專(zhuān)利名稱(chēng)：一種擠壓含水膨脹產(chǎn)品、例如食品顆?；蝻暳项w粒的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分所述的擠壓產(chǎn)品的方法。
與擠制產(chǎn)品的制造相關(guān)，擠制產(chǎn)品的物理尺寸被恒定地保持在期望的尺寸。
這應(yīng)用于“固態(tài)”未膨脹產(chǎn)品的生產(chǎn)中，其中希望避免膨脹；特別是在生產(chǎn)膨脹產(chǎn)品的過(guò)程中，其中產(chǎn)品的尺寸比噴嘴孔大；其目的是相對(duì)于噴嘴尺寸獲得一個(gè)特定的尺寸增加。
現(xiàn)在存在的問(wèn)題主要是膨脹產(chǎn)品的制造，其中膨脹的目的是確保特定的性能，例如粘度(喂魚(yú)食品)，下沉特性(特別是喂魚(yú)食品的緩慢下沉速度)，吸水特性(喂魚(yú)食品、寵物食品、食品)，較低的恒定特殊密度(寵物食品、快餐、早餐食品)，恒定的易碎性(喂魚(yú)食品、寵物食品、食品)，恒定的物理形狀(所有產(chǎn)品)。
為確保上述膨脹時(shí)的恒定性/可控制性，在所有擠壓系統(tǒng)中產(chǎn)生了大量的問(wèn)題。在擠壓工廠中壓制產(chǎn)品的膨脹程度取決于下述條件原料的成分，原料的特性/質(zhì)量，擠壓工藝參數(shù)各成分的劑量粉狀混合物，液體，蒸汽，螺桿/襯套的冷卻/加熱，螺桿輸送機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，擠壓機(jī)的螺桿輸送機(jī)的構(gòu)形，
擠壓機(jī)噴嘴的構(gòu)形，加工部件的磨損狀態(tài)。
特別是原料的變化、擠壓機(jī)的螺桿輸送機(jī)和襯套的磨損狀態(tài)使得生產(chǎn)變化并難以預(yù)計(jì)。
根據(jù)導(dǎo)致產(chǎn)品變化的條件，確保(通過(guò)自動(dòng)工藝控制和調(diào)節(jié)或手動(dòng))成品對(duì)應(yīng)于具有合理公差的產(chǎn)品規(guī)格特別困難。
在擠壓過(guò)程中，如上所述包含淀粉原料的產(chǎn)品將，作為100℃-200℃的加工溫度、10-35％H2O的濕度、擠壓機(jī)螺桿中2-80巴的壓力的結(jié)果，通常將膠化和轉(zhuǎn)換成塑性/彈性液體形式。
在通過(guò)螺桿擠壓機(jī)噴嘴結(jié)構(gòu)時(shí)，產(chǎn)品將從加工壓力(2-80巴)移動(dòng)到大氣壓力，在此產(chǎn)品被切割成所需長(zhǎng)度。穿過(guò)噴嘴板的壓力降和產(chǎn)品能量導(dǎo)致產(chǎn)品所含的一部分水在擠壓機(jī)噴嘴的開(kāi)口中瞬間汽化。水的汽化在塑性/彈性物質(zhì)中形成了蒸汽穴，由此產(chǎn)品膨脹。由于瞬間汽化帶來(lái)的溫度降導(dǎo)致了產(chǎn)品硬化成永久的堅(jiān)實(shí)物理形狀。
產(chǎn)品的膨脹通常停止于，當(dāng)蒸汽穴中的蒸汽壓力相對(duì)于物質(zhì)的彈性獲得一個(gè)平衡時(shí)，和/或作為汽化時(shí)包含的能量消耗的結(jié)果，導(dǎo)致溫度降低到對(duì)應(yīng)于物質(zhì)的沸點(diǎn)的溫度，蒸汽的進(jìn)一步擴(kuò)展停止，和/或當(dāng)作為內(nèi)部蒸汽壓力的結(jié)果、所有的蒸汽穴的壁破裂時(shí)，蒸汽穴中的壓力恢復(fù)正常，于是進(jìn)一步膨脹的驅(qū)動(dòng)力消失。發(fā)明詳述眾所周知，在所有已知的用于生產(chǎn)飼料、食品等的擠壓系統(tǒng)中，擠壓工藝的噴嘴和切割系統(tǒng)在不變的壓力下操作。所述壓力通常是大氣壓力或者稍微小于由相關(guān)吸氣系統(tǒng)或氣動(dòng)傳送系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力。
為了克服或減小上述膨脹控制問(wèn)題，本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，比較有利的是在噴嘴板的出口側(cè)的一個(gè)壓力腔中進(jìn)行擠壓，產(chǎn)品在該壓力腔中成形、切割并且在被排放到大氣壓中之前穩(wěn)定到永久形狀(膨脹程度)。通過(guò)調(diào)整壓力腔的工作壓力，可以調(diào)整在噴嘴結(jié)構(gòu)的嘴部中物質(zhì)的沸點(diǎn)，由此可以控制由于擠壓帶來(lái)的蒸汽的擴(kuò)展。這就提供了一種可能性，即能夠控制導(dǎo)致產(chǎn)品膨脹的驅(qū)動(dòng)力。
根據(jù)本發(fā)明，所提供的新方法能夠用來(lái)優(yōu)化各種類(lèi)型的擠壓機(jī)(單螺桿、雙螺桿、干擠壓機(jī)、具有/沒(méi)有預(yù)處理的蒸煮擠壓機(jī)(cooking extruder))的產(chǎn)品中的膨脹程度和毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明使之有可能在擠壓過(guò)程中使用原材料，這在當(dāng)今一直被避免，因?yàn)榕c原材料相關(guān)存在著控制問(wèn)題。
這種狀況導(dǎo)致對(duì)缺乏的原料/昂貴的成分較小的需要，并且在營(yíng)養(yǎng)/成本的評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上在更大的程度上包括收入(原料成分)的可能性，而較少?gòu)臄D壓的觀點(diǎn)考慮收入/原料的性能。
根據(jù)本發(fā)明，所述方法使之有可能增加擠壓機(jī)的能力，該擠壓機(jī)安裝有這種裝置，因?yàn)樵S多設(shè)備的實(shí)際利用能力現(xiàn)在受到了產(chǎn)品的物理形狀的可控制性的極限的限制。
如附圖
所示，本發(fā)明涉及一種方法和一個(gè)完整的設(shè)備和能夠組合到現(xiàn)有擠壓機(jī)中的組件，所述附圖是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖左表示一個(gè)擠壓機(jī)2，該擠壓機(jī)具有用于材料的供料漏斗或者管道4和一個(gè)擠壓螺桿6。所述材料用來(lái)形成預(yù)定的顆粒產(chǎn)品。所述擠壓螺桿6用來(lái)將材料向前輸送到帶有噴嘴通道10的一個(gè)噴嘴單元8，材料通過(guò)所述噴嘴通道10以細(xì)線的形式被擠壓出。以類(lèi)似于一個(gè)絞肉機(jī)的方式，在噴嘴單元8的前面設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)切刀12，所述旋轉(zhuǎn)切刀12被一個(gè)電機(jī)14驅(qū)動(dòng)，結(jié)果是所述細(xì)線被連續(xù)地切割成小球/顆粒，后者可以簡(jiǎn)單地落入合適的收集裝置或者傳送裝置。
根據(jù)本發(fā)明，與噴嘴單元8的出口端相對(duì)有一個(gè)箱件16，所述箱件16與噴嘴單元的邊緣以緊配合的方式連接，并且所述箱件16還具有一個(gè)用于電機(jī)14的驅(qū)動(dòng)軸的緊配合套筒18。箱件16還具有一個(gè)底部件，所述底部件為一個(gè)帶有沖流槽22的旋轉(zhuǎn)沖流輪(rotatingsluice wheel)20，在此所述箱件也被緊密地封閉。所述箱件由此向下延伸形成一個(gè)材料的排放管24，材料通過(guò)所述沖流槽22的旋轉(zhuǎn)離開(kāi)箱件16。
所述箱件16構(gòu)成了一個(gè)壓力腔，其中作為離開(kāi)噴嘴單元8的材料發(fā)出的蒸汽的結(jié)果，累積了一定的過(guò)壓，這可以借助一個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥28通過(guò)排出而得以控制，并可以通過(guò)一個(gè)壓力傳感器30而被監(jiān)測(cè)?？梢酝ㄟ^(guò)用于壓縮空氣或蒸汽的一個(gè)閥31，例如在開(kāi)始階段，進(jìn)行單獨(dú)的壓力供應(yīng)?？赡艿睦淠飳⒈活w粒產(chǎn)品吸收，然后被隨后產(chǎn)品的干燥去除。從壓力調(diào)節(jié)閥28逸出的蒸汽能被用于各種加熱目的。
增加的壓力將只用于或主要用于在產(chǎn)品離開(kāi)噴嘴單元8的階段提高產(chǎn)品所含水的沸點(diǎn)，并且以此為目的，在壓力間隔約為1/2-6巴的范圍內(nèi)操作是可行和足夠的。
在沖流輪的下方，或甚至基本在其上方，可以設(shè)置一個(gè)取樣器32，所述取樣器32使之可以連續(xù)控制所生產(chǎn)的產(chǎn)品，包括作為產(chǎn)品膨脹程度的函數(shù)的產(chǎn)品特定的重量。當(dāng)然也可以在噴嘴單元8前面使用已知的技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)督來(lái)調(diào)節(jié)一定的工藝參數(shù)，但是在本發(fā)明中，可以利用另一個(gè)特別重要的參數(shù)，即，壓力腔16中的壓力進(jìn)行工作。這個(gè)參數(shù)可以利用最小的時(shí)間差進(jìn)行控制，所述時(shí)間差是一個(gè)確定的調(diào)節(jié)要求和相關(guān)調(diào)節(jié)的執(zhí)行之間的時(shí)間差。
顯然，本發(fā)明將不限于所示實(shí)施例，例如，可以使用一個(gè)相對(duì)較大的壓力腔16，其中能夠聚集一批排放材料。所述材料可以不使用任何特定形式的排放沖流而移走，但可能是在擠壓機(jī)2、6短暫的停止期間。
根據(jù)本發(fā)明的方法能夠基于給定工藝的工作，所述工藝用相應(yīng)的手動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)來(lái)執(zhí)行，還包括用于壓力腔16中的壓力；但是所述工作自然也能夠通過(guò)選擇給定的產(chǎn)品、用各種程度的自動(dòng)控制來(lái)完成?？梢岳斫?，在這種控制系統(tǒng)中，檢測(cè)到的壓力腔中的壓力或者溫度的變化總計(jì)成非?？斓膭?dòng)作控制參數(shù)。
需要提到的是，可以在壓力腔16中設(shè)置裝置來(lái)防止下降的顆粒在底部堆積在一起，從而在其成形后被給予更好的時(shí)間來(lái)在自由狀態(tài)穩(wěn)定，例如通過(guò)沿一個(gè)傾斜板系統(tǒng)以薄層的形式滑下。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果壓力腔設(shè)計(jì)成在6巴的最大壓力工作是完全足夠的，即，很少將它設(shè)計(jì)成承受更高的壓力?？梢岳斫?，本發(fā)明基本上不直接限制于任何特定的最大壓力。
一直到很高的經(jīng)驗(yàn)達(dá)到之前，建議進(jìn)行試運(yùn)行來(lái)確定用于各種新產(chǎn)品的壓力腔中期望的工作壓力，只是對(duì)于特定的產(chǎn)品性能通常需要確定其它的相關(guān)參數(shù)。
作為一個(gè)例子，希望確定在模板中通過(guò)3.15mm孔擠出的基于22％小麥配方的喂魚(yú)丸的下沉能力。在不同相對(duì)壓力下生產(chǎn)較少數(shù)量的喂魚(yú)丸，每一組25顆進(jìn)行測(cè)量，毛重，并且測(cè)試漂浮特性得到了下述結(jié)果
權(quán)利要求
1．一種擠壓下述這種產(chǎn)品的方法，在產(chǎn)品通過(guò)擠壓噴嘴之后，釋放壓力，通過(guò)內(nèi)部水的沸騰，所述產(chǎn)品通過(guò)相關(guān)工藝加熱膨脹，其特征在于，在擠壓進(jìn)入壓力腔時(shí)，在所述壓力腔中保持一受控制的過(guò)壓，從而能夠有效地控制所述內(nèi)部沸騰的溫度，所述過(guò)壓優(yōu)選為1/2-6巴。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，在壓力腔中的所述過(guò)壓主要通過(guò)一個(gè)被控制的從擠制產(chǎn)品產(chǎn)生的蒸汽的出口而進(jìn)行控制。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，擠壓連續(xù)地進(jìn)行，并且所述產(chǎn)品通過(guò)一個(gè)沖出結(jié)構(gòu)被即時(shí)排出，或者，擠壓斷續(xù)地進(jìn)行，并且所述產(chǎn)品從壓力腔分批地被排出。
4．?dāng)D壓設(shè)備，特別是用于制造下述這種產(chǎn)品的擠壓設(shè)備，在產(chǎn)品通過(guò)擠壓噴嘴之后，釋放壓力，通過(guò)內(nèi)部水的沸騰，所述產(chǎn)品通過(guò)相關(guān)工藝加熱膨脹，所述產(chǎn)品例如食品或者飼料，所述設(shè)備包括一個(gè)噴嘴單元和用于擠壓產(chǎn)品材料、使之從噴嘴出去的裝置，其特征在于，在噴嘴單元的排放側(cè)有一個(gè)壓力腔，所述壓力腔用于臨時(shí)接受從噴嘴單元直接出來(lái)的產(chǎn)品，所述壓力腔與壓力調(diào)節(jié)裝置相連以用來(lái)在所述壓力腔中保持需要的、可調(diào)節(jié)的過(guò)壓。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種設(shè)備，其特征在于，所述壓力調(diào)節(jié)裝置基本包括一個(gè)受控制的排汽閥以便壓力的積累在適當(dāng)?shù)某潭龋鰤毫σ呀?jīng)由從擠制產(chǎn)品散發(fā)的蒸汽產(chǎn)生。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種設(shè)備，其特征在于，所述壓力調(diào)節(jié)裝置還包括一個(gè)壓力控制閥，所述壓力控制閥用來(lái)將壓縮空氣供應(yīng)到壓力腔。
7．根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種設(shè)備，其特征在于，所述壓力調(diào)節(jié)裝置設(shè)置用來(lái)在壓力中腔保持1/2-6巴的過(guò)壓。
8．根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種設(shè)備，其特征在于，所述壓力腔用于連續(xù)地操作，其設(shè)有一個(gè)沖出結(jié)構(gòu)用來(lái)連續(xù)地排放擠制產(chǎn)品。
9．根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種設(shè)備，其特征在于，所述壓力腔用于斷續(xù)地操作，即通過(guò)簡(jiǎn)單地向大氣開(kāi)口而連續(xù)地排放大量的、擠制產(chǎn)品的聚集部分。
10．用于在一個(gè)擠壓設(shè)備中安裝的組件，其特征在于，包括，在形成根據(jù)權(quán)利要求4的一個(gè)設(shè)備時(shí)，用于以緊配合的方式安裝在噴嘴裝置的排放側(cè)的一個(gè)腔室部分，所述腔室部分包括一個(gè)用于蒸汽的排汽閥和用于送出產(chǎn)品的裝置。
全文摘要
在擠壓食品和相關(guān)的食品顆粒時(shí),擠制產(chǎn)品在承受擠制的高壓和高溫時(shí)其所含水沸騰,結(jié)果膨脹,然后通過(guò)擠壓噴嘴而排放于大氣中。通過(guò)正常的工藝參數(shù)很難調(diào)節(jié)膨脹程度。根據(jù)本發(fā)明,可以通過(guò)一種高度穩(wěn)定的方式控制膨脹的增加,即通過(guò)在封閉的腔室中進(jìn)行擠壓,在所述腔室中形成幾巴的過(guò)壓,并能夠調(diào)節(jié)。擠制產(chǎn)品能夠連續(xù)地從腔室排放,也能夠斷續(xù)地部分排放。過(guò)壓調(diào)節(jié)擠制產(chǎn)品中蒸汽的瞬間膨脹,并且在排放于大氣之前具有時(shí)間成形,隨后蒸汽的進(jìn)一步膨脹只影響很小的程度。
文檔編號(hào)A23N17/00GK1303241SQ9980680
公開(kāi)日2001年7月11日 申請(qǐng)日期1999年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月29日
發(fā)明者安諾斯·弗拉魯普－克努森 申請(qǐng)人:斯普勞特-馬塔多有限公司