CN106539115B - 空气压缩微波加热气流膨化装置及方法 - Google Patents

Abstract

空气压缩微波加热气流膨化装置及方法，包括进料斗，进料斗下部连接有预热室，预热室顶部设置有进料阀，预热室内壁设置有加热器，预热室底部设置有出料阀，出料阀下方设置有膨化室；膨化室包括加热室，加热室侧壁设置有磁控管，加热室底部设置有密封盖和开关，加热室一侧连通有压缩室，压缩室中设置有活塞，活塞一端连接有连杆，连杆另一端连接有转轮，转轮中间连接有发动机。该装置加热迅速，膨化时温度、压力可控；该方法能够高效率、低耗能地获得高品质的膨化食品。

Description

空气压缩微波加热气流膨化装置及方法

技术领域

本发明属于膨化食品加工技术领域，具体涉及一种空气压缩微波加热气流膨化装置，本发明还涉及利用该装置进行食品膨化的方法。

背景技术

膨化食品是六十年代末出现的一种新型食品，又称挤压食品、喷爆食品、轻便食品等，这类食品口感香脆、酥甜，具有一定的营养价值，很受人们的喜爱。膨化食品以水分含量较少的谷类、薯类、豆类等作为主要原料，经过加压、加热处理制成。目前常用的膨化方式有气流膨化、微波膨化、挤压膨化、油炸膨化、焙烤膨化等。

气流膨化工作原理：将一定的物料装入密封铸钢罐内，使用液化气、煤气等燃料加热的同时以一定的速度旋转罐体，使物料均匀受热，随着不断加热，罐内温度逐步升高，达到100℃以上时，物料体表体内水分会逸出并汽化，在罐内形成一定压力。当物料水分被控出5％～8％左右时，罐体内压力将达到0.8～1.25Mpa(不同物料压力不同)，物料在罐内已基本熟化，此时将罐体盖子突然打开，罐内由高温高压状态突然变为常温常压状态，物料失水的位置由空气填充，体积膨大几倍到十几倍，其结构也发生变化，生淀粉(β-淀粉)变成熟淀粉(α-淀粉)。但气流膨化所需加热时间长，加热不均匀，能耗大，生产成本高，而且长时间加热会导致部分果蔬发生褐变反应，影响其外观。

微波膨化工作原理：由于水的介电常数大，能够大量吸收微波能的特性，使得物料整体温度迅速升高，物料内部蒸汽产生并积累，水分迅速升温汽化、增压，产生径向推动力，推动物料内部蒸汽直接排出，产生“泵送”效应，使细胞膨胀达到膨化的目的。与气流膨化设备相比，真空微波膨化设备加热时间短，减少了能耗、节约了生产成本。但是微波场分布复杂，真空微波膨化设备制造难度大。

综上可知，高耗能和膨化过程中产品劣化现象是食品膨化两个最主要问题。因此，开发低耗能、高效率的膨化装置，并且能够获得高品质产品，是当前膨化食品发展的趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种空气压缩微波加热气流膨化装置，该装置加热迅速，膨化时温度、压力可控。

本发明的另一目的是提供一种采用上述装置进行食品膨化的方法，该方法能够高效率、低耗能地获得高品质的膨化食品。

本发明所采用的技术方案是，空气压缩微波加热气流膨化装置，包括进料斗，进料斗下部连接有预热室，预热室顶部设置有进料阀，预热室内壁设置有加热器，预热室底部设置有出料阀，出料阀下方设置有膨化室；膨化室包括加热室，加热室侧壁设置有磁控管，加热室底部设置有密封盖和开关，加热室一侧连通有压缩室，压缩室中设置有活塞，活塞一端连接有连杆，连杆另一端连接有转轮，转轮中间连接有发动机。

本发明的特点还在于，

加热室和压缩室之间设置有滤网，活塞外侧套接有若干个密封圈。

进料斗和进料阀之间连接有弯管道，弯管道包括水平管道，水平管道的侧壁与进料斗连通，水平管道一端封闭，水平管道另一端连接有竖直管道，竖直管道下端连接有进料阀；水平管道中设置有定量输料器，定量输料器包括支撑横杆，沿支撑横杆外侧均匀设置有若干圈螺旋，螺旋外缘紧挨水平管道的内壁，支撑横杆的一端伸出水平管道的封闭端，支撑横杆的伸出端设置有手柄。

本发明的另一个技术方案是：空气压缩微波加热气流膨化方法，该方法使用了上述的空气压缩微波加热气流膨化装置进行食品膨化，具体包括如下步骤：

步骤1，关闭出料阀，打开进料阀；

步骤2，将待膨化物放入进料斗中，待膨化物从进料斗进入预热室，关闭进料阀；

步骤3，启动加热器，将待膨化物预热，预热温度为85℃～95℃，保持预热，保持时间为2～6分钟；

步骤4，关闭密封盖，打开出料阀，预热室中的待膨化物落入膨化室内，关闭出料阀；

步骤5，启动发动机，发动机带动转轮旋转，转轮带动连杆推动活塞，活塞将压缩室内的空气体积压缩至压缩室整体体积的八分之一到十三分之一；

步骤6，开启磁控管，磁控管释放微波，加热加热室内的待膨化物，加热温度为110℃～120℃，关闭磁控管；

步骤7，打开开关，密封盖瞬间被膨化室内的高压气流冲开，膨化室内恢复到常温常压状态，过热待膨化物内的水瞬间沸腾，使待膨化物膨化；

步骤8，启动发动机，发动机带动转轮旋转，转轮带动连杆拉动活塞恢复原位，关闭发动机。

本发明的特点还在于，

加热室和压缩室之间设置有滤网，活塞外侧套接有若干个密封圈。

进料斗和进料阀之间连接有弯管道，弯管道包括水平管道，水平管道的侧壁与进料斗连通，水平管道一端封闭，水平管道另一端连接有竖直管道，竖直管道下端连接有进料阀；水平管道中设置有定量输料器，定量输料器包括支撑横杆，沿支撑横杆外侧均匀设置有若干圈螺旋，螺旋外缘紧挨水平管道的内壁，支撑横杆的一端伸出水平管道的封闭端，支撑横杆的伸出端设置有手柄。

步骤2中，待膨化物从进料斗进入预热室的具体步骤为：将待膨化物放入进料斗中，转动定量输料器的手柄，将预设分量的待膨化物从进料斗中送入预热室内。

步骤3中，预热温度为90℃，保持时间为4分钟。

步骤5中，活塞将压缩室内的空气体积压缩至压缩室整体体积的十分之一。

步骤6中，加热温度为118℃。

本发明的有益效果是，空气压缩微波加热气流膨化装置及方法，先在预热室内将食品加热到设定温度，然后在膨化室内通过压缩空气加热和微波加热将食品加热至膨化温度，三级加热方式加热迅速、均匀，缩短了加工周期，节约了生产成本，避免了了长时间加热导致食品的劣变。

附图说明

图1是空气压缩微波加热气流膨化装置的结构示意图。

图中，1.进料斗，2.弯管道，3.定量输料器，4.预热室，5.加热器，6.开关，7.膨化室，8.磁控管，9.滤网，10.活塞，11.密封圈，12.连杆，13.转轮，14.发动机，15.密封盖；

21.水平管道，22.竖直管道，31.支撑横杆，32.螺旋，33.手柄，41.进料阀，42.出料阀，71.加热室，72.压缩室。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

空气压缩微波加热气流膨化装置，如图1所示，包括进料斗1，进料斗1下部连接有预热室4，预热室4顶部设置有进料阀41，预热室4内壁设置有加热器5，预热室4底部设置有出料阀42，出料阀42下方设置有膨化室7；膨化室7包括加热室71，加热室71侧壁设置有磁控管8，加热室71底部设置有密封盖15和开关6，加热室71一侧连通有压缩室72，压缩室72中设置有活塞10，活塞10一端连接有连杆12，连杆12另一端连接有转轮13，转轮13中间连接有发动机14。

加热室71和压缩室72之间设置有滤网9，活塞10外侧套接有若干个密封圈11。

滤网9避免了膨化室7内的待膨化物碎屑卡入活塞10从而影响压缩，活塞10上的密封环11，防止压缩过程中产生漏气，提高了压缩效率。

进料斗1和进料阀41之间连接有弯管道2，弯管道2包括水平管道21，水平管道21的侧壁与进料斗1连通，水平管道21一端封闭，水平管道21另一端连接有竖直管道22，竖直管道22下端连接有进料阀41；水平管道21中设置有定量输料器3，定量输料器3包括支撑横杆31，沿支撑横杆31外侧均匀设置有若干圈螺旋32，螺旋32外缘紧挨水平管道21的内壁，支撑横杆31的一端伸出水平管道21的封闭端，支撑横杆31的伸出端设置有手柄。

定量输料器3的设置，便于定量地膨化待膨化物，方便后续对膨化好的食品进行定量包装。

实施例一：

空气压缩微波加热气流膨化方法，使用上述空气压缩微波加热气流膨化装置进行食品膨化，具体包括如下步骤：

步骤1，关闭出料阀42，打开进料阀41；

步骤2，将待膨化物放入进料斗1中，转动定量输料器3的手柄33，将预设分量的待膨化物从进料斗1中送入预热室内4，关闭进料阀41；

步骤3，启动加热器5，将待膨化物预热，预热温度为85℃，保持预热，保持时间为2分钟；

步骤4，关闭密封盖15，打开出料阀42，预热室4中的待膨化物落入膨化室7内，关闭出料阀42；

步骤5，启动发动机14，发动机14带动转轮13旋转，转轮13带动连杆12推动活塞10，活塞10将压缩室72内的空气体积压缩至压缩室72整体体积的八分之一；

步骤6，开启磁控管8，磁控管8释放微波，加热加热室71内的待膨化物，加热温度为110℃，关闭磁控管8；

步骤7，打开开关6，密封盖15瞬间被膨化室7内的高压气流冲开，膨化室7内恢复到常温常压状态，过热待膨化物内的水瞬间沸腾，使待膨化物膨化；

步骤8，启动发动机14，发动机14带动转轮13旋转，转轮13带动连杆12拉动活塞10恢复原位，关闭发动机14。

实施例二：

空气压缩微波加热气流膨化方法，使用上述空气压缩微波加热气流膨化装置进行食品膨化，具体包括如下步骤：

步骤1，关闭出料阀42，打开进料阀41；

步骤2，将待膨化物放入进料斗1中，转动定量输料器3的手柄33，将预设分量的待膨化物从进料斗1中送入预热室内4，关闭进料阀41；

步骤3，启动加热器5，将待膨化物预热，预热温度为95℃，保持预热，保持时间为6分钟；

步骤4，关闭密封盖15，打开出料阀42，预热室4中的待膨化物落入膨化室7内，关闭出料阀42；

步骤5，启动发动机14，发动机14带动转轮13旋转，转轮13带动连杆12推动活塞10，活塞10将压缩室72内的空气体积压缩至压缩室72整体体积的十三分之一；

步骤6，开启磁控管8，磁控管8释放微波，加热加热室71内的待膨化物，加热温度为120℃，关闭磁控管8；

步骤7，打开开关6，密封盖15瞬间被膨化室7内的高压气流冲开，膨化室7内恢复到常温常压状态，过热待膨化物内的水瞬间沸腾，使待膨化物膨化；

步骤8，启动发动机14，发动机14带动转轮13旋转，转轮13带动连杆12拉动活塞10恢复原位，关闭发动机14。

实施例三：

空气压缩微波加热气流膨化方法，使用上述空气压缩微波加热气流膨化装置进行食品膨化，具体包括如下步骤：

步骤1，关闭出料阀42，打开进料阀41；

步骤2，将待膨化物放入进料斗1中，转动定量输料器3的手柄33，将预设分量的待膨化物从进料斗1中送入预热室内4，关闭进料阀41；

步骤3，启动加热器5，将待膨化物预热，预热温度为90℃，保持预热，保持时间为4分钟；

步骤4，关闭密封盖15，打开出料阀42，预热室4中的待膨化物落入膨化室7内，关闭出料阀42；

步骤5，启动发动机14，发动机14带动转轮13旋转，转轮13带动连杆12推动活塞10，活塞10将压缩室72内的空气体积压缩至压缩室72整体体积的十分之一；

步骤6，开启磁控管8，磁控管8释放微波，加热加热室71内的待膨化物，加热温度为118℃，关闭磁控管8；

步骤7，打开开关6，密封盖15瞬间被膨化室7内的高压气流冲开，膨化室7内恢复到常温常压状态，过热待膨化物内的水瞬间沸腾，使待膨化物膨化；

步骤8，启动发动机14，发动机14带动转轮13旋转，转轮13带动连杆12拉动活塞10恢复原位，关闭发动机14。

本发明空气压缩微波加热气流膨化方法，三级加热使得待膨化物快速处于高温高压状态。一级加热：启动加热器5后，将待膨化物加热至不会影响物料性质的温度，由于加热器5设置在预热室4内内壁，预热室4内温度分布均匀，预热效果好；二级加热：发动机14带动活塞10快速压缩空气，使待膨化物迅速处于高压状态，通过控制压缩空气的体积来控制压力，同时压缩空气也有热效应；三级加热：开启磁控管8对待膨化物进行微波加热，通过待膨化物内部偶极分子高频往复运动，产生“内摩擦热”而使待膨化物温度升高，不须热传导过程使物料内外部同时加热、同时升温，加热速度快且均匀，仅需传统加热方式的能耗的几分之一或几十分之一就可达到同样的加热目的。加热时间短、能量利用率高，对于不能长时间高温加热的物料尤其合适。

通过上述方式，本发明空气压缩微波加热气流膨化装置及方法，先在预热室4内将食品加热到设定温度，然后在膨化室7内通过压缩空气加热和微波加热将食品加热至膨化温度，三级加热方式加热迅速、均匀，缩短了加工周期，节约了生产成本，避免了了长时间加热导致食品的劣变。

Claims (6)

1.空气压缩微波加热气流膨化装置，其特征在于，包括进料斗(1)，进料斗(1)下部连接有预热室(4)，所述预热室(4)顶部设置有进料阀(41)，预热室(4)内壁设置有加热器(5)，预热室(4)底部设置有出料阀(42)，出料阀(42)下方设置有膨化室(7)；所述膨化室(7)包括加热室(71)，加热室(71)侧壁设置有磁控管(8)，加热室(71)底部设置有密封盖(15)和开关(6)，加热室(71)一侧连通有压缩室(72)，所述加热室(71)和压缩室(72)之间设置有滤网(9)，压缩室(72)中设置有活塞(10)，所述活塞(10)外侧套接有若干个密封圈(11)，活塞(10)一端连接有连杆(12)，连杆(12)另一端连接有转轮(13)，转轮(13)中间连接有发动机(14)；

所述进料斗(1)和进料阀(41)之间连接有弯管道(2)，弯管道(2)包括水平管道(21)，水平管道(21)的侧壁与进料斗(1)连通，水平管道(21)一端封闭，水平管道(21)另一端连接有竖直管道(22)，竖直管道(22)下端连接有进料阀(41)；所述水平管道(21)中设置有定量输料器(3)，定量输料器(3)包括支撑横杆(31)，沿支撑横杆(31)外侧均匀设置有若干圈螺旋(32)，螺旋(32)外缘紧挨水平管道(21)的内壁，所述支撑横杆(31)的一端伸出水平管道(21)的封闭端，支撑横杆(31)的伸出端设置有手柄(33)。

2.空气压缩微波加热气流膨化方法，其特征在于，使用权利要求1所述的空气压缩微波加热气流膨化装置进行食品膨化，具体包括如下步骤：

步骤1，关闭出料阀(42)，打开进料阀(41)；

步骤2，将待膨化物放入进料斗(1)中，待膨化物从进料斗(1)进入预热室(4)，关闭进料阀(41)；

步骤3，启动加热器(5)，将待膨化物预热，预热温度为85℃～95℃，保持预热，保持时间为2～6分钟；

步骤4，关闭密封盖(15)，打开出料阀(42)，预热室(4)中的待膨化物落入膨化室(7)内，关闭出料阀(42)；

步骤5，启动发动机(14)，发动机(14)带动转轮(13)旋转，转轮(13)带动连杆(12)推动活塞(10)，活塞(10)将压缩室(72)内的空气体积压缩至压缩室(72)整体体积的八分之一到十三分之一；

步骤6，开启磁控管(8)，磁控管(8)释放微波，加热加热室(71)内的待膨化物，加热温度为110℃～120℃，关闭磁控管(8)；

步骤7，打开开关(6)，密封盖(15)瞬间被膨化室(7)内的高压气流冲开，膨化室(7)内恢复到常温常压状态，过热的待膨化物内的水瞬间沸腾，使得待膨化物膨化；

步骤8，启动发动机(14)，发动机(14)带动转轮(13)旋转，转轮(13)带动连杆(12)拉动活塞(10)恢复原位，关闭发动机(14)。

3.如权利要求2所述的空气压缩微波加热气流膨化方法，其特征在于，步骤2中，待膨化物从进料斗(1)进入预热室(4)的具体步骤为：转动定量输料器(3)的手柄(33)，将预设分量的待膨化物从进料斗(1)中送入预热室内(4)。

4.如权利要求2～3任意一项所述的空气压缩微波加热气流膨化方法，其特征在于，步骤3中，预热温度为90℃，保持时间为4分钟。

5.如权利要求4所述的空气压缩微波加热气流膨化方法，其特征在于，步骤5中，活塞(10)将压缩室(72)内的空气体积压缩至压缩室(72)整体体积的十分之一。

6.如权利要求5所述的空气压缩微波加热气流膨化方法，其特征在于，步骤6中，加热温度为118℃。