CN100486468C - 一种挤压式膨化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了含水原料膨化装置领域内的一种挤压式膨化装置，包括挤压腔体，挤压腔体内装有与挤压腔相配合的挤压螺杆，挤压螺杆的排出端设有与挤压腔体相连的稳流挤出件，稳流挤出件上设有与挤压螺杆同轴设置的挤压孔，稳流挤出件一侧设有挤压喷嘴，一由电机带动的切刀平贴在挤压喷嘴外侧，稳流挤出件和挤压喷嘴之间轴向依次连接有热交换器和汇流件，汇流件上设有与挤压喷嘴相连通的汇流孔，热交换器包括若干相平行穿过壳体的换热管，换热管和壳体之间密封连接，壳体上设有冷媒进口和冷媒出口，每一换热管两端分别接通挤压孔和汇流孔。本发明可使产品高熟化，且可控制产品的膨胀度，使产品特定性能稳定，可用于食品、饲料加工等行业。

Description

一种挤压式膨化装置
技术领域
本发明涉及一种食品、饲料机械，特别涉及一种将食品原料、饲料原料等含水物料进行膨化加工的机械装置。
背景技术
在食品、饲料的膨化加工中，要求产品为高熟化产品，食用高熟化的食品或饲料有利于提高营养成分的最终吸收率，提高其食用的口感性，尤其对于水产动物，其消化道比较短，产品是否熟化对水产动物的生长影响很大。膨化加工中还需要考虑产品的特定性能，例如产品的黏度，保证产品饲喂水产动物时在水中有一个好的稳定性，在水中不溃散，产品的营养成分在食用前不损失，又例如产品的下沉特性，要保证产品饲喂水产动物时在水中全部下沉，特别是控制产品在水中缓慢下沉的速度。产品的熟化程度与产品特定性能也密不可分，增加产品的熟化程度也相应提高了产品的黏度，保证了产品在水中的稳定性。
现有技术中，有一种挤压式膨化机，包括挤压腔体，挤压腔体内装有与挤压腔相配合的挤压螺杆，挤压螺杆的排出端设有与挤压腔体相连的稳流挤出件，稳流挤出件上设有与挤压螺杆同轴设置的挤压孔，稳流挤出件上远离螺杆一侧设有挤压喷嘴，一由电机带动的切刀平贴在挤压喷嘴外侧。该装置工作时，将含一定比例并经粉碎的物料与一定量的水及蒸汽进行充分搅拌后送入从挤压螺杆的排出端送入挤压腔内，在挤压螺杆的推挤下，温度升高，使物料熟化，同时，膨化腔内压力增大，高温高压的物料在经过挤压孔后，再经过挤压喷嘴挤出，压力迅速减小，物料中所含水分迅速汽化使物料膨胀，在切刀的切割之下，形成适当粒径的产品。其不足之处在于：产品的膨胀程度取决于众多因素，如物料的配方、原料的容重特性、在挤压时的工艺参数、挤压螺杆、挤压喷嘴的构造形状以及内部磨损状态等；特别是物料的配方的变化和内部磨损状态使所加工产品产生变化并难以预计，这样在生产中很难确保产品具有合理的膨胀程度，因此，产品的特定性能(如下沉特性)难以控制；此外，产品的熟化程度与膨胀程度存在矛盾的关系，使产品熟化程度提高最可行的办法是提高物料在挤压喷嘴前的压力和温度，但温度升高会导致经过挤压喷嘴后的物料过度膨胀，目前只能采用降低产量的方法确保挤压喷嘴前所达到的压力和物料的温度控制在一定范围之内，以此来控制物料的膨胀程度，这样造成挤压设备生产膨化产品时产量的大幅度下降，同时物料的熟化程度也不能得到很好的保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种挤压式膨化装置，使膨化产品的熟化程度提高，膨胀程度可控。
本发明的目的是这样实现的，一种挤压式膨化装置，包括挤压腔体，挤压腔体内装有与挤压腔相配合的挤压螺杆，挤压螺杆的排出端设有与挤压腔体相连的稳流挤出件，稳流挤出件上设有与挤压螺杆同轴设置的挤压孔，所述的稳流挤出件一侧设有挤压喷嘴，一由电机带动的切刀平贴在挤压喷嘴外侧，所述稳流挤出件和挤压喷嘴之间轴向依次连接有热交换器和汇流件，汇流件上设有与挤压喷嘴相连通的汇流孔，热交换器包括若干相平行穿过壳体的换热管，换热管和壳体之间密封连接，壳体上设有冷媒进口和冷媒出口，每一换热管两端分别接通挤压孔和汇流孔。
本发明工作时，物料在挤压腔中被挤压，温度升高、压力增加，此时物料温度一般在100℃—200℃之间，压力在2—100bar之间，湿度在8—40％之间，物料熟化程度高，物料会变为一种胶化弹性流体，在压力作用下在经过挤压孔，并不断挤入换热管内，冷媒则从冷媒进口进入后，经换热管与物料产生热交换，然后从冷媒出口离开，物料则继续被挤压到汇流腔内，然后从挤压喷嘴被挤出，离开挤压喷嘴后，物料中的水迅速汽化，在胶化的弹性流体中形成了一个个致密的小洞穴，物料则因此产生膨胀，由于水瞬间汽化带走物料的热能，使物料温度的降低，从而导致了物料的硬化，随后，在切刀作用下，物料被切割成所需要的长度，从而得到一粒粒的有着坚实物理状态的产品。在上述工作过程中，可以通过人为控制冷媒的温度来控制换热管内物料的温度，以控制产品在离开挤压喷嘴后具有适当的膨胀度，实现产品特定性能的可控。可见，本发明可使产品在具有高熟化程度的同时，还可以控制产品的膨胀度，使产品膨胀均匀，特定性能稳定，可大幅度提高产量，本发明可用于食品、饲料加工等行业，进行膨化加工，可制成单螺杆、双螺杆、干挤压设备以及蒸煮挤压机。
为方便调节流量，所述稳流挤出件上设置有垂直贯穿挤压孔的空腔，空腔内对称设有上活塞和下活塞，上活塞和下活塞分别设置在行程调节杆上。通过调节行程调节杆，驱动活塞上下运动，可改变挤压孔的通流面积，实现流量的控制，并可通过流量调节改变挤压腔内温度和压力，进一步保证物料的熟化程度。为指示活塞的调节量，在行程调节杆侧面设有指示标尺。对应相应的刻度指示，即可获知活塞的调节量和挤压孔的大小。
为使物料流量稳定，所述挤压孔和汇流孔形状为从两端向中间逐渐收缩的圆形。这样形状的挤压孔和汇流孔起节流、稳压作用，可使物料流量更加稳定。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
其中，1挤压螺杆，2挤压腔，3挤压腔体，4稳流挤出件，5上活塞，6下活塞，7行程调节杆，8挤压孔，9指示标尺，10壳体，11温度传感器，12冷媒出口，13换热管，14冷媒进口，15冷媒流量控制阀，16控制计算机，17汇流件，18汇流孔，19挤压喷嘴，20切刀，21电机。
具体实施方式
如图1，为一种挤压式膨化装置，包括挤压腔体3，挤压腔体3内设有与挤压腔2相配合的挤压螺杆1，挤压螺杆1的排出端设有与挤压腔体3相连的稳流挤出件4，稳流挤出件4上设有与挤压螺杆1同轴设置的挤压孔8，所述稳流挤出件4上设置有垂直贯穿挤压孔8的空腔，空腔内对称设有上活塞5和下活塞6，上活塞5和下活塞6分别设置在行程调节杆7上，行程调节杆7侧面设有指示标尺9用于指示调节量，通过上活塞5和下活塞6的位移量来控制挤压孔8开口的大小，在生产过程中可实现调节并使上活塞5和下活塞6固定在某个位置，从而实现到达挤压孔8之前的物料的压力的控制，可实现对物料熟化程度的控制；稳流挤出件4一侧设有挤压喷嘴19，一由电机21带动的切刀20平贴在挤压喷嘴19外侧，所述稳流挤出件4和挤压喷嘴19之间轴向依次连接有热交换器和汇流件17，汇流件17上设有与挤压喷嘴19相连通的汇流孔18，热交换器包括若干相平行穿过壳体10的换热管13，换热管13和壳体10之间密封连接，壳体10上设有冷媒进口14和冷媒出口12，每一换热管13两端分别接通挤压孔8和汇流孔18，挤压孔8和汇流孔18的截面为的圆形，挤压孔8和汇流孔18从两端向中间逐渐收缩。为实现温度的及时调整，在控制方面可以增设温度传感器11、冷媒流量控制阀15和控制计算机16，这三者形成一个闭环控制，可以实现对热交换器内物料温度的自动控制。
工作时，将含一定比例并经粉碎的物料与一定量的水及蒸汽进行充分搅拌后送入从挤压螺杆1一端送入挤压腔2内，物料在挤压腔2中被挤压，温度升高、压力增加，此时物料温度一般在100℃—200℃之间，压力在2—100bar之间，湿度在8—40％之间，物料会变为一种胶化弹性流体，物料穿过挤压孔8到达热交换器的换热管13中，与冷媒产生热交换，自身温度降低，控制冷媒的流量和温度，可实现物料温度的恒定，冷媒可以采用水、气或其他传热介质，物料经过降温后范围一般在0℃—180℃；物料则继续被挤压到汇流腔18内，此时，物料有一定的压降，压降范围一般在1bar—6bar之间，然后物料从挤压喷嘴19被挤出，离开挤压喷嘴19后，物料中的水迅速汽化，在胶化的弹性流体中形成了一个个致密的小洞穴，物料则因此产生膨胀，由于水瞬间汽化带走物料的热能，使物料温度的降低，从而导致了物料的硬化，随后，在切刀20作用下，物料被切割成所需要的长度，从而得到一粒粒的有着坚实物理状态的产品。
通过活塞可以对挤压孔8的通流面积进行调节，在对上活塞5和下活塞6的调节过程中，应保持两者的位移量一致，一方面满足了保证物料熟化程度控制的基本要求，另一方面保证了挤压孔8不管调节大还是小，孔中心始终在挤压螺杆1的轴线上，这样保证了物料始终围绕该轴线向前流动，这对保证物料性质的均匀一致性尤其重要，如果该物料偏离了该中线就会使偏移位置两侧的物料流速差距拉大，使物料在该位置的停留时间不一致，从而影响物料的均匀一致性，挤压孔8的开口大小一般在5％—100％的开度。
以上述挤压式膨化装置进行水产饲料膨化生产，试举一例说明：物料的配方为(重量含量)：豆粕27％、小麦粉25％、麦麸18％、菜仔饼27％、油脂3％，物料的粉碎细度为95％通过80目筛，99.5％过60目筛，100％过50目筛。使用一个挤压螺杆直径是165mm的单螺杆进行挤压，挤压喷嘴的孔径为1.6mm，在其它如产量等其它工艺参数不变的状况下，通过对热交换器内温度的改变，检测经过挤压喷嘴并进行切割的膨胀颗粒的直径，检测当颗粒烘干水分至10％时的颗粒单位体积的重量，最后检测烘干后颗粒在含5％盐的纯净水中和在含10％盐的纯净水中的漂浮情况。
检测情况见下表：
Figure C200610039218D00071
从上表中可以看出，通过控制换热管内温度可以实现物料膨胀性能的改变，同时也可以改变物料的沉降性能，使物料可漂浮于水面还是沉入水底，膨胀性的改变，也改变了单位体积内的物料重量，其密度大于水的密度较少时，物料的下降速度较慢，其密度大于水的密度较大时，物料的下降速度较快。此外，物料在140℃的温度下，可以充分熟化。

Claims (4)

1、一种挤压式膨化装置，包括挤压腔体，挤压腔体内装有与挤压腔相配合的挤压螺杆，挤压螺杆的排出端设有与挤压腔体相连的稳流挤出件，稳流挤出件上设有与挤压螺杆同轴设置的挤压孔，所述的稳流挤出件一侧设有挤压喷嘴，一由电机带动的切刀平贴在挤压喷嘴外侧，其特征在于：所述稳流挤出件和挤压喷嘴之间轴向依次连接有热交换器和汇流件，汇流件上设有与挤压喷嘴相连通的汇流孔，热交换器包括若干相平行穿过壳体的换热管，换热管和壳体之间密封连接，壳体上设有冷媒进口和冷媒出口，每一换热管两端分别接通挤压孔和汇流孔。
2、根据权利要求1所述的一种挤压式膨化装置，其特征在于：所述稳流挤出件上设置有垂直贯穿挤压孔的空腔，空腔内对称设有上活塞和下活塞，上活塞和下活塞分别设置在行程调节杆上。
3、根据权利要求2所述的一种挤压式膨化装置，其特征在于：所述行程调节杆侧面设有指示标尺。
4、根据权利要求1—3任意一项所述的一种挤压式膨化装置，其特征在于：所述挤压孔和汇流孔形状为从两端向中间逐渐收缩的圆形。
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