)帶動(dòng)的切刀平貼在擠壓噴嘴外側(cè)，所述穩(wěn)流擠出件和擠壓噴嘴之間設(shè)有軸向相連的熱交換器和匯流件，匯流件上設(shè)有與擠壓噴嘴相連通的匯流孔，熱交換器包括若干相平行穿過(guò)殼體的換熱管，換熱管和殼體之間密封連接，殼體上設(shè)有冷媒進(jìn)口和冷媒出口，每一換熱管兩端分別接通擠壓孔和匯流孔。
本發(fā)明工作時(shí)，物料在擠壓腔中被擠壓，溫度升高、壓力增加，此時(shí)物料溫度一般在100℃-200℃之間，壓力在2-100bar之間，濕度在8-40％之間，物料熟化程度高，物料會(huì)變?yōu)橐环N膠化彈性流體，在壓力作用下在經(jīng)過(guò)擠壓孔，并不斷擠入換熱管內(nèi)，冷媒則從冷媒進(jìn)口進(jìn)入后，經(jīng)換熱管與物料產(chǎn)生熱交換，然后從冷媒出口離開(kāi)，物料則繼續(xù)被擠壓到匯流腔內(nèi)，然后從擠壓噴嘴被擠出，離開(kāi)擠壓噴嘴后，物料中的水迅速汽化，在膠化的彈性流體中形成了一個(gè)個(gè)致密的小洞穴，物料則因此產(chǎn)生膨脹，由于水瞬間汽化帶走物料的熱能，使物料溫度的降低，從而導(dǎo)致了物料的硬化，隨后，在切刀作用下，物料被切割成所需要的長(zhǎng)度，從而得到一粒粒的有著堅(jiān)實(shí)物理狀態(tài)的產(chǎn)品。在上述工作過(guò)程中，可以通過(guò)人為控制冷媒的溫度來(lái)控制換熱管內(nèi)物料的溫度，以控制產(chǎn)品在離開(kāi)擠壓噴嘴后具有適當(dāng)?shù)呐蛎浂?，?shí)現(xiàn)產(chǎn)品特定性能的可控。可見(jiàn)，本發(fā)明可使產(chǎn)品在具有高熟化程度的同時(shí)，還可以控制產(chǎn)品的膨脹度，使產(chǎn)品膨脹均勻，特定性能穩(wěn)定，可大幅度提高產(chǎn)量，本發(fā)明可用于食品、飼料加工等行業(yè)，進(jìn)行膨化加工，可制成單螺桿、雙螺桿、干擠壓設(shè)備以及蒸煮擠壓機(jī)。
為方便調(diào)節(jié)流量，所述穩(wěn)流擠出件上設(shè)置有垂直貫穿擠壓孔的空腔，空腔內(nèi)對(duì)稱(chēng)設(shè)有上活塞和下活塞，上活塞和下活塞分別設(shè)置在行程調(diào)節(jié)桿上。通過(guò)調(diào)節(jié)行程調(diào)節(jié)桿，驅(qū)動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)，可改變擠壓孔的通流面積，實(shí)現(xiàn)流量的控制，并可通過(guò)流量調(diào)節(jié)改變擠壓腔內(nèi)溫度和壓力，進(jìn)一步保證物料的熟化程度。為指示活塞的調(diào)節(jié)量，在行程調(diào)節(jié)桿側(cè)面設(shè)有指示標(biāo)尺。對(duì)應(yīng)相應(yīng)的刻度指示，即可獲知活塞的調(diào)節(jié)量和擠壓孔的大小。
為使物料流量穩(wěn)定，所述擠壓孔和匯流孔形狀為從兩端向中間逐漸收縮的圓形。這樣形狀的擠壓孔和匯流孔起節(jié)流、穩(wěn)壓作用，可使物料流量更加穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1擠壓螺桿，2擠壓腔，3擠壓腔體，4穩(wěn)流擠出件，5上活塞，6下活塞，7行程調(diào)節(jié)桿，8擠壓孔，9指示標(biāo)尺，10殼體，11溫度傳感器，12冷媒出口，13換熱管，14冷媒進(jìn)口，15冷媒流量控制閥，16控制計(jì)算機(jī)，17匯流件，18匯流孔，19擠壓噴嘴，20切刀，21電機(jī)。
具體實(shí)施例方式
如圖1，為一種擠壓式膨化裝置，包括擠壓腔體3，擠壓腔體3內(nèi)設(shè)有與擠壓腔2相配合的擠壓螺桿1，擠壓螺桿1的排出端設(shè)有與擠壓腔體3相連的穩(wěn)流擠出件4，穩(wěn)流擠出件4上設(shè)有與擠壓螺桿1同軸設(shè)置的擠壓孔8，所述穩(wěn)流擠出件4上設(shè)置有垂直貫穿擠壓孔8的空腔，空腔內(nèi)對(duì)稱(chēng)設(shè)有上活塞5和下活塞6，上活塞5和下活塞6分別設(shè)置在行程調(diào)節(jié)桿7上，行程調(diào)節(jié)桿7側(cè)面設(shè)有指示標(biāo)尺9用于指示調(diào)節(jié)量，通過(guò)上活塞5和下活塞6的位移量來(lái)控制擠壓孔8開(kāi)口的大小，在生產(chǎn)過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)并使上活塞5和下活塞6固定在某個(gè)位置，從而實(shí)現(xiàn)到達(dá)擠壓孔8之前的物料的壓力的控制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)物料熟化程度的控制；穩(wěn)流擠出件4一側(cè)設(shè)有擠壓噴嘴19，一由電機(jī)21帶動(dòng)的切刀20平貼在擠壓噴嘴19外側(cè)，所述穩(wěn)流擠出件4和擠壓噴嘴19之間設(shè)有軸向相連的熱交換器和匯流件17，匯流件17上設(shè)有與擠壓噴嘴19相連通的匯流孔18，熱交換器包括若干相平行穿過(guò)殼體10的換熱管13，換熱管13和殼體10之間密封連接，殼體10上設(shè)有冷媒進(jìn)口14和冷媒出口12，每一換熱管13兩端分別接通擠壓孔8和匯流孔18，擠壓孔8和匯流孔18的截面為的圓形，擠壓孔8和匯流孔18從兩端向中間逐漸收縮。為實(shí)現(xiàn)溫度的及時(shí)調(diào)整，在控制方面可以增設(shè)溫度傳感器11、冷媒流量控制閥15和控制計(jì)算機(jī)16，這三者形成一個(gè)閉環(huán)控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)熱交換器內(nèi)物料溫度的自動(dòng)控制。
工作時(shí)，將含一定比例并經(jīng)粉碎的物料與一定量的水及蒸汽進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬笏腿霃臄D壓螺桿1一端送入擠壓腔2內(nèi)，物料在擠壓腔2中被擠壓，溫度升高、壓力增加，此時(shí)物料溫度一般在100℃-200℃之間，壓力在2-100bar之間，濕度在8-40％之間，物料會(huì)變?yōu)橐环N膠化彈性流體，物料穿過(guò)擠壓孔8到達(dá)熱交換器的換熱管13中，與冷媒產(chǎn)生熱交換，自身溫度降低，控制冷媒的流量和溫度，可實(shí)現(xiàn)物料溫度的恒定，冷媒可以采用水、氣或其他傳熱介質(zhì)，物料經(jīng)過(guò)降溫后范圍一般在0℃-180℃；物料則繼續(xù)被擠壓到匯流腔18內(nèi)，此時(shí)，物料有一定的壓降，壓降范圍一般在1bar-6bar之間，然后物料從擠壓噴嘴19被擠出，離開(kāi)擠壓噴嘴19后，物料中的水迅速汽化，在膠化的彈性流體中形成了一個(gè)個(gè)致密的小洞穴，物料則因此產(chǎn)生膨脹，由于水瞬間汽化帶走物料的熱能，使物料溫度的降低，從而導(dǎo)致了物料的硬化，隨后，在切刀20作用下，物料被切割成所需要的長(zhǎng)度，從而得到一粒粒的有著堅(jiān)實(shí)物理狀態(tài)的產(chǎn)品。
通過(guò)活塞可以對(duì)擠壓孔8的通流面積進(jìn)行調(diào)節(jié)，在對(duì)上活塞5和下活塞6的調(diào)節(jié)過(guò)程中，應(yīng)保持兩者的位移量一致，一方面滿足了保證物料熟化程度控制的基本要求，另一方面保證了擠壓孔8不管調(diào)節(jié)大還是小，孔中心始終在擠壓螺桿1的軸線上，這樣保證了物料始終圍繞該軸線向前流動(dòng)，這對(duì)保證物料性質(zhì)的均勻一致性尤其重要，如果該物料偏離了該中線就會(huì)使偏移位置兩側(cè)的物料流速差距拉大，使物料在該位置的停留時(shí)間不一致，從而影響物料的均勻一致性，擠壓孔8的開(kāi)口大小一般在5％-100％的開(kāi)度。
以上述擠壓式膨化裝置進(jìn)行水產(chǎn)飼料膨化生產(chǎn)，試舉一例說(shuō)明物料的配方為(重量含量)豆粕27％、小麥粉25％、麥麩18％、菜仔餅27％、油脂3％，物料的粉碎細(xì)度為95％通過(guò)80目篩，99.5％過(guò)60目篩，100％過(guò)50目篩。使用一個(gè)擠壓螺桿直徑是165mm的單螺桿進(jìn)行擠壓，擠壓噴嘴的孔徑為1.6mm，在其它如產(chǎn)量等其它工藝參數(shù)不變的狀況下，通過(guò)對(duì)熱交換器內(nèi)溫度的改變，檢測(cè)經(jīng)過(guò)擠壓噴嘴并進(jìn)行切割的膨脹顆粒的直徑，檢測(cè)當(dāng)顆粒烘干水分至10％時(shí)的顆粒單位體積的重量，最后檢測(cè)烘干后顆粒在含5％鹽的純凈水中和在含10％鹽的純凈水中的漂浮情況。
檢測(cè)情況見(jiàn)下表

從上表中可以看出，通過(guò)控制換熱管內(nèi)溫度可以實(shí)現(xiàn)物料膨脹性能的改變，同時(shí)也可以改變物料的沉降性能，使物料可漂浮于水面還是沉入水底，膨脹性的改變，也改變了單位體積內(nèi)的物料重量，其密度大于水的密度較少時(shí)，物料的下降速度較慢，其密度大于水的密度較大時(shí)，物料的下降速度較快。此外，物料在140℃的溫度下，可以充分熟化。
權(quán)利要求
1.一種擠壓式膨化裝置，包括擠壓腔體，擠壓腔體內(nèi)裝有與擠壓腔相配合的擠壓螺桿，擠壓螺桿的排出端設(shè)有與擠壓腔體相連的穩(wěn)流擠出件，穩(wěn)流擠出件上設(shè)有與擠壓螺桿同軸設(shè)置的擠壓孔，所述的穩(wěn)流擠出件一側(cè)設(shè)有擠壓噴嘴，一由電機(jī)帶動(dòng)的切刀平貼在擠壓噴嘴外側(cè)，其特征在于所述穩(wěn)流擠出件和擠壓噴嘴之間設(shè)有軸向相連的熱交換器和匯流件，匯流件上設(shè)有與擠壓噴嘴相連通的匯流孔，熱交換器包括若干相平行穿過(guò)殼體的換熱管，換熱管和殼體之間密封連接，殼體上設(shè)有冷媒進(jìn)口和冷媒出口，每一換熱管兩端分別接通擠壓孔和匯流孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擠壓式膨化裝置，其特征在于所述穩(wěn)流擠出件上設(shè)置有垂直貫穿擠壓孔的空腔，空腔內(nèi)對(duì)稱(chēng)設(shè)有上活塞和下活塞，上活塞和下活塞分別設(shè)置在行程調(diào)節(jié)桿上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種擠壓式膨化裝置，其特征在于所述行程調(diào)節(jié)桿側(cè)面設(shè)有指示標(biāo)尺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的一種擠壓式膨化裝置，其特征在于所述擠壓孔和匯流孔形狀為從兩端向中間逐漸收縮的圓形。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了含水原料膨化裝置領(lǐng)域內(nèi)的一種擠壓式膨化裝置，包括擠壓腔體，擠壓腔體內(nèi)裝有與擠壓腔相配合的擠壓螺桿，擠壓螺桿的排出端設(shè)有與擠壓腔體相連的穩(wěn)流擠出件，穩(wěn)流擠出件上設(shè)有與擠壓螺桿同軸設(shè)置的擠壓孔，穩(wěn)流擠出件一側(cè)設(shè)有擠壓噴嘴，一由電機(jī)帶動(dòng)的切刀平貼在擠壓噴嘴外側(cè)，穩(wěn)流擠出件和擠壓噴嘴之間設(shè)有軸向相連的熱交換器和匯流件，匯流件上設(shè)有與擠壓噴嘴相連通的匯流孔，熱交換器包括若干相平行穿過(guò)殼體的換熱管，換熱管和殼體之間密封連接，殼體上設(shè)有冷媒進(jìn)口和冷媒出口，每一換熱管兩端分別接通擠壓孔和匯流孔。本發(fā)明可使產(chǎn)品高熟化，且可控制產(chǎn)品的膨脹度，使產(chǎn)品特定性能穩(wěn)定，可用于食品、飼料加工等行業(yè)。
文檔編號(hào)A23P1/14GK1823635SQ200610039218
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月22日
發(fā)明者馬亮, 沈良菊 申請(qǐng)人:江蘇牧羊集團(tuán)有限公司