本發(fā)明大體涉及熱酵加工領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及對作為食品或飼料的原料進行熱酵加工的熱酵加工裝置以及利用該裝置的熱酵加工方法。

背景技術(shù)：

目前，動物飼養(yǎng)，尤其是家畜飼養(yǎng)大多采用直接投放飼料原料的方式。這樣的飼養(yǎng)方式使得飼料成分無法被動物全面吸收，且飼料的一部分（例如，莖稈等粗纖維部分）由于不再被動物食用而被廢棄掉，從而造成浪費。

為了克服這些問題，一些粉碎機械已用于對飼料原料進行加工。這些機械通過擠壓、研磨或切割等方式將原料加工成粉末，或者進一步制成顆粒。這樣的機械設(shè)備例如可以通過中國申請cn102415604a、cn105310093a為公眾所知。

這些機械的缺點是僅對飼料進行粉碎加工，并未將其制成熟料來促進動物對營養(yǎng)的吸收。而要實現(xiàn)這樣的熟料，還需要為系統(tǒng)配置另外的加熱裝置。

這些機械的另一個缺點是，粉碎后的飼料在隨后與水或營養(yǎng)液混合時容易形成沉淀，使得混合物中的營養(yǎng)成分分布不均，無法被動物充分吸收。

因此，本領(lǐng)域亟需一種結(jié)構(gòu)簡單，且能夠在粉碎飼料的同時對其進行加熱從而將飼料制成熟料的裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決一個或多個上述問題，本發(fā)明提供了一種熱酵加工裝置，用于對原料進行熱酵加工，所述熱酵加工裝置包括：熱酵混合容器，在其中使原料和水混合，并使原料-水混合物發(fā)生熱酵作用；原料容器，其用于接收原料和水，并經(jīng)由供料管路將原料和水供應(yīng)到所述熱酵混合容器內(nèi)；熟料容器，其用于經(jīng)由出料管路從所述熱酵混合容器接收加工后的熟料；加壓裝置，其經(jīng)由饋流管路和回流管路而與所述熱酵混合容器流體連通并形成復循環(huán)回路；以及驅(qū)動裝置，其用于驅(qū)動所述加壓裝置，其中，所述加壓裝置對經(jīng)過其中的所述原料-水混合物施加壓力，以便將所述原料-水混合物驅(qū)動到所述熱酵混合容器中，并使所述原料-水混合物在所述熱酵混合容器中形成強紊流并產(chǎn)生熱量，從而進行混合并發(fā)生熱酵作用，其中所述原料-水混合物在所述復循環(huán)回路中循環(huán)預定時間段。

優(yōu)選地，所述加壓裝置包括加壓腔室以及位于所述加壓腔室內(nèi)的葉輪，所述葉輪由所述驅(qū)動裝置驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，從而在軸向方向上對經(jīng)過所述加壓腔室中的所述原料-水混合物施加壓力。

優(yōu)選地，所述回流管路與所述加壓腔室連接為使來自所述熱酵混合容器中的所述原料-水混合物在所述葉輪旋轉(zhuǎn)的切向方向上進入所述加壓腔室。

優(yōu)選地，所述原料容器和所述熟料容器為同一容器。

優(yōu)選地，所述出料管路接入所述饋流管路。

優(yōu)選地，所述熱酵加工裝置進一步包括位于所述饋流管路上的第一開關(guān)閥以及位于所述出料管路上的第二開關(guān)閥，其中所述第一開關(guān)閥和所述第二開關(guān)閥操作為使所述原料-水混合物選擇性地在所述復循環(huán)回路中循環(huán)或經(jīng)由所述出料管路輸送到所述熟料容器中。

優(yōu)選地，所述熱酵加工裝置進一步包括換向閥，所述換向閥位于所述出料管路接入所述饋流管路的位置處，所述換向閥操作為使所述原料-水混合物選擇性地在所述復循環(huán)回路中循環(huán)或經(jīng)由所述出料管路輸送到所述熟料容器中。

優(yōu)選地，所述熱酵混合容器設(shè)有保溫層。

優(yōu)選地，所述熱酵加工裝置進一步包括位于所述回流管路上的分流器。

優(yōu)選地，所述熱酵加工裝置進一步包括位于所述饋流管路上的泄壓閥。

優(yōu)選地，所述回流管路和所述饋流管路中的一者或兩者設(shè)有保溫層。

本發(fā)明還提供了一種熱酵加工方法，用于使用根據(jù)本發(fā)明的熱酵加工裝置對原料進行熱酵加工，所述方法包括如下步驟：經(jīng)由所述供料管路將原料和水從所述原料容器供應(yīng)到所述熱酵混合容器內(nèi)；啟動所述驅(qū)動裝置，使所述原料-水混合物在所述復循環(huán)回路中循環(huán)預定時間段，并使所述原料-水混合物在所述熱酵混合容器中進行混合并發(fā)生熱酵作用；關(guān)閉所述驅(qū)動裝置；以及利用所述復循環(huán)回路中的余壓將加工后的熟料經(jīng)由所述出料管路輸送到所述熟料容器中。

通過上述一個或多個方案，驅(qū)動裝置提供高壓，以驅(qū)動原料-水混合物在復循環(huán)回路中循環(huán)。當高壓下的混合物進入熱酵混合容器中時形成高速紊流，從而在飼料顆粒之間因碰撞、摩擦而形成剪應(yīng)力并產(chǎn)生熱量。該熱量用于將原料-水加熱成熟料。因此，無需另外布置加熱設(shè)備來對原料進行加熱。

同時，受熱的混合物在封閉的熱酵混合容器中在高溫下發(fā)酵（即，熱酵），在混合物液流中產(chǎn)生微氣泡核，繼之被液流帶走。隨著熱酵作用的進程而使氣泡長大，然后在壓力進一步升高后，氣泡開始變小并相應(yīng)撞擊（碰撞）產(chǎn)生不對稱的聚合液流。在熱酵混合容器中的液流以不規(guī)則的散射方式相互撞擊或撞擊容器壁，從而進一步粉碎原料和水并加速其混合和熱酵作用。在該熱酵混合容器中存在高達數(shù)個大氣壓的壓力，借助管路特殊設(shè)計可保障撞擊和壓力不會損及外部環(huán)境。

由于上述熱酵作用，飼料中的多種營養(yǎng)成分可以被激發(fā)出來，最終得到經(jīng)過深加工的熟料。原料中的有害物質(zhì)得到一定程度的抑制，并且激發(fā)出原料中的氨基酸、半飽和脂肪酸、半糖、多糖維生素b和d等易吸收的營養(yǎng)成分，并且使這些營養(yǎng)成分有效地保留在最終的熟料中。這樣就使最終的熟料更容易被動物吸收利用，并減少了浪費。

另外，由于原料和水在熱酵混合容器中被攪拌混合的同時受熱發(fā)酵，因此最后將得到糊狀或漿狀的熟料，這樣的熟料不易分層，成分被均質(zhì)化，且易于動物充分吸收，同時也抑制了容易滋生微生物的水懸濁液。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進行具體描述，在這些附圖中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的熱酵加工裝置的第一實施例的示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的熱酵加工裝置的第二實施例的示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的熱酵加工裝置的第三實施例的示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明的熱酵加工裝置的第四實施例的示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明的加壓裝置的橫截面圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明的分流器的縱截面圖；以及

圖7a和圖7b為根據(jù)本發(fā)明的換向閥的示意圖，其中圖7a示出了換向閥在復循環(huán)階段的狀態(tài)，圖7b示出了換向閥在出料階段的狀態(tài)。

附圖標記列表：

1、加壓裝置

11、葉輪

12、加壓腔室

2、熱酵混合容器

21、混合腔室

22、進料口

23、饋流口

24、回流口

25、出料口

26、保溫層

3、原料容器

31、原料腔室

32、加料口

33、液位計

4、熟料容器

41、熟料腔室

42、排料口

43、開關(guān)閥

5、供料管路

51、泵

52、開關(guān)閥

6、回流管路

61、分流器

611、中間管路

612、旁通管路

613、分流器外殼

62、大徑管路

63、小徑管路

7、饋流管路

71、開關(guān)閥

72、泄壓閥

73、壓力計

74、換向閥

8、出料管路

81、開關(guān)閥

9、驅(qū)動裝置

91、驅(qū)動軸。

具體實施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的熱酵加工裝置的第一實施例的示意圖。如圖1所示，熱酵加工裝置包括加壓裝置1、熱酵混合容器2、原料容器3、熟料容器4和驅(qū)動裝置9。

原料容器3包括用于容放原料和水的原料腔室31、用于添加原料和水的加料口32以及用于指示液位的液位計33。原料容器3通過供料管路5向熱酵混合容器2中提供原料和水。

供料管路5上設(shè)有泵51（例如，真空泵），用于泵送添加到原料容器3內(nèi)的原料和水。供料管路5上還設(shè)有開關(guān)閥52，用于打開或關(guān)閉管路。

熱酵混合容器2包括允許原料和水在其中進行混合和熱酵作用的混合腔室21、通向供料管路5的進料口22、通向饋流管路7的饋流口23、通向回流管路6的回流口24、通向出料管路8的出料口25以及包圍混合腔室21的保溫層26。熱酵混合容器2經(jīng)由進料口22從原料腔室31接收原料和水，經(jīng)由饋流口23從加壓裝置1接收被加壓的原料和水的液流，使其在混合腔室21中形成強紊流以被充分混合并受熱發(fā)生熱酵作用，并經(jīng)由回流口24將被混合和發(fā)生熱酵作用的混合物經(jīng)回流管路6輸送回到加壓裝置1。保溫層26位于混合腔室21與熱酵混合容器2的外表面之間，起到保溫隔熱的作用，防止在混合腔室21產(chǎn)生的熱量散失，從而確保使液流在混合腔室21中的高溫環(huán)境下作用，同時也防止使用者被熱酵混合容器2的外表面燙傷。

回流管路6上設(shè)有分流器61。如圖6所示，分流器61由位于中間的一條中間管路611和位于兩側(cè)的兩條旁通管路612構(gòu)成。來自分流器61上游的回流管路6的大徑管路62中的液流在分流器61處被分流到中間管路611和旁通管路612中，從而起到降壓分流的作用。被分流到中間管路611和旁通管路612中的液流接著在分流器61下游的回流管路6的小徑管路63中匯合，從而再次起到增壓的作用。同時，分流器61也起到了連接不同管徑的管路的作用。另外，分流器61還包括分流器外殼613，用于容放中間管路611和旁通管路612。優(yōu)選地，回流管路6設(shè)有保溫層，從而確保其中的液流的溫度不會損失，同時也防止使用者被燙傷。

加壓裝置1經(jīng)由回流管路6從熱酵混合容器2接收原料-水混合物液流。加壓裝置1由驅(qū)動裝置9提供動力。具體地，驅(qū)動裝置9通過驅(qū)動軸91驅(qū)動位于加壓裝置1的加壓腔室12中的葉輪11高速旋轉(zhuǎn)，從而對原料-水混合物液流施加軸向壓力。如圖5所示，來自回流管路6的液流沿著葉輪11的切向方向進入加壓腔室12。進入加壓腔室12的液流可以由高速旋轉(zhuǎn)的葉輪11帶動到葉輪11的前方，并在葉輪11提供的壓力下被軸向向前驅(qū)動到饋流管路7，并進一步被驅(qū)動到熱酵混合容器2中進行下一次循環(huán)。

饋流管路7上設(shè)有用于打開或關(guān)閉管路的開關(guān)閥71、用于在管路中的壓力超過閾值時提供泄壓的泄壓閥72、用于監(jiān)測管路中的壓力的壓力計73。優(yōu)選地，饋流管路7設(shè)有保溫層，從而確保其中的液流的溫度不會損失，同時也防止使用者被燙傷。

出料管路8上設(shè)有用于打開或關(guān)閉管路的開關(guān)閥81。

熟料容器4經(jīng)由出料管路8從熱酵混合容器2接收已加工好的熟料。熟料容器4具有用于容放熟料的熟料腔室41、用于從熟料腔室41導出熟料的排料口42和開關(guān)閥43。

下面結(jié)合圖1描述根據(jù)本發(fā)明的熱酵加工裝置的第一實施例的操作過程。

首先，由使用者按照需要將一定比例的原料和水經(jīng)由原料容器3的加料口32添加到原料腔室31內(nèi)。

接著，關(guān)閉饋流管路7上的開關(guān)閥71和出料管路8上的開關(guān)閥81，打開供料管路5上的開關(guān)閥52并啟動泵51，將原料和水從原料容器3泵送到熱酵混合容器2中。

然后，在原料和水全部都被泵送到熱酵混合容器2中后，關(guān)閉供料管路5上的開關(guān)閥52和泵51，打開饋流管路7上的開關(guān)閥71并啟動驅(qū)動裝置9，使原料和水在熱酵混合容器2中混合并使其在由熱酵混合容器2、回流管路6、加壓裝置1、饋流管路7形成的復循環(huán)回路中反復循環(huán)。這樣循環(huán)預定時間段后，原料和水將被充分混合并發(fā)生熱酵作用，從而形成所需的熟料。該預定時間段可以基于待加工原料性質(zhì)、預期熟料粒度等因素根據(jù)經(jīng)驗確定。

最后，關(guān)閉驅(qū)動裝置9并關(guān)閉饋流管路7上的開關(guān)閥71，打開出料管路8上的開關(guān)閥81，使加工好的熟料在熱酵混合容器2中的余壓的作用下經(jīng)由出料管路8輸送到熟料容器4中。

之后，可以經(jīng)由在熟料容器4底部提供的排料口42和開關(guān)閥43導出熟料。這樣的熟料可以直接對動物進行喂食，也可以接著進行后續(xù)處理，例如晾曬、成粒、包裝等。

優(yōu)選地，在添加原料階段的原料容器3中或者在接收熟料后的熟料容器4中，可以添加其他成分，例如食品添加劑、防腐劑、香精、藥物等。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的熱酵加工裝置的第二實施例的示意圖。其與圖1的第一實施例的不同之處在于，出料管路8在開關(guān)閥71的上游側(cè)（靠近加壓裝置1的那一側(cè)）接入饋流管路7。

在復循環(huán)階段時，出料管路8上的開關(guān)閥81關(guān)閉而饋流管路7上的開關(guān)閥71打開，使得饋流管路7中的液流在該饋流管路7上方示出的箭頭方向上流動。在出料階段時，驅(qū)動裝置9關(guān)閉，饋流管路7上的開關(guān)閥71保持打開，這樣在打開出料管路8上的開關(guān)閥81后，饋流管路7中的液流在該饋流管路7下方示出的箭頭方向上流動，使得熱酵混合容器2中已加工好的熟料能夠在熱酵混合容器2中的余壓的作用下經(jīng)由饋流管路7和出料管路8輸送到熟料容器4中。

在第二實施例的情況下，圖2中的兩個開關(guān)閥71、81可以由位于出料管路8的接入位置處的一個換向閥74來代替。如圖7a所示，換向閥74（例如，二位三通換向閥）在復循環(huán)階段（例如，在受激勵時）使熱酵混合容器2與加壓裝置1連通。如圖7b所示，換向閥74在出料階段（例如，在未受激勵時）使熱酵混合容器2與熟料容器4連通。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的熱酵加工裝置的第三實施例的示意圖。其與圖1的第一實施例的不同之處在于，原料容器3和熟料容器4為同一容器。

在供料階段時，出料管路8上的開關(guān)閥81關(guān)閉，而供料管路5上的開關(guān)閥52打開并且泵51啟動，從而該容器作為原料容器3使用。在出料階段時，供料管路5上的開關(guān)閥52和泵51關(guān)閉，出料管路8上的開關(guān)閥81打開，從而該容器作為熟料容器4使用。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的熱酵加工裝置的第四實施例的示意圖。其與圖1的第一實施例的不同之處在于，出料管路8在開關(guān)閥71的上游側(cè)（靠近加壓裝置1的那一側(cè)）接入饋流管路7，且原料容器3和熟料容器4為同一容器。該裝置的操作在上文已結(jié)合圖2和圖3進行了描述，在此不再贅述。

同樣，該實施例中的兩個開關(guān)閥71、81也可由圖7a和圖7b中的換向閥74來代替。

雖然已經(jīng)用優(yōu)選實施例的形式公開了本發(fā)明，但應(yīng)理解的是，可以對其進行許多另外的修改和變動，而并不背離本發(fā)明的范圍。