CN1040495A - 米糠挤压加工设备 - Google Patents

Abstract

米糠挤出设备保持米糠连续流动和受挤压发热使脂肪酶不起作用以防止生成游离脂肪酸和腐败油，并杀菌和生产稳定糠以提供油和可食产品，供料斗有转动桨搅动糠料连续送入在其底部的传送器从而进入挤出机。挤出机包括端接锥状排放喷口的带叶片转子，它有紧凑螺旋叶片和至少12搅动棒装在最后四圈叶片槽内以推动粉糠连续通过挤出机并防止倒吹。挤出机直接接每分885转75马力宽电压频率交流电动机，用打滑离合器连接以防止挤出机因过荷而损坏。

Description

本发明涉及一种能稳定米糠中游离脂肪酸组织的米糠加工设备，从而从米糠中提取食用油，并将剩下的已脱脂的米糠加工成可食用的食品。

米是世界上消耗最广泛的谷类，虽然，世界各地丰产稻米，但稻米的加工产生巨大的要浪费掉的资源。米中最有营养的部分在碾磨工序中从米粒上剥脱下来，但是一种人们所知的最有营养的食物在碾磨工序后数分钟内就开始腐败，使人们不能食用，几天之后甚至动物也不能消化。因此，极需要一种设备和技术使米糠稳定，以取得进行下述工作所需的时间：（1）提炼食油，（2）利用剩下的已脱脂的米糠作为一种高蛋白低脂肪的粮食供人们食用。

加工的方法和设备当然应该是在快速且有效的加工同时在最终谷物产品中保存最高的营养。更重要的是设备和方法应适合不发达国家环境下采用。设备最好应是相当紧凑的、独立的，它的设计和结构应便于搬迁到各类偏远加工场地使用，这就使加工米糠时，无需立即将米糠送到加工中心去稳定和/或提炼。同样很必要的是设备应是易于操作、价低，以便使米糠的稳定比较经济而不需要很大的投资。

从稻子除去谷壳后，大约糙米粒的6～8%被磨光，生产出白米和一种副产品米糠。在碾磨过程中，一种活动力很强的脂肪酶被释放出来，几分钟内，脂肪酶和米糠中的油发生反应，使油很快地水解成为游离脂肪酸（F.F.A.），从而使米糠不适于人们食用。在一日内从米糠中提取油是不可行的，而在三日后由于油的腐败，已不能用米糠作为畜类的饲料。

从文献中可找到多种制止F.F.A.在米糠中生成的方法及稳定其含量的方法，这些方法中包括将米糠产品加热的方法，可参考威廉斯（Williams）在油化学学会刊物42，151（1965）发表的论文。

虽然，曾经建议过不同的米糠加工系统，但这些先有技术对本发明的能够对米糠的正确加工设备和/或方法没有任何指导，本发明的设备和/或方法是要生产一种合适的米糠产品，它用一种特别适用于不发达国家的实用的低成本的方法和设备，基本上保存了所有的营养。

例如，1984.8.14发表的题为“连续挤出和干燥/冷却谷糠的设备”的美国专利4，465，447号公开了一大而笨重的处理米糠以稳定糠产品的米糠挤压机，该设备只有跟非常大的白米加工工厂结合起来才可用。

大豆加工设备亦已发展到加热和加工生的和未经处理的大豆，它利用煮的方法来除去一种热不稳定的生长抑制物。例如，麦克布赖得（Mc    Bride）的美国专利3，685，429和3，685，430和福克斯（Fox）的3，695，891和3，765，319都同样地公开了大豆加工的设备和方法，特别指出用压榨加工方法将生大豆挤压，从而加热大豆，详细地说，生的未经处理的大豆通过挤压机，由于挤压过程的作用，大豆因而被加热。当被挤压的大豆释出时，它放出不稳定的抑制物到释出的潮气中。排放端结构为一可调节挤压锥体，在挤压大豆时可控制温度和压力。这种设备不适用于米糠加工，因为米糠的特性不同以及产品加工过程中遇到的问题不同。

本发明着重提供一个改进的方法和设备以便加热碾磨了的米糠使之成为高营养的米糠产品供人们食用。按照本发明的指导，挤压设备特为各种电力供应差异很大的偏远地区使用而设计的，按本发明的指导，挤压机如麦克布赖得（Mc    Bride）专利中指出的那样的构造，有一个带螺旋叶片的转子，叶片是圆形截面永久地固定在一个实心芯子上。挤压机腔室末端接一锥形的排放锥体。接收米糠的料斗安装在挤压机的上方， 料斗包括一旋转搅拌器装置，由一个分开的直流电动机驱动。搅拌器装置搅动米糠物料，防止了料斗中的米糠悬料因而保证米糠能随重力的作用连续送入传送装置。

一个给料传送装置安装在料斗底部，在挤压机内端设有一个开口以控制送到挤压机的糠量。

挤压机的带叶片的芯子由多个搅动构件构成，这些构件固定在叶片之间，配置在从挤压锥起的一段距离上。搅动部件经过特别选择并布置使在挤压机内部建立连续加压状态以推动粉状米糠向前通过挤压机，特别是通过挤压机排放锥体。伸出的搅动部件防止蒸汽倒流，因此蒸汽压力随加热产生并且把米糠从锥体中挤压倒回挤压机。发明人发现粉状米糠的特性要求在挤压机的整个伸展长度上有足够的附加搅动部件来保证供料压力克服并超过简单挤压力影响所产生的压力。压缩的米糠被挤压通过锥形的排放锥体，锥处的压力和热量的关系特性达到足以有效地破坏脂肪酶活动并消灭所有的细菌，因而能稳定米糠并阻止产生游离脂肪酸。挤压作用并不破坏米糠中的营养或抗氧化剂，最终产品适合于人类食用而且产品的颗粒大小是便于从其中有效地提取油。由于糠的特性，叶片和搅动部件必须是特殊构造并布置使适合加工粉状糠料产品。因此，必须提供一个带相反方向搅动部件的且间距比较紧凑的叶片结构来正确加工米糠。虽然，这一结构不能用于如大豆这样比较潮湿的物料，但是，这种结构对正确加工米糠是必要的。

此外，不发达国家要求对驱动系统特别考虑，因此，维修一定要降到最低限度，使它能在一个远离维修人员和/或备件的环境里有效地长期运行。设备亦应紧凑，尽可能便宜使加工经济。米糠加工设备因此选用万用电压和频率的电动机直接连接到挤压机转子，最佳结构采用的电动机转速是885转/分，功率是75马力，且适应于世界上可能遇到的各种不同的交流电压和频率。

附图说明了为实现本发明目前设想的最好型式。图中：

图1为米糠加工设备侧视图，其中部分已经剖开;

图2为给料螺旋，转子和搅拌器侧视图;

图3为驱动链，转子和缸体的放大垂直断面图;及

图4为图1～3中的米糠挤压机转子结构的局部放大图。

上述图中，特别是图1～3所示的米糠挤压设备包括一个支承底座结构1可移动并安装在支承楼板上或其它结构上;挤压机2安装在支承结构1上;一个适应多种电压和频率的交流电动机3固定到结构1上，与图1的挤压机对准连接并驱动挤压机;一个米糠供料斗4安装在挤压机上方，并接受米糠5，向挤出机进行有控制地供料;一个机械给料装置6安装在供料斗的底部并用于控制米糠的传送，把米糠送入位于机械给料装置6和挤压机2外壳2a之间的开孔7中;和一个连接并驱动给料装置6中的给料螺旋10及供料斗4中的搅拌器2b的分立的直流电动机6a。给料螺旋10具有一个大的螺旋叶片把粉状糠料5推动到挤压机2中，给料螺旋10转速可以是175转/分。

米糠是一相当细的粉状物，它具有面粉的特性，当供料斗4与给料装置6以重力方式供料时，在机械给料装置6的底部会产生悬料效应，致使米糠不再靠重力进入给料螺旋10中，在供料斗4中装有多叶片的搅拌器2b，它以较低于给料螺旋的速度连续转动，使在给料装置6和挤压机2运行时米糠5能不停地被搅动，因而保证了粉状米糠由于重力的作用连续给入给料螺旋10及挤压机2中。

在图1示出的本发明的实施例中，有一个连接特制电动机3以直接驱动挤压机2的特制的直接传动偶合装置8，它能带动并传送所有予期的米糠挤压负载及保持电动机和挤压机间的必要牢固的直接连接，它还带有一可释放离合装置9的专门结构，能在调定的转矩值下自动打滑，因而如果发生设备完全卡死，它就使电动机3脱开挤压机2，防止电动机3因过热而损坏。

适应多种电压和频率的电动机3和直接传动偶合装置8组合起来，使本结构基本上适用于全世界。这结构特别适用于不发达国家，那里电源的特性和质量不同于很多发达国家，而设备也是由技术水平很低及对机器操作知识很少的人员来操作的。

图1所示的挤压机通常包括一个过去用于加工米糠和如用作其他目的与效果的大豆之类的其他产品的基本结构，加上特殊的改变使之更有效地加工米糠。本发明实施例是典型的大豆设备，它是根据以前鉴定的马克布赖得（Mc    Bride）专利的指导设计的，但对挤压机结构、可释放传动连接、机动给料装置使用直流电动机、搅拌器、供料斗和排放箱均按米糠加工要求进行了修改。本发明人在此以前一直从事大豆加工设备的设计和分析工作，并已发现那些设备不能提供稳定米糠的合适的米糠加工。

更详细地说，图1中的挤压机2包括一个水平地安装在支承结构1上的圆筒形外壳2a，跟电动机偶合装置8同轴对准且向外延伸至排放箱11，外壳2a牢固地支承在相距一定间隔的两个支架12上，使外壳和电动机3及偶合装置8同轴对准。挤压机转子13安装在管形外壳2a中并向外延伸成一悬臂构件，转子13可旋转地支撑在靠近电动机偶合装置8的一个合适的滚动轴承装置14上，该轴承支承着转子使其向外伸出同心地穿越外壳。转子13在全长上包括一个特制的等距螺旋叶片15。转子13安装在外壳2a的上、下壁之间，如下面描述那样。

一个锥形部份16连接在转子13的末端，形成向内倾斜或锥形的挤压喷口，放在一个相应形状的杯形外壳17内。锥形部份16和17形成一个环形挤压缝18。

在通常情况下，粉状米糠5由给料螺旋10经由孔7馈入挤压机，螺旋叶片15将米糠5向前推向排放挤压缝18，由于带叶片的转子13的旋转所产生的进料率不能使米糠5穿过有限的开口，其结果是粉状糠料5被压缩和挤压。众所周知，这必将导致米糠发热。但是，为了正确地加热米糠，这就要求粉状米糠在高度压缩和高力挤压下不断地前移通过挤压缝18，以使糠料得到有效地加热。例如在美国，农业部将要求在130℃以上的温度处理米糠，以稳定米糠并防止在糠料内产生游离脂肪酸，特别是热处理必须能有效地消除脂肪酶的影响并消灭所有的有害细菌。如前所述，这要求米糠在稻子碾磨后一个很短时间内就要在适当温度下进行处理。

本发明特别着重于挤压设备的特别结构，包括将粉状米糠合适地馈送到一个效率高且可靠的挤压设备的传动系统。

更详细地说，在本发明实施例中，电动机3是一个特制的多种电压和多种频率电动机，它可以在全世界的公用事业以及诸如此类发送的各种电压和频率下运行。这个被挑选用于实际上是全世界通用的设备的特殊电动机3，是一个75匹马力的电动机，转速为885转/分，且能适用于很宽的电压和/或频率范围。电动机3可以是任何合适的结构，只要能在比较低的转速下产生所需马力和相应的转矩就行。典型工作状态是，电动机3在较佳转速范围850～900转/分内应能产生40～45马力的最大容许功率。当电源频率为50赫芝或60赫芝及电压为230/460伏这些标称规定标准中通常的实际的变量时，该电动机应能产生上述的驱动力。这和典型的先前技术的方法形成对照，先前方法使用常规的100马力电动机，对60周和50周的电源用不同的电动机，而且转速为1770转/分。在先前的系统中，还要接上一套齿轮传动机构以降低挤压机转子的转速和增大其转矩。

本发明采用降低转速而能产生所需转矩以直接驱动的马力较小的电动机。直接传动偶合装置8不仅使此设备能适应万能应用，而且显著地提高了运行效率，这点对在全世界范围内使用来说是有特别意义的。

电动机主轴24通过偶合装置8直接与转子主轴41相连。释放离合装置9和万向联轴器27和挤压机转子轴直接连接，下面将进一步阐述。偶合装置8包括一个与电动机连接的万向联轴器26，一根花键轴32，与连接转子的万向联轴器27及释放离合装置9。万向联轴器26包括一带法兰的轭架30，它用螺栓与电动机主轴上的套节30a相连，轭架30包括一个花键套节31与花键轴32相连。

万向联轴器27包括一个花键套节33和一个带法兰的轭架35，花键套节33与花键轴32滑动配合，而带法兰轭架则用螺栓或其他方法连接到释放离合装置9的一个旋转构件上。

释放离合装置包括装在旋转壳体内的一对离合器片37和38，离合器片37固定在壳体36上并跟随壳体36旋转，离合器片38则牢固地固定在旋转轴套39上。

离合器片37和38受安装在壳体36中并向离合器片38施加压力的贝尔维儿（Belville）弹簧组件40的连续推压形成摩擦啮合，使离合器片37和38之间产生高负载磨擦啮合，摩擦力足以满足米糠挤压机所需的大转矩。在实际应用中，主轴静转矩强度为22，125英寸磅，而在电动机转速为885转/分时这装置可以传送的转矩为443英尺磅。

离合装置9可以是任何合适的结构，在电动机出现预先选定的异常负荷时可以脱开。打滑离合器的设计可提供一个实际上能防堵死的结构。例如，安全销联轴器可对卡死负载提供保护，这种联轴器对销的更换有特殊要求，而且使用人可能用较坚固的安全销来替换，从而达到必需的安全要求。带释放离合装置的高效直接传动偶合装置8的采用，使米糠加工、特别是在不发达国家的米糠加工取得了很重大的进步。

挤压机转子轴41用几个止头螺钉42固定在旋转轴套39中，离合器片38就跟随转子旋转。电动机3的驱动通过万向联轴器26和27及其花键连接部分25以及啮合的离合器片37和38直接传送。

这样，被直接驱动的转子13连续地将粉状糠料5推向并通过挤压机和挤压缝18。转子13的恒定转速和挤压缝18的可变大小影响压缩压力，从而影响粉状米糠5在挤压锥体处产生的热量。

在本发明的实施例中，转子13的安装允许轴向移动以改变挤压缝18。参照图3，轴承结构14包括一个外套43，它上面的螺纹拧入挤压机外壳对应的螺纹端部44处。一套双列带锥度滚柱轴承45安装在外壳内并用螺帽46夹紧在主轴41上，外壳43上螺纹的轴向移动相应地轴向移动了转子13，转子13的轴向移动可由直接传动偶合装置8中花键连接部分25调整，这在以前叙述过。在正确地定位后，外壳43由机械蜗轮箱锁位。

一个旋转链轮48，它一端由链条49与外壳43相连，另一端与蜗轮箱47连接。蜗轮箱（速比可用10∶1）上的手柄用来使转子13作轴向移动，以便有限地调节43和44间的螺纹连接从而调节挤压缝18的宽度。所以，这系统可进行调节使获得挤压机对粉状糠的准确加热。

搅拌装置2b用来保持向给料螺旋10从而向转子13连续供给粉状糠5，它在图上是一个简单的桨状装置，它包括一根支承在机械给料装置6里的可旋转支承轴51。支承轴51伸出机械供料装置6外面并通过链条52跟直流电动机6a及给料螺旋10连接，使搅拌装置2b在供料装置6内使物料构成并保持一个连续的恒定速度。直流电动机6a，在电路中将它连接成跟挤压机同时运行，使它在整个米糠加工周期中对粉状糠提供连续的搅拌。许多轴向和圆周向分布的桨片或叶片53固定在轴上并和给料螺旋10的顶部对准。叶片53为平的径向片，固定在轴51上，叶片间间距以一英寸为佳。叶片53可以像装配飞机螺旋桨叶片一样稍带倾斜以有效地连续地搅拌并打散糠料从而保证糠料靠重力落到给料螺旋中。在实用中，安装在轴51上的叶片53为10片，沿圆周偏置，片间中心距为一英寸，一般如图1和2中所示。

挤压机转子13具有螺旋叶片15，它由均匀分隔的螺旋形的180度叶片构成，叶片具有固定的螺旋角。叶片15由一根棒形构件螺旋形地绕在转子13上形成，用点固焊或用其它方法牢固地固定在转子芯上，转子芯上可以开槽来容纳棒状叶片构件。

由于米糠具有的粉末特性，正常构造的带叶片转子13不能正确输送和挤压米糠，特别是在没有潮气后吹时。挤压过程产生的加热和破碎效应使米糠5实质上化为稀浆。在挤压缝18和整个外壳2a内部聚积压力。此外，米糠5中的潮气会在外壳2a中产生反压，并且可能在外壳2a内部引起粉状米糠朝后反吹入料斗4中从而使米糠加工遭破坏。性能优越的常规大豆加工机发现实际上不能加工米糠。这个问题可简单地用缩小叶片的间距，同时增加相当数量至少12根相反角度的搅动棒55来解决，这些搅动棒55固定在转子13上，在挤压机外端叶片的相邻圈之间。前面参考过的布拉第（Brady）的专利公开了在排放端及在最后一两个叶片槽内使用一些捣棒。发明人发现这些捣棒必须牢固地朝进口伸出，而且在加工粉状米糠时，挤压机最少应有12条捣棒。搅动棒55为小方棒构件，焊接在转子叶片15之间。搅动棒取向倾斜，处在相邻叶片圈间空间或槽内，各自相互对正以形成一组相反或对向延伸的叶片组，并和挤压机推进叶片成品收集室对正。搅动棒55与水平面基本上成30度角度，而且大致上从挤压缝18朝后向给料口7伸展，至少伸展到最后的四个叶片的槽里，如图4所示，在最佳结构中，叶片间距大致为四英寸。搅动棒55沿圆周在叶片槽内环绕转子分布，叶片15每一圈有搅动棒3～4条，它们沿圆周间隔开且相互平行。搅动棒55与外壳2a间的距离仅略小于叶片15与外壳2a间的距离，它用来驱使粉状的热米糠沿轴向移动通过挤压锥体。

搅动棒55用于适当增大外壳2a内在挤压缝18处对热米糠稀浆的密封，特别是防止热潮气压力通过挤压机后部的稀浆和粉状米糠5反泄。专门增加的搅动棒55实际上在比较轻的粉状米糠进入高温区之前起稳定作用，并保证米糠具有足够力量和紧密度进入并通过高温区以隔断和防止潮气反泄。

在大豆和诸如此类的处理过程中，由于生大豆具有相当大的颗粒，空气和蒸汽或多或少地可以通过豆间间隙自由流入挤压机进料端，而粉状米糠和热稀浆有效地防止了这种带压力的组份自由流动，同时，发明人发现这样的设备不会维持粉状米糠流动。于是，带压力组份迫使粉状米糠返回供料系统，导致压力损失在挤出锥体的稀浆上。本发明提供一个粉状米糠的连续流通过挤压机2。

排放箱11是一个简单的箱形结构，底部有一个开孔，直接跨接在挤压机的排放锥体上，一个安装法兰56紧贴锥体，用螺栓或其它方法固定就位。被挤压的米糠5被强制地喷射入排放箱11中且立刻被送入低温冷却器（图中未表示）使稳定的米糠速冷。

如前所述，给料螺旋10是由直流电动机6a驱动，它的速度是通过用可变电阻（图中未表示）调节给料螺旋机10的固定速度来控制，使之增加或减少经由开孔7输入转子13的米糠5的数量。

Claims (5)

1、一种挤压粉状米糠从而加热该米糠的米糖挤压加工设备，所述热功能在使脂肪酶不起作用、消灭细菌及稳定在上述米糠中的游离脂肪酸，其特征在于此加工设备包含一个挤出机，它有一个安装在一管状外壳内的可以选择的带叶片的转子，端接一个挤出喷口，该转子带螺旋叶片界定一个螺旋通道从所述挤出喷口反向伸展，一个跟上述转子同轴安装的电动机，一个直接传动连接装置连接所述转子并在所述电动机和转子间形成一比一直接传动，上述转子可连续推动上述米糠通过上述外壳和上述挤出喷口，以及一个在上述直接传动连接装置中的一个可释放连接装置，该装置在上述直接传动连接装置两端的压力差超过予定的差压时，将上述带叶片的转子脱开电动机。

2、按权利要求1的米糠挤压设备，其特征在于上述直接传动装置包括一个花键轴和一个配对的滑动配合套在该花键轴上的花键套节，上述可释放连接装置包括一个离合器组件，带有一个可旋转的外壳，一个安装在该外壳上的离合器片构件，一个和上述首先提到的离合器片构件成相对关系且带安装轴套的第二离合器片构件，以及弹性弹簧装置将该离合器构件偏置使形成摩擦接合。

3、按权利要求1的设备，其特征在于至少有12根搅动棒沿圆周分布在所述螺旋叶片界定的最后四圈内，与上述外壳之间的距离仅略小于该叶片与该外壳之间的距离。

4、按权利要求3的设备，其特征在于上述叶片是由圆杆状构件构成，该杆状构件位于转子芯的槽沟内，并紧密地固定在该芯子上，上述搅动棒构件为圆杆状构件，固定在该转子芯表面，它的最外边表面比叶片杆状构件最外边表面稍许往内一点。

5、按权利要求3的设备，其特征在于有供粉状米糠重力给料的米糠供料斗，一个装在供料斗和挤出机之间向挤出机供米糠的给料螺旋组件，一个位于上述供料斗中的米糠搅拌器，该搅拌器包括一根水平支承轴和固定在轴上的许多搅拌片，该搅拌片从通过该轴的垂直面上扭斜，以及在给料螺旋工作时连续转动米糠搅拌器的机构。

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