CN112493409A - 用于将材料轧片的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于生产片状材料的方法、系统和装置，其包括提供原材料、清洗原材料、可选地调节原材料的含水量、烧煮或蒸制原材料以提供煮过的材料、加湿煮过的材料以提供加湿过的材料、将加湿过的材料轧片并可选地干燥片状材料。烧煮和加湿可以在单一的连续罐中执行或完成，该单一的连续罐具有用于烧煮的第一部分和用于加湿的第二部分，其中第一和第二部分被阀分开。

Description

用于将材料轧片的方法和装置

技术领域

描述了一种用于将材料轧片的方法、系统和装置。该方法和装置可用于制造片状的豆类和一些特定谷物，而不需要如传统那样浸泡豆类。

背景技术

在豆类粉末或薄片的典型或传统生产中，豆类收割、清洗并且随后在水中浸泡大约4到大约12小时，在这之后，它们可以被干燥并且进一步以已知的方式加工以生产例如粉末或薄片。人们可以理解的是，这种传统方法是时间密集的，且不适宜连续或半连续加工。因此，存在能够以更有时间效率和成本效益的方式生产片状的豆类和一些特定谷物的方法、系统和装置的需求。

发明内容

作为初始事项，已经发现所述的方法、系统和装置用于生产片状豆类产品和片状特定谷物产品是有效的。在接下来的描述中术语豆类包括蚕豆(broad bean或fava bean)、花菜豆、红花菜豆、青豆、黑白斑豆、芸豆、黑豆、红豆、四季豆、黄豆、阿帕卢萨马豆、乌头叶菜豆、红小豆、印度黑豆、绿豆、班巴拉豆(磨豆)、饭豆、豇豆、黑眼豆、豆角、鸡豆、鹰嘴豆、豌豆、印度豌豆、结节性豌豆、小扁豆、扁豆、大豆、木豆、藜豆、洋刀豆、刀豆和羽扇豆。在接下来的描述中使用的术语豆类指的是排除了有微小种子和仅用于钻孔、割草晒干和加工青贮饲料目的的豆科植物(诸如三叶草和苜蓿草)。

某些分类为谷物的植物可以根据描述的方法和在描述的装置中有效地加工。在下面的描述中，这样的植物指的是“特定谷物”或“特定多种谷物”，并且它们指的是以下：谷物、薏米(也可以被称为薏仁、苡米(tear grass)、薏苡仁和薏苡)、高粱、茯苓、芡实、青稞、魔芋(kanjac)、莲子、百合和类似物。

为了便于描述，还没有加工的豆类和特定谷物将会被称为“原材料”。

在一方面，描述了用于将原材料轧片的方法。宽泛地讲，本方法包括提供原材料和随后清洗原材料以移除作为收割原材料的结果的诸如石头、金属和其它可能与原材料混在一起的材料的外源性材料。

其后，测量原材料的含水量并且可选地调节到大约6wt％到大约11wt％。典型地，当执行含水量的调节时，它是通过加热或烘烤进行的，以减少原材料的内在含水量到大约6wt％到大约11wt％。

原材料(无论它的水分已经调节与否)在连续的圆柱状罐中用蒸汽烧煮。罐具有设置在罐的内部的阀，以限定顶部部分和底部部分。原材料引入至顶部部分中，并且通过在预定的温度下以及施加预定时间的蒸汽来烧煮，该预定温度对于形成煮过的材料是有效的。蒸汽的合适温度是从大约110℃到大约170℃的范围内，以实现顶部部分中的材料的平均整体温度在从大约90℃到大约100℃的范围内，即：烧煮温度。材料在从大约1分钟到大约60分钟的范围内的一段时间里保持在烧煮温度。

在原材料烧煮后，打开阀并且煮过的材料因为重力下降到底部部分，在底部部分中煮过的材料在预定的温度下保持加湿预定时间，预定时间和预定温度对于形成加湿过的产品是有效的，该加湿过的产品随后从罐中卸下。材料在加湿期间的温度范围从大约50℃到大约90℃，以及时间段是从大约5分钟到大约90分钟。在一些方面，当加湿时，没有施加到煮过材料的额外的水分加热或冷却。

加湿过的材料传送到轧片机，轧片机配置成将加湿过的材料轧片以提供具有从大约0.1mm到大约3mm的厚度的片状材料。可选地，片状材料可以被引导到干燥机，该干燥机从大约50℃到大约75℃的温度下操作从大约1分钟到大约10分钟的一段时间，以去除片状材料的水分。

在一些方面，提供了用于将原材料轧片的系统。该系统包括可选的清洗机和可选的加热器、连续性罐、轧片机和可选的干燥机，其中，可选的加热器对于调节原材料的含水量到在大约6wt％到大约11wt％之间的水平是有效的；连续性罐配置成将蒸汽给予到原材料以及随后加湿蒸过的原材料；轧片机配置成将离开罐的材料轧片，以提供具有在大约0.1mm到大约3mm的范围内的厚度的片状材料；以及干燥机在大约50℃到大约75℃的温度操作以及配置成干燥片状材料。

在其它方面，提供了在上面的方法和系统中有用的、用于蒸制和加湿原材料的装置。该装置是用于蒸制和加湿材料的连续的圆柱状罐。罐具有带有入口的顶部和与顶部隔开的并且具有出口的底部，原材料可以穿过该入口引入至罐。罐具有高度和连续的内部直径，以使罐高度大于或等于内部直径。

在罐的内部中一位置处设置阀以限定罐的第一部分和第二部分，其中第二部分位于第一部分的下游。第一部分也可以指的是顶部部分，以及第二部分也可以指的是底部部分。在一些实施例中第一部分具有第一体积以及第二部分具有第二体积，以使第二体积大约与第一体积相同或者大于第一体积。

在一些实施例中，在第一部分中设置至少一个蒸气入口，以使在合适温度和压力下的蒸汽可以引入到第一部分中。在一些方面中，至少一个蒸气入口设置在罐的壁上，以使蒸汽引导向罐的中心(例如，与罐的纵轴正交)。在一些实施例中，可以有设置在罐的壁上的多个蒸气入口，以使蒸汽引导向罐的中心。

在另一方面中，至少一个蒸气入口可以是设置在第一部分的内壁上的一个或多个环形管的形式。每一个环形管可以包括蒸汽从其离开和引导向罐内部的至少一个出口。

在其它方面中，蒸气入口可以是与罐的纵轴大致平行定向的喷嘴的形式。该喷嘴可以设置带有设置在喷嘴边缘的至少一个出口以及在一些情况下是多个出口，以使将蒸汽向外引导向罐壁的内部。在其它实施例中，蒸气入口可以是设置在罐的壁上的入口和放置在罐内部与罐的纵轴大致平行的喷嘴的组合。

在罐的内部邻近出口和出口的上游设置至少一个旋转钉齿轴。该轴有助于打破在加湿步骤完成时和当加湿过的材料移动到罐的出口时出现的加湿过的材料的任何块。

在接下来的描述中，除非另外明确说明，所有的百分比指的是重量百分比。

附图说明

接下来的描述结合附图，全部以可以有用于理解所描述的过程和系统可以实施的非限制性的示例的方式给出。此外，附图和附图中示出的元件是不必须或意在等比例。

图1示意地示出了根据所描述的方法和使用所描述的装置将原材料轧片的方法。

图2示出了对于蒸制和加湿原材料有用的示例性装置。

图3示出了在图2中所示的装置中有用的示例旋转钉齿轴。

图4示出了可以在图2中所示的装置中使用的蒸气入口的选择性实施例。

具体实施方式

翻到图1，示出了用于将原材料轧片的方法10的一个实施例。简言之，该方法包括提供原材料20、清洗原材料30、可选地调节原材料的含水量40、烧煮或蒸制原材料以提供煮过的材料50a、加湿煮过的材料以提供加湿过的材料50b、将加湿过的材料轧片60和可选地干燥片状材料70、和可选地打包片状材料80。

已经发现，描述的方法、系统和装置用于生产片状原材料是有效的，其中原材料是豆类产品或片状特定谷物产品。在接下来的描述中使用的术语豆类(豆类产品)包括蚕豆、花菜豆、红花菜豆、青豆、黑白斑豆、芸豆、黑豆、红豆、四季豆、黄豆、阿帕卢萨马豆、乌头叶菜豆、红小豆、印度黑豆、绿豆、班巴拉豆(磨豆)、饭豆、豇豆、黑眼豆、豆角、鸡豆、鹰嘴豆、豌豆、印度豌豆、结节性豌豆、小扁豆、扁豆、大豆、木豆、藜豆、洋刀豆、刀豆和羽扇豆。在接下来的描述中术语豆类指的是排除有微小种子和仅用于钻孔、割草晒干和加工青贮饲料目的的豆科植物(诸如三叶草和苜蓿草)。

某些分类为谷物的植物可以根据描述的方法和在描述的装置中有效地加工。在下面的描述中，这样的植物指的是“特定谷物”或“特定多种谷物”，并且它们指的是以下：谷物、薏米(也可以被称为薏仁、苡米(tear grass)、薏苡仁和薏苡)、高粱、茯苓、芡实、青稞、魔芋(kanjac)、莲子、百合和类似物。

首先，收割和提供原材料20。可选地，提供的原材料20可以被清洗30，并且当实施时，清洗旨在去除在牧场和运输期间发现的外源性材料，外源性材料可能与原材料混在一起，因此需要去除以使原材料适合人类食用。这可以通过筛选、推动材料经过磁性分离器和类似物的任何已知的方式实现。

清洗过的材料随后可以分级或按大小分类，以及也可以分析来确定原材料的含水量。在所描述的加工中，如果原材料具有在大约6％到大约11％或大约7％到大约10％或大约8％到大约9％之间的含水量是有用的。如果需要，并且因此可选地，原材料含水量可以调节40以达到有用的含水量。在一些情况中，原材料被加热或干燥以达到有用的含水量。

原材料(无论它的水分已经调节与否)用蒸汽烧煮50a以形成煮过的材料，煮过的材料随后被加工，以加湿50b煮过的材料。蒸汽烧煮和加湿在连续的圆柱状罐中进行，圆柱状罐的一个示例在图2中示出。

参考图2，罐100通常以具有纵轴102和限定从罐的顶部104到罐的底部106的距离的高度h的圆柱状罐而成形。罐100具有连续的内部108，连续的内部108是光滑的并且具有连续的内部直径d。罐的顶部104具有入口阀110，原材料穿过该入口阀进入罐100，并且罐的底部106具有出口阀112，煮过的和加湿过的材料穿过该出口阀112离开罐100。

在一些实施例中，罐高度h大于或等于内部直径d，以使原材料更有效率地烧煮。在一些情况下，高度h与内部直径d的比率是从大约5:1到大约20:1或大约10:1。因此，在一种情况下，罐具有大约4.2m的高度h和大约400mm的直径。

在罐100的顶部104和底部106之间，设置有在罐100的内部108中的分离阀114，以限定罐的第一(或顶部)部分116和第二(或底部)部分118，其中第二(或底部)部分118位于第一(或顶部)部分116的下游。分离阀114可以是诸如闸门阀等任何合适的阀。当分离阀关闭时，材料不可以从第一部分116移动到第二部分118(反之亦然)；当分离阀打开时，材料可以从第一部分116移动到第二部分118。阀可以手动或自动开动。

第一部分116具有第一体积，第二部分118具有第二体积，以使第二体积大约与第一体积相同或者大于第一体积。在一些情况下，第二部分的体积与第一部分的体积的比率范围从大约1：1到大约5:1或大约1.2:1到大约2.5:1或大约1.3:1。

在一些实施例中，在第一部分116中设置至少一个蒸气入口120，以使具有合适温度和压力的蒸汽可以引入到第一部分116中。在一些方面中，蒸气入口120是设置在罐的壁上的蒸气入口122，并且在罐100的第一部分116的内部处具有开口124，以使蒸汽引导向罐100的中心(即：与罐的纵轴正交)。可预期的是，多个蒸气入口122可以设置在第一部分116的壁上，该多个蒸气入口122围绕第一部分116的壁的边缘彼此隔开，以使蒸汽引导向罐的中心。还可以预期的是，当设置有多个蒸气入口122时，多个蒸气入口122以使它们纵向地彼此隔开的一方式设置。

如在图4中能最好地看出的另一个实施例中，蒸气入口122是呈设置在罐100的内壁上的环形管123的形式，并且具有至少一个出口125以将蒸汽引导向罐100的第一部分116的内部108。在一些方面，设置多于一个的环形管123。在这种情况下，每一个环形管123将是纵向地彼此隔开。环形管123可以具有与罐的尺寸(即：罐的内部直径)一致的任何合适的直径，以使它不对煮过的材料移动到第二部分118产生阻碍。

在一些实施方式中，环形管123可以具有从大约5mm到大约50mm、或从大约10mm到大约40mm、或从大约20mm到大约30mm、或大约25mm的直径。如上面所注意到的，环形管123可以具有一个或多于一个出口，蒸气(vapor)或蒸汽(steam)从该一个或多于一个出口离开并且引导向罐100的第一部分116的内部108。当存在多于一个出口时，出口通常以统一距离地彼此隔开。可以预期的是，为每一个环形管123提供2、4、6、8或10个出口124。

可选地或额外地，蒸气入口120可以是呈与罐100的纵轴102大致平行定向的喷嘴126的形式，并且在一些情况下，沿着罐100的纵轴102。喷嘴126可以具有大约0.5m到大约1m、或大约为0.6m的高度，和从大约20mm到大约60mm、或大约为40mm的直径。喷嘴126上可以设置有至少一个出口128，在一些情况下多个出口128，该多个出口128设置在喷嘴126的边缘，以使从喷嘴126的蒸汽将会向外引导向罐壁的内部108。在其它实施例中，蒸气入口120可以是设置在罐的壁上的入口122(或上面描述的环形管123)和放置在罐100内部与罐100的纵轴102大致平行的喷嘴126的组合。

顶部部分116可以设置有一个或多个传感器130a，以测量设置在顶部部分116中的材料的物理属性。一个或多个传感器130a可以是设于顶部部分116中的用以测量温度(如热电偶)或用以测量水分的任何合适类型的传感器。当传感器130a用于测量温度时，传感器以获得设置在顶部部分116中的材料的平均整体温度的方式放置。例如，传感器可以从内壁延伸到罐100的内部108中。

类似地，底部部分118可以设置有一个或多个传感器130b，以测量设置在底部部分118中的材料的物理属性。一个或多个传感器130b可以是设于底部部分118中用以测量温度(如热电偶)或用以测量水分的任何合适类型的传感器。当传感器130b用于测量温度时，传感器130b以获得设置在底部部分118中的材料的平均整体温度的方式放置。例如，传感器130b可以从内壁延伸到罐100的内部108中。

在第二部分118的内部，邻近出口112和在出口112的上游设置至少一个旋转钉齿轴140。旋转钉齿轴140有助于打破在加湿步骤完成时和当加湿过的材料移动穿过罐100的出口112时出现的加湿过的材料的任何块。在一些方面中，如图3中所示设置一对反向旋转钉齿轴。当然可以理解的是，可以设置任何合适数量的旋转钉齿轴140，且轴可以具有任何合适数量的钉齿。

出口阀112可以是可以手动地或自动地从封闭位置致动到打开位置的任何合适的阀，例如闸门阀，以使在打开位置中，来自第二部分118的加湿过的材料可以从罐100卸下。

再次参考图1，原材料引入到罐100的顶部部分116并且通过注入的蒸汽一段时间和在预定温度下烧煮，该预定温度对于形成煮过的材料时有效的。由于煮过的材料通常在烧煮时(特别是用蒸汽时)膨胀，因此需要在第一部分中设置未填充的间隙(未被原材料占据的空间)。因此，在一些实施例中，原材料填充第一部分的总体积的从大约50％到大约90％，或从大约或从大约60％到大约80％，或从大约65％到大约75％，或大约为第一部分的总体积的75％。

蒸汽的合适温度是在从大约110℃到大约170℃的范围内。蒸汽可以间歇地或连续地施加，以使当第一部分中的材料被烧煮时，其平均整体温度范围从大约90℃到大约100℃。在一些情况下，蒸汽的温度是从大约130℃到大约160℃，或从大约140℃到150℃。

在其它方面中，烧煮的时间段范围从大约1分钟到大约60分钟，或从大约2分钟到大约40分钟，或从大约3分钟到大约30分钟。

当材料烧煮完成时，分离阀114打开并且煮过的材料因为重力下降到第二部分118，在其中煮过的材料保持使用保留的热量和施加在第一部分116中的水分来加湿材料。也就是说，在一些方面中，在第二部分118中不存在热量的进一步施加和/或水分的进一步施加。分离阀114可以手动操作或可以以诸如气动地、水压地、电力地、磁力地或一些其它方式的已知的方式控制。当分离阀114不是手动控制时，分离阀114或控制分离阀114的致动器可以与一控制器(未示出)通信，该控制器可操作成基于控制逻辑来控制分离阀114的打开和关闭，控制逻辑来源于诸如时间、温度、含水量等条件。这样的操作是众所周知的并且不需要进一步描述。

在加湿步骤50b中，在第二部分118中的材料的平均整体温度范围从大约50℃到大约90℃或从大约60℃到大约85℃。加湿步骤进行从大约5分钟到大约90分钟，或从大约5分钟到大约80分钟，或从大约10分钟到大约70分钟或从大约10分钟到大约60分钟的一段时间。通常，加湿时间不长于蒸制时间，以在第二部分118中保持多于一单一蒸制批处理，以及以使煮过的材料可以进一步水化和/或糊化。

在加湿步骤完成时，加湿过的材料穿过或经过设置在罐100内部、邻近出口阀112并且在出口阀112的上游的至少一个钉齿轴140(在图3中能最好地看出)，在其中将加湿过的材料轧片。如图3中所示，在一些实施例中，设置了一对反向旋转钉齿轴140。反向旋转钉齿轴140用于去除加湿过的材料块或结块或使其数量最小化。

离开罐100的加湿过的材料被引导到轧片机60的入口。加湿过的材料可以离开罐直接进入轧片机60或它可以通过任何合适的输送机输送到轧片机60的入口。随后，通过将加湿过的材料输送并通过辊压机而进行轧片，辊压机将加湿过的材料压缩到从大约0.1mm到大约3mm、或大约0.2mm到大约2mm的尺寸范围。

片状材料随后可以(可选地)输送到干燥机70，干燥机70运行在从大约50℃到大约75℃的温度下，从大约1分钟到大约10分钟或大约5分钟的一段时间，以从片状材料中去除水分。随后，可选地干燥的材料可以被打包80用于运输。

参考其它方面，在一些实施例中，提供了用于将原材料轧片的系统。该系统包括可选的清洗机和加热器、连续性罐、轧片机、和可选的干燥机。可选的加热器有效地在重量的上调节原材料的含水量到在大约6％到大约11％之间的水平。连续性罐配置成将蒸汽给予到原材料以形成煮过的材料，该煮过的材料随后加湿以提供加湿过的材料。轧片机配置成将离开罐的材料轧片，以提供具有在大约0.1mm到大约3mm的范围之间厚度的片状材料。可选的干燥机运行在大约50℃到大约75℃的温度下，和配置成干燥片状材料。

虽然本公开的概念是容许不同的修改和替代选择的形式，公开的特定示例性实施例已经通过附图中的示例的方式展示。然而，应当理解的是，不存在要限制本公开的概念到详细披露的形式；其目的是覆盖权利要求限定的发明的精神和范围之内的所有修改、等同物和替代选择。

Claims (20)

1.一种用于蒸制和加湿材料的圆柱状罐，所述罐包括：

顶部，所述顶部具有入口，

底部，所述底部与所述顶部隔开以限定罐高度并且具有出口；所述罐具有连续的内部直径，其中所述罐高度大于或等于所述内部直径；

分离阀，所述分离阀设置在所述罐的内部，所述分离阀限定第一部分和

第二部分，其中所述第二部分在所述第一部分的下游；及

至少一个蒸气入口，所述至少一个蒸气入口设置在所述第一部分中。

2.如权利要求1所述的罐，其特征在于，进一步包括至少一个旋转钉齿轴，所述至少一个旋转钉齿轴设置在所述罐的内部并位于所述出口的上游。

3.如权利要求1所述的罐，其特征在于，所述罐高度与所述内部直径的比率是从大约1:1到大约30:1。

4.如权利要求1所述的罐，其特征在于，所述第一部分具有第一体积，所述第二部分具有第二体积，以使所述第二体积与所述第一体积大约相同或大于第一体积。

5.如权利要求2所述的罐，其特征在于，所述第二体积与所述第一体积的比率是大约1:1到大约5:1。

6.如权利要求1所述的罐，其特征在于，所述蒸气入口包括设置在所述罐的内部的喷嘴，所述喷嘴具有与所述罐的纵轴大致平行的纵轴。

7.如权利要求6所述的罐，其特征在于，进一步包括至少一个蒸气入口，所述至少一个蒸气入口设置在所述罐的所述第一部分的壁中，以发射与所述纵轴正交的蒸气。

8.如权利要求7所述的罐，其特征在于，所述至少一个蒸气入口包括设置在所述罐的所述第一部分的壁中，围绕所述罐的边缘间隔开的多个蒸气入口。

9.一种用于将原材料轧片的系统，所述系统包括：

清洗机，所述清洗机配置成去除原材料的外源性物质；

可选的，加热器，所述加热器有效地调节所述原材料的含水量到大约6wt％到大约11wt％之间；

连续性罐，所述连续性罐配置成向所述原材料提供蒸汽，并且随后加湿蒸制过的原材料；

轧片机，所述轧片机配置成将离开所述罐的材料轧片以提供厚度在大约0.1mm到大约3mm的范围内的片状材料；及

可选的，干燥机，所述干燥机在大约50℃到大约75℃的温度下运行，以及配置成干燥所述片状材料。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述罐是圆柱状罐，包括：

顶部，所述顶部具有接收所述原材料的入口；

底部，所述底部与顶部隔开以限定罐高度以及具有出口；所述罐具有连续的内部直径，其中所述罐高度大于或等于所述内部直径；

分离阀，所述分离阀设置在所述罐的内部，所述分离阀限定第一部分和第二部分，其中所述第二部分在所述第一部分的下游；及

至少一个蒸气入口，所述至少一个蒸气入口向所述第一部分的所述原材料提供蒸汽。

11.一种将原材料轧片的方法，所述方法包括：

可选地调节所述原材料的含水量，以使所述原材料的含水量在大约6wt％到大约11wt％之间；

将所述原材料引入至连续性圆柱状罐的顶部部分，所述连续性圆柱状罐具有设置在所述罐的内部的分离阀，以限定所述顶部部分和底部部分，以及随后通过将所述原材料与蒸汽在预定温度下接触一段时间以烧煮原材料来形成煮过的材料，所述预定温度对于实现在所述顶部部分的所述原材料的平均整体温度在大约90℃到大约100℃之间是有效的；

通过打开分离阀而将所述煮过的材料引入至所述第二部分中，以及随后以预定的时间和预定的温度加湿所述煮过的材料，所述预定的时间和预定的温度对于形成加湿过的材料是有效的；及

将所述加湿过的材料轧片以生产片状材料。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括干燥机，所述干燥机运行在大约50℃到大约75℃的温度，以及配置成干燥片状材料。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，蒸汽在从大约110℃到大约170℃范围内的温度施加。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述预定时间是从大约1分钟到大约60分钟。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述加湿步骤期间，没有额外的水分或热量。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在加湿期间的所述预定温度是从大约50℃到大约85℃。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在加湿期间的所述预定时间是从大约5分钟到大约90分钟。

18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述原材料选自豆类和特定谷物。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述豆类选自蚕豆、花菜豆、红花菜豆、青豆、黑白斑豆、芸豆、黑豆、红豆、四季豆、黄豆、阿帕卢萨马豆、乌头叶菜豆、红小豆、印度黑豆、绿豆、班巴拉豆(磨豆)、饭豆、豇豆、黑眼豆、豆角、鸡豆、鹰嘴豆、豌豆、印度豌豆、结节性豌豆、小扁豆、扁豆、大豆、木豆、藜豆、洋刀豆、刀豆、羽扇豆及其组合。

20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述特定谷物选自薏米(也可以被称为薏仁、苡米、薏苡仁和薏苡)、高粱、茯苓、芡实、青稞、魔芋、莲子、百合及其组合。

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