專利名稱：：旁通熟化的膨化加工裝置及膨化加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明主要涉及糧食食品飼料加工領(lǐng)域內(nèi)的成型設(shè)備與工藝，特別是涉及擠壓膨化加工的裝置及膨化加工的方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有食品、飼料擠壓膨化用的加工裝置包括擠壓腔，擠壓腔內(nèi)設(shè)有擠壓螺桿，擠壓腔一端設(shè)有進(jìn)料口，另一端設(shè)有出料切割裝置。工作時(shí)，擠壓螺桿連續(xù)地將物料從進(jìn)料口推向出料切割裝置，物料膨化并被切割成型。在此過程中，物料先后經(jīng)過了喂料、揉和、最終熟化等幾個(gè)階段，物料的壓力逐漸增大，溫度逐漸升高，在高溫、高壓、高剪切條件下，物料的物性發(fā)生變化。由粉狀變成糊狀，淀粉糊化，蛋白變性，纖維質(zhì)部分降解、細(xì)化，致病菌被殺死，衛(wèi)生指標(biāo)提高，有毒成分失活；最終物料在強(qiáng)大的壓力差作用下，物料被膨化、失水、降溫，膨化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)疏松、多孔、酥脆，且有較好的適口性和風(fēng)味。但是，物料被擠壓、攪拌、剪切、摩擦的所有的能量都是來源于擠壓膨化設(shè)備的輸入的機(jī)械能，這些機(jī)械能的輸入影響到物料的壓力和溫度，也即影響到物料的熟化度，物料的熟化度不足時(shí)，物料的膨化品質(zhì)將受到影響，因此，為保證產(chǎn)品具有良好的品質(zhì)，物料本身應(yīng)具有足夠的能量。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了降低機(jī)械能能耗，一些廠家會(huì)在喂料末端向物料中添加蒸汽，由于蒸汽的添加能夠提高物料的糊化度，降低物料糊化過程中需要的機(jī)械能，但是其幅度有限。因?yàn)榕蚧坏目臻g很小，物料在整個(gè)膨化腔內(nèi)的停留時(shí)間很短，蒸汽與物料滲透的時(shí)間很短，這樣，物料因蒸汽的作用提升的熟化程度變得相對(duì)有限。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種可以降低食品、飼料擠壓膨化能耗、并能根據(jù)需要控制物料熟化度的旁通熟化的膨化加工裝置，同時(shí)提供了一種利用該裝置進(jìn)行膨化加工的方法。為此，本發(fā)明提供的旁通熟化的膨化加工裝置，其包括擠壓腔，擠壓腔內(nèi)設(shè)有擠壓螺桿，擠壓腔一端設(shè)有進(jìn)料口，另一端設(shè)有出料切割裝置，所述擠壓螺桿上設(shè)有與擠壓腔相配合的阻料環(huán)，阻料環(huán)將擠壓腔分隔成靠近進(jìn)料口一側(cè)的一次擠壓腔和靠近出料切割裝置一側(cè)的二次擠壓腔，一次擠壓腔與二次擠壓腔之間設(shè)有旁通管道將一次擠壓腔與二次擠壓腔相連通，所述旁通管道外設(shè)有蒸汽加熱腔。本發(fā)明提供的膨化加工裝置中，阻料環(huán)將擠壓腔分隔成一次擠壓腔和二次擠壓腔，物料經(jīng)初步擠壓后，可進(jìn)入旁通管道中，在壓力狀態(tài)下，物料被通入蒸汽加熱腔中的蒸汽所加熱，使物料迅速熟化，成為糊狀，然后，物料經(jīng)旁通管道進(jìn)入二次擠壓腔中，被擠壓螺桿進(jìn)一步加壓后，從出料切割裝置出料，物料瞬間失壓膨化，并被切割成型。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可調(diào)節(jié)蒸汽加熱腔中所通入蒸汽的壓力、流量來控制物料的熟化度，以適應(yīng)不同物料的需求；在旁通管道中，物料被熟化后，其呈流質(zhì)或半流質(zhì)狀態(tài)，物料的流動(dòng)性好，機(jī)械阻力小，減少了機(jī)械摩擦，節(jié)約了從擠壓螺桿的輸入的機(jī)械能，減少了擠壓螺桿和擠壓腔的3磨損。物料可形成料封，避免了擠壓腔和擠壓螺桿之間的間隙造成內(nèi)泄漏帶來的效能降低的問題。該裝置節(jié)能、高效，可用于糧食、飼料等物料的膨化加工。為能方便調(diào)節(jié)物料的含水量，同時(shí)，可向物料中直接輸入熱能，所述一次擠壓腔上靠近阻料環(huán)位置設(shè)有蒸汽補(bǔ)入口。必要時(shí)，可通過蒸汽補(bǔ)入口向物料中補(bǔ)入一定壓力的蒸汽，促進(jìn)物料熟化并能加強(qiáng)物料的流動(dòng)性。為方便管道布置和加熱，所述旁通管道呈U形，蒸汽加熱腔的蒸汽進(jìn)口在U形的開口兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)，蒸汽加熱腔的蒸汽出口設(shè)置在U形的底部。為便于調(diào)節(jié)旁通管道內(nèi)物料的壓力，所述旁通管道上設(shè)有控制閥。通過控制閥的開度可調(diào)節(jié)旁通管道內(nèi)物料的壓力。本發(fā)明還提供了一種利用上述裝置進(jìn)行的膨化加工方法其步驟為(1)將經(jīng)過調(diào)質(zhì)的物料，其糊化度為4050^，溫度為9010(TC、含水率為2032%，經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入一次擠壓腔中，物料被初步擠壓后被輸送至旁通管道中；(2)通過蒸汽加熱腔給旁通管道中的物料加溫，使物料在壓力狀態(tài)下熟化，物料在該旁通管道內(nèi)停留時(shí)間至15分鐘，所受壓力為0.11.OMPa;(3)物料經(jīng)過旁通管道后進(jìn)入二次擠壓腔，經(jīng)擠壓螺桿二次擠壓至出料切割裝置出料后，物料膨化并被切割成型。上述步驟(1)中，可向一次擠壓腔內(nèi)的物料中添加蒸汽，蒸汽與物料的質(zhì)量比為020%?？纱龠M(jìn)物料熟化并能加強(qiáng)物料的流動(dòng)性。所述蒸汽加熱腔內(nèi)的蒸汽壓力為0.11.OMPa。旁通管道內(nèi)物料的壓力可通過旁通管道上設(shè)置的控制閥的開度進(jìn)行控制。圖1為本發(fā)明所述的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，l出料切割裝置，2二次擠壓腔，3控制閥，4擠壓螺桿，5阻料環(huán)，6蒸汽補(bǔ)入口，7—次擠壓腔，8進(jìn)料口，9傳動(dòng)系統(tǒng)，10、14蒸汽進(jìn)口，11蒸汽出口，12蒸汽加熱腔，13旁通管道。具體實(shí)施方式實(shí)施例l如圖1所示，為旁通熟化的膨化加工裝置，包括擠壓腔，擠壓腔內(nèi)設(shè)有擠壓螺桿4，擠壓腔一端設(shè)有進(jìn)料口8，另一端設(shè)有出料切割裝置1，擠壓螺桿4上設(shè)有與擠壓腔相配合的阻料環(huán)5，阻料環(huán)5將擠壓腔分隔成靠近進(jìn)料口8—側(cè)的一次擠壓腔7和靠近出料切割裝置1一側(cè)的二次擠壓腔2，一次擠壓腔7上靠近阻料環(huán)5位置設(shè)有蒸汽補(bǔ)入口6;—次擠壓腔7與二次擠壓腔2之間設(shè)有旁通管道13將一次擠壓腔7與二次擠壓腔2相連通，旁通管道13外設(shè)有蒸汽加熱腔12;旁通管道13呈U形，蒸汽加熱腔12的蒸汽進(jìn)口10、14在U形的開口兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)，蒸汽加熱腔12的蒸汽出口11設(shè)置在U形的底部，在旁通管道13上還設(shè)有一個(gè)控制閥3。擠壓螺桿4與傳動(dòng)系統(tǒng)9相連，傳動(dòng)系統(tǒng)9中電機(jī)的功率為15KW，擠壓螺桿4直徑為60mm;以往同樣直徑的擠壓螺桿4需配置30KW的電機(jī)；經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，由于有旁通管道13的設(shè)置，可明顯降低電機(jī)的功率，相比較增加的熱能，降低電機(jī)功率具有明顯的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)比試驗(yàn)A)利用一臺(tái)現(xiàn)有技術(shù)的單螺桿膨化機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)，獲得相關(guān)參數(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)膨化機(jī)的主電機(jī)160KW，螺桿直徑165mm，螺桿的長徑比為13:1，螺桿配置區(qū)域分為喂料區(qū)、揉和區(qū)、最終熟化區(qū)；物料的配方見表一，物料的粉碎細(xì)度為95%通過80目篩，99.5%過60目篩，100%過50目篩。物料首先在一個(gè)普通的調(diào)質(zhì)器中進(jìn)行預(yù)熟化，經(jīng)過調(diào)質(zhì)器后物料的糊化度為45%，物料的溫度為95°C，物料的水分為19%。表一物料的配方(重量百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>物料進(jìn)入膨化機(jī)中擠壓，出料切割裝置中的出料?？资褂?.0mm直徑。生產(chǎn)時(shí)盡量增加喂料量以提高主電機(jī)負(fù)載，當(dāng)主電機(jī)負(fù)載率為95%時(shí)，膨化機(jī)產(chǎn)量為5.5噸/小時(shí)，此時(shí)，該膨化機(jī)的噸料電耗為27.3kWh/t。最終得到的膨化產(chǎn)品糊化度為100%，膨化顆粒飽滿、美觀。B)利用本發(fā)明技術(shù)在該單螺桿膨化機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，并進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)，獲得相關(guān)參數(shù)。同樣，該臺(tái)單螺桿膨化機(jī)，主電機(jī)160Kw，螺桿直徑165mm，螺桿的長徑比為13:1。從進(jìn)料口喂料，在物料達(dá)到一次擠壓腔末端時(shí)向物料內(nèi)部添加蒸汽4%，在旁通管道內(nèi)停留時(shí)間為5分鐘，該區(qū)域內(nèi)的壓力為0.6Mpa，蒸汽加熱腔中蒸汽壓力為0.6Mpa。其余工藝參數(shù)不變。生產(chǎn)時(shí)盡量增加喂料量以提高主電機(jī)負(fù)載，當(dāng)主電機(jī)負(fù)載率為95%時(shí)，該裝置的產(chǎn)量為11.5噸/小時(shí)，起噸料電耗為13.2KW*h/t。最終得到的膨化產(chǎn)品糊化度為100%，膨化顆粒飽滿、美觀。對(duì)比試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)見表二表二生產(chǎn)控制參數(shù)與檢測結(jié)果參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>將A、B兩組試驗(yàn)相比較，本發(fā)明中物料的熟化過程主要在不需要輸入過多機(jī)械能的"旁通管道"內(nèi)完成。該部分的熟化主要來自于物料在一定的溫度及一定的壓力下保持一定的時(shí)間，其外輸入的能源主要是相對(duì)價(jià)值便宜的蒸汽。所以，利用本發(fā)明，在機(jī)械能輸入不變的情況下，在物料的膨化后糊化度同樣達(dá)到100%的前提下，膨化機(jī)的產(chǎn)能提升1.53倍，主電機(jī)噸料電耗僅僅是現(xiàn)有技術(shù)的3367%。實(shí)施例2—種利用實(shí)施例1中的加工裝置進(jìn)行膨化大豆物料的加工方法，包括以下步驟(1)將經(jīng)過調(diào)質(zhì)的物料，其糊化度為40%，溫度為9(TC、含水率為20%，經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入一次擠壓腔7中，向一次擠壓腔7內(nèi)的物料中添加蒸汽，使蒸汽與物料的質(zhì)量比為20%，物料被初步擠壓后被輸送至旁通管道13中；(2)通過蒸汽加熱腔給旁通管道13中的物料加溫，蒸汽加熱腔內(nèi)的蒸汽壓力為0.1Mpa，使物料在壓力狀態(tài)下熟化，物料在該旁通管道13內(nèi)停留時(shí)間至1分鐘，所受壓力為0.1Mpa，旁通管道13內(nèi)物料的壓力通過控制閥的開度進(jìn)行控制；(3)物料經(jīng)過旁通管道13后進(jìn)入二次擠壓腔2中，經(jīng)擠壓螺桿二次擠壓至出料切割裝置出料后，物料膨化并被切割成型。實(shí)施例3—種利用實(shí)施例1中的加工裝置進(jìn)行膨化玉米物料的加工方法，包括以下步驟(1)將經(jīng)過調(diào)質(zhì)的物料，其糊化度為50%，溫度為10(TC、含水率為32%，經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入一次擠壓腔7中，物料被初步擠壓后被輸送至旁通管道13中；(2)通過蒸汽加熱腔給旁通管道13中的物料加溫，蒸汽加熱腔內(nèi)的蒸汽壓力為1.OMpa，使物料在壓力狀態(tài)下熟化，物料在該旁通管道13內(nèi)停留時(shí)間至5分鐘，所受壓力為1.OMpa，旁通管道13內(nèi)物料的壓力可通過調(diào)節(jié)控制閥的開度進(jìn)行控制；(3)物料經(jīng)過旁通管道13后進(jìn)入二次擠壓腔2中，經(jīng)擠壓螺桿二次擠壓至出料切割裝置出料后，物料膨化并被切割成型。實(shí)施例4—種利用實(shí)施例1中的加工裝置進(jìn)行膨化大豆物料的加工方法，包括以下步驟(1)將經(jīng)過調(diào)質(zhì)的物料，其糊化度為45%，溫度為95t:、含水率為25%，經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入一次擠壓腔7中，必要時(shí)可向一次擠壓腔7內(nèi)的物料中添加蒸汽，使蒸汽與物料的質(zhì)量比為10%，物料被初步擠壓后被輸送至旁通管道13中；(2)通過蒸汽加熱腔給旁通管道13中的物料加溫，蒸汽加熱腔內(nèi)的蒸汽壓力為0.5Mpa，使物料在壓力狀態(tài)下熟化，物料在該旁通管道13內(nèi)停留時(shí)間至3分鐘，所受壓力為0.5Mpa，旁通管道13內(nèi)物料的壓力通過調(diào)節(jié)控制閥的開度進(jìn)行控制；(3)物料經(jīng)過旁通管道13后進(jìn)入二次擠壓腔2中，經(jīng)擠壓螺桿二次擠壓至出料切割裝置出料后，物料膨化并被切割成型。實(shí)施例5—種利用實(shí)施例1中的加工裝置進(jìn)行膨化物料的加工方法，包括以下步驟(1)將經(jīng)過調(diào)質(zhì)的物料，其糊化度為4050^，溫度為9010(TC、含水率為2032%，經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入一次擠壓腔7中，必要時(shí)可向一次擠壓腔7內(nèi)的物料中添加蒸汽，使添加的蒸汽與物料的質(zhì)量比為020%，物料被初步擠壓后被輸送至旁通管道13中；(2)通過蒸汽加熱腔給旁通管道13中的物料加溫，蒸汽加熱腔內(nèi)的蒸汽壓力為0.11.OMpa，使物料在壓力狀態(tài)下熟化，物料在該旁通管道13內(nèi)停留時(shí)間至15分鐘，所受壓力為0.11.OMpa，旁通管道13內(nèi)物料的壓力可控制閥的開度進(jìn)行控制；(3)物料經(jīng)過旁通管道13后進(jìn)入二次擠壓腔2中，經(jīng)擠壓螺桿二次擠壓至出料切割裝置出料后，物料膨化并被切割成型。實(shí)施例6—種利用實(shí)施例1中的裝置進(jìn)行膨化物料的加工方法，包括以下步驟(1)將經(jīng)過調(diào)質(zhì)的大米，其糊化度為44%，溫度為96t:、含水率為28%，經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入一次擠壓腔7中，物料被初步擠壓后被輸送至旁通管道13中；(2)通過蒸汽加熱腔給旁通管道13中的物料加溫，使物料在壓力狀態(tài)下熟化，物料在該旁通管道13內(nèi)停留時(shí)間至2.5分鐘，所受壓力為0.6Mpa，旁通管道13內(nèi)的物料的壓力可通過改變擠壓螺桿的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)；(3)物料經(jīng)過旁通管道13后進(jìn)入二次擠壓腔2中，經(jīng)擠壓螺桿二次擠壓至出料切割裝置出料后，物料膨化并被切割成型。權(quán)利要求旁通熟化的膨化加工裝置，包括擠壓腔，擠壓腔內(nèi)設(shè)有擠壓螺桿，擠壓腔一端設(shè)有進(jìn)料口，另一端設(shè)有出料切割裝置，其特征在于所述擠壓螺桿上設(shè)有與擠壓腔相配合的阻料環(huán)，阻料環(huán)將擠壓腔分隔成靠近進(jìn)料口一側(cè)的一次擠壓腔和靠近出料切割裝置一側(cè)的二次擠壓腔，一次擠壓腔與二次擠壓腔之間設(shè)有旁通管道將一次擠壓腔與二次擠壓腔相連通，所述旁通管道外設(shè)有蒸汽加熱腔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旁通熟化的膨化加工裝置，其特征在于所述一次擠壓腔上靠近阻料環(huán)位置設(shè)有蒸汽補(bǔ)入口。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旁通熟化的膨化加工裝置，其特征在于所述旁通管道呈U形，蒸汽加熱腔的蒸汽進(jìn)口在U形的開口兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)，蒸汽加熱腔的蒸汽出口設(shè)置在U形的底部。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旁通熟化的膨化加工裝置，其特征在于所述旁通管道上設(shè)有控制閥。5.—種用權(quán)利要求1或2所述的加工裝置進(jìn)行的膨化加工方法，包括以下步驟(1)將經(jīng)過調(diào)質(zhì)的物料，其糊化度為4050%、溫度為9010(TC、含水率為2032%，經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入一次擠壓腔中，物料被初步擠壓后被輸送至旁通管道中；(2)通過蒸汽加熱腔給旁通管道中的物料加溫，使物料在壓力狀態(tài)下熟化，物料在該旁通管道內(nèi)停留時(shí)間至15分鐘，所受壓力為0.11.OMPa;(3)物料經(jīng)過旁通管道后進(jìn)入二次擠壓腔，經(jīng)擠壓螺桿二次擠壓至出料切割裝置出料后，物料膨化并被切割成型。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膨化物料的加工方法，其特征在于步驟(1)中，向一次擠壓腔內(nèi)的物料中添加蒸汽，蒸汽與物料的質(zhì)量比為020%。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膨化物料的加工方法，其特征在于所述蒸汽加熱腔內(nèi)的蒸汽壓力為0.11.OMPa。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膨化物料的加工方法，其特征在于所述旁通管道內(nèi)物料的壓力通過旁通管道上設(shè)置的控制閥的開度進(jìn)行控制的。全文摘要本發(fā)明公開了糧食、飼料加工領(lǐng)域內(nèi)的旁通熟化的膨化加工裝置及膨化加工方法，該裝置包括內(nèi)設(shè)擠壓螺桿的擠壓腔，擠壓螺桿上設(shè)有與擠壓腔相配合的阻料環(huán)，阻料環(huán)將擠壓腔分隔成一次擠壓腔和二次擠壓腔，一次擠壓腔與二次擠壓腔之間設(shè)有旁通管道將兩者相連通，旁通管道外設(shè)有蒸汽加熱腔。該膨化加工方法主要在于將物料經(jīng)一次擠壓腔中擠壓后進(jìn)入旁通管道，物料在旁通管道中被加熱熟化，再進(jìn)入二次擠壓腔中擠壓，最后出料切割成型。該裝置及方法節(jié)約了機(jī)械能，減少了磨損，可用于糧食、飼料等物料的膨化加工。文檔編號(hào)A23N17/00GK101692927SQ20091003267公開日2010年4月14日申請(qǐng)日期2009年6月30日優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日發(fā)明者李松云,馬亮申請(qǐng)人:江蘇牧羊集團(tuán)有限公司;