CN1084250C - 挤压物料的方法与设备 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关挤压物料(21)的方法和设备(20)，被挤压的物料在被活塞压缩时以超声频率震动，以减少挤压物料的阻力，增强挤压效果；实际中，元件在压力作用下移动的“静态”压缩由一个连续高频震动所代替，本方法可特别应用于挤压蔬菜或动物原料以从中榨汁和用在易于塑性变型物料的制造工艺中。

Description

挤压物料的方法与设备
技术领域
本发明涉及有关挤压物料的方法与设备。
本发明特别适用于、但并不局限于蔬菜原料榨汁及塑性变形的物料的挤压，如畜牧应用中将物料挤压成粒状。
背景技术
按现有技术，从植物原料的固状物挤压出液体或溶解物并从中提取象油类或药剂活性成分等类物质的方法，一般包括用机械挤压或液压设备的机械挤压阶段。
在某些情况下，除了机械挤压外，被挤压的物料还要有蒸气加热，或者使用溶剂，或者二者混合使用。
显而易见，对不同的材料这些工艺的典型压力参数是不同的。然而，以上描述的技术条件下的工艺有一个共同缺点：它们需要高灵敏度的压力，要用相当长的时间，并导致高能量的消耗。
该方法的一个例子是专利号US-A-4 304 656所描述的从鲸鱼中提取油的方法。该方法应用超声波将鲸鱼所含的油蒸发到315℃。另一个类似例子为EP-A-0 054 005，其方法是用挤压力和10-100Hz的震动把物料压成砖型。传统挤压方法的例子可在DE-A-2 047 398中发现。
因此，为保持高强度的压力，用来挤压物料的设备就必须做得很大，结构复杂，价格昂贵。而且，蒸气或溶剂等工艺流体的使用也增加了设备的复杂性，因为需要有与此配套的系统把流体送来，完成后再送走。
另外一个缺点是在某种情况下，蒸气或溶剂的温度可能对要挤压的物料的性能起反作用。
发明概要
本发明的目标就是提供一种能克服以上缺点的挤压物料的方法。本发明的另一个目的就是提供一种非常有利于物料的塑性变形、如挤压的方法。
本发明通过提供一套由物料机械挤压阶段和超声震动阶段相结合的挤压方法实现了以上目标。两个阶段由一个在一超声波频率下振动的Sonotrode压力部件同时操作。
在机械挤压阶段通过物料的超声能量对调整物料的内部状态产生了很大的影响，而很可观地减少物料对加在其上的压力的抵抗作用。因此，就降低了物料机械挤压所消耗的能量。
与传统方法相比，本发明的挤压方法效率要高的多，因为它是节能的。事实上，如果其它条件均一样，本发明的挤压方法要比传统方法在所需压力和及其所需时间上要减少两个数量级。
本发明的另一个优点就是它在常温下仍然有效，因此实践中不会因温度而对物料造成损害。
因为非常显著地降低了压力，所以所需装置的体积较小，更加节能，寿命也有所增加。
而且由于不再需要工艺流体，就很明显地简化了实现本方法所需的设备的建造和运行。
而且本发明在用在塑性变形物料上时还有另外一个优点。在同等的挤压条件下，它在较低的温度下就能获得按传统方法需要在很高温度下才能获得的同样变形。
除了经济实用外，这一点在对挤压温度敏感型物料时特别有用，因为它完全消除了或者至少是大大减少了加热在工艺中作为一个阶段的重要性，而加热要求又是特别苛刻及费用昂贵。
本发明还提供了实现以上挤压物料方法的一套设备。
本发明的典型特点列在下面的权利要求书中，以下说明详细描述了发明的优点，可以参考所附图纸。图纸说明了本发明优选实施例，其中：
图1和图2概括说明了在两个可能应用到的例子中实现该方法所用的设备。
在图1中，标号20为挤压物料21所用的设备，其基本组成为一个Sonotrode压力部件1，为一个连接到超声发生器装置3上的活塞，并且活塞安装在一个柱形金属容器2中并能够在其中滑动。图1、2中箭头F表示力推动Sonotrode压力部件1在下位和上位之间交替移动，下位为不工作位置，上位是挤压物料21的工作位置。
容器2连接一个料斗4来输送物料21，并配备一个计量阀5，阀优先采用闸阀。当Sonotrode压力部件1在非工作位置，需要由重力供料或外力供料(例如使用螺旋供料器，在此不做说明)时，计量阀打开。当容器2中压力足够高，表明被压缩的物料21可能溢出时，计量阀关闭。
容器2还配有粗成型装置，安装在容器2的侧面23的端部，用来抽送物料21榨出的汁液，而且如果需要，还可配备与Sonotrode压力部件1的交替运动相一致的阀门24。
在Sonotrode压力部件1的前面，容器2最好有一个壁6可以在挤压工艺结束时打开放出残余物(如图1的21c和虚线所示)。
装置20可以方便用来实现从植物原料21中榨取汁液的方法。此例并未限制本发明的使用范围，装置20还可用在油料的冷挤压和从液态或液体溶解物中挤压药剂活性成分。
在装置20的另一实施例中，如图2所描述，装置20可用在挤压那些用在传统挤压方法中的塑性变形物料21。在此情况下，壁6有许多孔洞用来把被挤压物料制成棒状物26，并配有装置25把棒状物26再切成粒状物27。
在此应用中，本装置对比目前所用的用在挤压热塑物的加热螺旋挤压装置来说，有很多优点。它特别适用在含对温度敏感物的粒状的动物食品、营养补充品和药剂品的生产中。而借助本发明的方法和设备，可以不需要很高的加热就能生产，因而就不会影响物料的性能。
而且，装置20在很大程度上简化了塑性变形，因为它可以用来造粒，而按照传统的方法，即使不是不可能的话，实现造粒工艺也会是一件非常困难的事情。因此，显而易见，如上所述，本发明完全实现了其目标，而且简化了结构，因此更加经济实用。
以上描述的发明还可以作出改进和变更，而不脱离发明的范围。而且所有的发明细节均可以用技术等效的部件来替代。
实践中，可以按在下述的权利要求书的范围中作出改进和变型。

Claims (17)

1.一种挤压物料(21)的方法，包含一个机械挤压阶段和一个与机械挤压阶段同时操作的超声频率震动阶段，其特征在于：物料(21)选自植物和动物类原料(21)，在机械挤压阶段借助通过物料(21)的超声震动来改善物料(21)的内部状态，以明显地减少物料对机械压缩的阻力。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：包含一个植物和动物原料挤榨阶段，以从原料中榨出汁液。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：包含一个取液过程，以把从植物和动物原料中榨出的汁液取出。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：包含一个造粒步骤，其物料(21)选自动物食品、营养补充品和热敏药剂品。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：应用于易于塑性变形的动物食品、营养补充品和热敏药剂品的物料(21)。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于：包含一个挤出过程，通过它来把动物食品、营养补充品和热敏药剂品的物料(21)制成棒料(26)。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：包含一个切割步骤，通过它来把棒料(26)切成颗粒(27)。
8.如权利要求1-5的任一项所述的方法，其特征在于：可以在常温下操作而不需另外加热。
9.如权利要求1-5的任一项所述的方法，其特征在于：所述的机械挤压阶段和超声震动阶段均由同一致动装置致动。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述致动器包括一个压力部件(1)，该压力部件连接一个产生超声的装置(3)并安装到一个挤压物料(21)的容器(2)中，并能在其中滑动。
11.一种实施权利要求1所述方法的设备，至少包括一个压力部件(1)，该压力部件连接一个产生超声的装置(3)并安装到一个挤压物料(21)的容器(2)中，并能在其中滑动。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于：所述容器(2)连接一个进给物料(21)的料斗(4)。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于：所述料斗(4)配置一个计量阀(5)。
14.如权利要求11所述的设备，其特征在于：它包括附在容器(2)上的装置以抽送从物料(21)中榨取的汁液。
15.如权利要求11所述的设备，其特征在于：容器(2)配有壁(6)，可以打开以便在挤压后移走物料(21)。
16.如权利要求11所述的设备，其特征在于：所述容器(2)配有一个带孔洞的端壁(6)，由挤压部件(1)挤压的物料(21)通过它而制造棒料(26)。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于：所述端壁(6)配备有当所述棒料(26)通过端壁(6)时能把棒料(26)切成颗粒(27)的装置(25)。
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