專利名稱：用于擠壓機(jī)的流量分配裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在組織化處理的蛋白質(zhì)食品生產(chǎn)中與食品擠壓機(jī)有關(guān)的冷卻模及其用途，以及涉及一種可用于從食品擠壓機(jī)的出口直接流到多通道冷卻模入口的流量分配裝置。本發(fā)明尤其涉及一種裝置，其被設(shè)計為提高冷卻模的操作效率并也能促進(jìn)在冷卻模每一通道內(nèi)壓出物流量的均勻分布。
背景技術(shù)：
在商業(yè)食品生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其是商業(yè)寵物食品生產(chǎn)領(lǐng)域，為了保證這種食品具有一可信的“肉狀的”外表，而并不引起與瘦肉相關(guān)的高原料成本，通常需要生產(chǎn)一種廉價的用于包括在食物基體中的人造肉。生產(chǎn)這種人造肉的一種特別有效的工藝由埃弗姆食品有限公司(Effem Foods Pty Ltd.)公開于專利文獻(xiàn)WO00/69276中。其中所描述的工藝包括使用一冷卻模來實現(xiàn)高濕度的，蛋白質(zhì)基壓出物的逐漸固化，從而形成一“纖維狀的”內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
當(dāng)然，冷卻模的商業(yè)用途在高濕度擠壓應(yīng)用中受到限制，這種冷卻模有不能適應(yīng)高壓出物流速的傾向，該高壓出物流速在生產(chǎn)商業(yè)上適用的食品時是必需的，例如每擠壓單元每小時超過200kg的產(chǎn)品。
為了克服這個問題，因此有必要提高冷卻模壓出物的整體效率。一種改進(jìn)的設(shè)計由埃弗姆食品有限公司(Effem Foods Pty Ltd.)公開于專利文獻(xiàn)WO01/49474中。該文獻(xiàn)公開了一種多通道冷卻模，其能在每擠壓單元每小時內(nèi)以全部的質(zhì)量流速生產(chǎn)出大約一噸組織化處理的、高濕度的壓出物。
但是，多通道冷卻模的一個潛在問題出現(xiàn)了，在那里排出擠壓機(jī)的一單個產(chǎn)品流分裂為大量單一的流量而進(jìn)入冷卻模中。每一壓出物冷卻通道內(nèi)獲得的產(chǎn)品質(zhì)量，在很大程度上取決于確保在每一單個通道之間以及單個通道內(nèi)的流速相對均勻地分布。依照WO01/49474的多通道模具制造的操作中，已經(jīng)注意到在穿過冷卻模每一單個通道的壓出物流速的變化可能傾向于不同，特別是在高流速操作過程中。
在文獻(xiàn)WO01/49474中建議，即使通道內(nèi)的流量分布是極限值，在擠壓機(jī)出口和冷卻模入口之間放置一些限流裝置可能是有利的。其目的是在該過渡中產(chǎn)生一壓力降。因此，如果該限壓裝置使得通道具有該特征，即其與冷卻模通道精確對準(zhǔn)，并且在每一通道內(nèi)對流量實現(xiàn)相同的限制，穿過該限流裝置每一通道的壓出物流量事實上將是相同的，從而在每一冷卻模通道內(nèi)促使相對均勻的流動。
但是，這種系統(tǒng)的一個缺點是，用于一些商業(yè)寵物食品生產(chǎn)所需要類型的壓出物，在離開擠壓機(jī)時將傾向于開始固化。如同分層一樣，在該固化過程中為了生產(chǎn)指標(biāo)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，單向流動是合乎需要的，迫使這些被部分固化了的物質(zhì)通過流量限制將有助于破壞已經(jīng)形成的結(jié)構(gòu)，并且有助于將湍流引入壓出物的靜止液態(tài)組分中。這就破壞了已經(jīng)形成的結(jié)構(gòu)，為了獲得所需的層狀內(nèi)部組織，隨后必須重新形成結(jié)構(gòu)。
該問題一個明顯的解決方案是確保離開擠壓機(jī)的壓出物處于一足夠高的溫度水平，例如180℃，這樣其將不會開始部分固化直到其已經(jīng)通過限制，并在冷卻模主體內(nèi)已調(diào)整為相對的層流。但是，這是一種相對限制實際優(yōu)點的解決方法，當(dāng)然，提供給冷卻模具有顯著高溫的原料將極大地增加該冷卻模所需要的冷負(fù)荷。反過來這將減小最大流速，該最大流速可在仍然提供可接受質(zhì)量的產(chǎn)品的同時通過冷卻模而形成，這將可能使得提供增加效率的冷卻模的目的遭到失敗。
此外，將壓出物加熱到比擠壓工藝所嚴(yán)格需要的更高溫度時，將導(dǎo)致產(chǎn)品的局部燃燒。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種裝置或設(shè)備，其能在一食品擠壓機(jī)和一多通道冷卻模之間實現(xiàn)改進(jìn)的壓出物流動路徑，該裝置或設(shè)備通過擠壓機(jī)和冷卻模系統(tǒng)能有助于提高材料的生產(chǎn)效率。本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一改進(jìn)的壓出物流動路徑，其能在幾乎全部冷卻模通道中有助于促進(jìn)均勻的流量分布。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種擠壓機(jī)出口流量分配裝置，該裝置用于從一擠壓機(jī)傳送高濕度食品壓出物到多通道冷卻模的入口，擠壓機(jī)具有一個或多個擠壓螺桿，所述裝置具有一內(nèi)部壓出物通道，該壓出物通道對于從擠壓機(jī)出口到所述冷卻模的入口通過的壓出物的任何給定元件限定了一流動路徑，其中穿過所述通道的所述壓出物流動路徑長度與任意一單個擠壓機(jī)螺桿外徑長度的比值，大于或等于約0.75∶1。優(yōu)選地，該比值大于約1.2∶1，更優(yōu)選地該比值大于約1.7∶1。
本發(fā)明所提供的顯著優(yōu)點在于，擠壓機(jī)和冷卻模之間的通道的增加的長度和體積容許壓出物維持基本上單向的層流，該壓出物可進(jìn)行初步的固化。因此，在該壓出物內(nèi)形成的所期望的結(jié)構(gòu)不會受到破壞性的湍流，正如背景技術(shù)文獻(xiàn)中所提及的，該湍流需要在無效率的高溫條件下操作擠壓機(jī)。
例如，對于一給定的壓出物形式，現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)已經(jīng)采用，需要冷卻模將壓出物的溫度從160℃降低到低于100℃，其減小值大于60℃。但是，使用本發(fā)明，通過例如一安裝在擠壓機(jī)和多通道冷卻模之間的流量分配裝置，擠壓機(jī)出口處的壓出物的溫度可在120℃溫度下運行。因此，冷卻模僅僅需要將壓出物的溫度降低20℃。這有效地容許整體壓出物的產(chǎn)量增加200％，并將有助于降低產(chǎn)品燃燒的發(fā)生率。
優(yōu)選地，通道的內(nèi)部剖面(profile)在橫斷面上基本上為卵形。更優(yōu)選地，通道具有一中間喉管的特征，其中所述喉管處的最大內(nèi)部尺寸不大于擠壓機(jī)出口的最小尺寸。該喉管特征所具有的顯著優(yōu)點在于，其能確保壓出物任意元件的流動路程長度在從所述喉管到冷卻模內(nèi)的任何給定壓出物通道的入口點上大體上相同。因此這將促進(jìn)更均勻的非湍流流動。
提供了一個具有顯著優(yōu)點的實施例，其中，所述通道被一個中空連接件的內(nèi)部剖面所限定，所述連接件包括一適合于連接到擠壓機(jī)出口的壓出物進(jìn)入孔；一適合于連接到冷卻模入口的壓出物排出孔；以及一設(shè)置在進(jìn)入孔和排出孔之間的壓出物過渡部分。所述過渡部分的內(nèi)部縱向橫斷剖面的特征為具有兩個區(qū)域第一區(qū)域的特征是，在剖面上，一平滑曲線從擠壓機(jī)出口的近似尺寸處過渡到一圓形或卵形喉管，該圓形或卵形喉管的最小直徑不大于所述擠壓機(jī)出口的最小直徑；第二區(qū)域的特征是，在剖面上，一平滑曲線從所述圓形喉管膨脹到所述冷卻模入口的近似尺寸處。所述內(nèi)表面平滑曲率的一個顯著優(yōu)點在于，它們有助于減小流動“死點”的發(fā)生率，在該“死點”處能產(chǎn)生湍流并也能導(dǎo)致產(chǎn)品的燃燒。
這種剖面(profile)有助于在多通道冷卻模內(nèi)確保壓出物的相對流動速度被均勻地分配到每一通道，并在該通道內(nèi)被均勻地分布。提供了一個特別優(yōu)選的實施例，其中，一噴嘴被設(shè)置在所述冷卻模入口的中心和所述第二區(qū)域的內(nèi)部，如此該噴嘴指向所述喉管，并且其中所述噴嘴的特征為一外部表面，即在剖面上，近似平行于所述第二區(qū)域的內(nèi)表面，從而迫使流動的壓出物流向在環(huán)形通道內(nèi)的單個冷卻模的入口孔，該環(huán)形通道的整體直徑逐漸膨脹但是具有大致恒定的通道寬度。該實施例對于該目標(biāo)的進(jìn)一步貢獻(xiàn)在于，壓出物在從喉管流向任意一單個冷卻模通道上的有效流動路程長度近似相等，這極大地促進(jìn)了幾乎所有所述通道中壓出物流量的均勻分布。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種通過上述流量分配裝置而生產(chǎn)的擠壓食品。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種裝配有上述流量分配裝置的食品擠壓生產(chǎn)線。
下面將參照附圖并通過特定的非限定性的示例，描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。


圖1顯示從被連接到圓形冷卻模入口的端部觀察，根據(jù)本發(fā)明一流量分配裝置的透視圖；圖2顯示從被連接到雙螺桿擠壓機(jī)出口的端部觀察，圖1中的流量分配裝置；圖3顯示圖1中的流量分配裝置，但是所述冷卻模的入口板重疊在適當(dāng)位置；圖4顯示根據(jù)本發(fā)明流量分配裝置的橫端面示意圖，該裝置被連接到雙螺桿擠壓機(jī)和多通道冷卻模上。
具體實施例方式
首先參照圖1，描繪了一種流量分配裝置5，其包括一壓出物通道10，該通道10由一曲線剖面的內(nèi)表面限定，一擠壓機(jī)連接法蘭15以及一冷卻模連接法蘭20。需要注意的是，當(dāng)進(jìn)行操作時，壓出物42將通過擠壓機(jī)連接法蘭15進(jìn)入裝置5中，沿箭頭25的方向穿過裝置5并將離開裝置5以及通過冷卻模連接法蘭20進(jìn)入到冷卻模50。參照圖2，顯示了該裝置5的相對端的同樣特征。
在實際操作中，通過所述擠壓機(jī)的出口法蘭30將流量分配裝置5直接連接到例如在瑞士Bühler A G，9240 Uzwil所銷售的雙螺桿輸送食品擠壓機(jī)45的出口。同樣地將裝置5連接到多通道冷卻模50上，該冷卻模50的壓出物流動通道40圍繞圓形軸徑向配置，例如專利文獻(xiàn)WO01/49474中所公開的通過所述冷卻模的入口法蘭35設(shè)置。該附件部分地顯示于圖3中，其中也顯示了壓出物流動通道40的位置。
圖4中的橫斷面圖顯示了裝置5的結(jié)構(gòu)及其基本的操作特征；尤其是其內(nèi)部幾何尺寸。所顯示的裝置5連接到雙螺桿擠壓機(jī)及多通道冷卻模50上，該螺桿擠壓機(jī)具有直徑大約為D的壓緊螺釘38。還顯示了壓出物流動通道40的位置。
特別需要注意的是，典型的壓出物流動路徑L的長度與直徑D的比值，大于約1.7∶1。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，特別是那些熟悉壓出物液體流動人員，將認(rèn)識到該流動路徑的相對長度將極大地幫助促進(jìn)通過裝置5并進(jìn)入通道40的壓出物42的層流。
裝置5的特征為具有三個主要區(qū)域在流動方向上以減小整體內(nèi)部直徑的限流區(qū)55，并且其使裝置5的內(nèi)剖面從卵形(與壓出物出口相配合)逐漸變換為大體上的圓形；大體上圓形剖面的喉管60，整體內(nèi)徑在該處達(dá)到最小；以及膨脹區(qū)65，在該區(qū)域內(nèi)整體內(nèi)徑在壓出物流動方向上增加(逐漸地而非迅速地)。
從該擠壓機(jī)的螺桿38排出的壓出物42將傾向于呈現(xiàn)湍流。喉管60擠壓該材料并有助于減小流動的相對湍流度。此外，內(nèi)部剖面從卵形到圓形的這種轉(zhuǎn)換有助于近似平衡在喉管60和冷卻模50之間的壓出物42的任何元件的流動路徑長度，這將有助于維持均勻的層流，并幫助確保對所有冷卻模壓出物通道40流量的均勻徑向分布。
一近似拋物線剖面的噴嘴70放置在裝置5內(nèi)，其與裝置5的中心線對準(zhǔn)。該噴嘴70位于冷卻模50入口面的中心上。噴嘴70的表面75的整體外徑沿壓出物的流動方向增加(逐漸地而非迅速地)。噴嘴70的形狀和定位效果在于，該壓出物42被迫穿過一環(huán)形通道流動，環(huán)形通道的整體直徑沿壓出物的流動方向增加，但是其環(huán)形寬度至少在膨脹區(qū)65的大部分上保持基本上恒定。
這種設(shè)置的實際效果在于，大大地促使在環(huán)形通道內(nèi)流動的壓出物42基本上采用層流而不是湍流，其附加的優(yōu)點為在最終產(chǎn)品內(nèi)形成所需要的組織。
此外，在裝置5出口處通道的最終環(huán)形寬度最好大致上等于冷卻模50內(nèi)壓出物通道40的高度，以進(jìn)一步確保將已經(jīng)建立在裝置5內(nèi)的層流基本上維持在冷卻模50內(nèi)。
很明顯，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，本發(fā)明的主要特征可由許多其它物理配置來體現(xiàn)，上述示例僅僅是這種實施例的一種。
權(quán)利要求
1.一種擠壓機(jī)出口流量分配裝置，用于從一擠壓機(jī)中傳送高濕度食品壓出物材料，所述擠壓機(jī)在朝向多通道冷卻模的入口具有一個或多個擠壓螺桿，所述流量分配裝置具有內(nèi)部壓出物通道，該通道對于從該擠壓機(jī)出口通向所述冷卻模入口的任意給定的壓出物元件限定一流動路徑，其中穿過所述通道的所述壓出物流動路徑的長度與單個擠壓機(jī)螺桿中的任意一個的外徑長度的比值大于約0.75∶1。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述比值大于約1.2∶1。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述比值大于約1.7∶1。
4.如前述任意一項權(quán)利要求所述的裝置，其中所述通道的內(nèi)剖面在橫斷面上基本上為卵形。
5.如前述任意一項權(quán)利要求所述的裝置，其中所述通道在流動路徑上具有中間收縮的特征。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述收縮的最大內(nèi)尺寸不大于擠壓機(jī)出口的最小尺寸。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述通道由中空連接器的內(nèi)部剖面所限定，所述連接器包括一適合于連接到擠壓機(jī)出口的壓出物進(jìn)入孔；一適合于連接到冷卻模入口的壓出物排出孔；以及一設(shè)置在進(jìn)入孔和排出孔之間的壓出物過渡部分。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述過渡部分的所述內(nèi)部縱向橫斷面剖面的特征為具有兩個區(qū)域第一區(qū)域的特征為，在剖面上，一平滑曲線的過渡從擠壓機(jī)出口的近似尺寸到一圓形或卵形收縮，該圓形或卵形收縮的最小直徑不大于所述擠壓機(jī)出口的最小直徑；第二區(qū)域的特征為，在剖面上，一平滑曲線的膨脹從所述圓形收縮朝向所述冷卻模入口。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中一噴嘴被設(shè)置在所述冷卻模入口的中心及所述第二區(qū)域的內(nèi)部，這樣該噴嘴指向所述收縮；并且其中所述噴嘴的特征為一外部表面，在剖面上，其近似平行于所述第二區(qū)域的內(nèi)表面，從而迫使流動的壓出物朝向在環(huán)形通道內(nèi)的單個冷卻模入口孔流動，該環(huán)形通道的整體直徑逐漸膨脹但具有基本上恒定的通道寬度。
10.一種擠壓食品，其由前述任意一項權(quán)利要求所限定的擠壓機(jī)出口流量分配裝置所生產(chǎn)。
11.一種用于生產(chǎn)擠壓食品的生產(chǎn)線，其裝配有如權(quán)利要求1-9中任意一項所限定的擠壓機(jī)出口流量分配裝置。
12.一種擠壓機(jī)出口流量分配裝置，用于從一擠壓機(jī)傳送高濕度食品壓出物材料，參見說明書附圖所充分描述的。
全文摘要
一種擠壓機(jī)出口流量分配裝置，其用于從擠壓機(jī)中傳送高濕度食品壓出物，所述擠壓機(jī)在朝向多通道冷卻模的入口具有一個或多個擠壓螺桿，所述流量分配裝置具有內(nèi)部壓出物通道，該壓出物通道對于從擠壓機(jī)出口流向所述冷卻模入口的任意給定壓出物元件限定了一個流動路徑。
文檔編號B29K77/00GK1602766SQ20041009512
公開日2005年4月6日 申請日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者戴維·亞歷山大, 凱文·里斯 申請人:馬爾斯公司