CN112535258B - 全自动连续膨化系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全自动连续膨化系统及控制方法，它包括依次连接的微波加热滚筒和电磁加热滚筒，微波加热滚筒位于上游；所述的微波加热滚筒内设有微波加热器，用于使玉米粒均匀加热；所述的电磁加热滚筒外壁设有电磁发生器，用于使玉米粒的外壁加热。使用时，将玉米粒在微波加热滚筒内加热到爆发前的临界状态；将玉米粒在电磁加热滚筒内加热到爆开成爆米花；将爆米花送入到筛筒内筛除碎屑和未爆开的玉米粒；将调味料粉喷吹在热的爆米花的表面；在爆米花跌落的过程中，以压缩空气将调味浆料喷吹到爆米花的表面。通过采用微波加热滚筒和电磁加热滚筒连续加热的方式，在实现全自动连续膨化的同时，并且能够获得更佳的口感。

Description

全自动连续膨化系统及控制方法

技术领域

本发明涉及微波和电磁式膨化食品加工设备，特别是一种全自动连续膨化系统及控制方法。

背景技术

玉米膨化食品，例如爆米花是受到喜爱的食品。通过将玉米粒加热至200~240摄氏度使玉米粒爆开，实现酥脆的口感。进一步的，现有技术中还通过添加各种调味料，使爆米花的口感更佳。

通常的爆米花机采用锅形的结构，将玉米粒与调味料一起炒制直至玉米粒爆开形成爆米花。该方案问题在于1是效率较低，只能实现断续生产，整个效率较低，实现自动化控制的难度较高，通过投料都需要人工参与。2是要将玉米粒与调味料包裹均匀，需要在调味料中掺入油脂，以确保调味料能够流动，而较多的油脂摄入影响人们的健康。3是影响风味，调味料中部分风味物质的气化温度低于200摄氏度，而玉米粒加热温度在200~240摄氏度，这导致大量风味物质的流失，使口味变差。例如专利文献CN15100994A中记载的爆米花机，CN 205727954 U中记载的电磁爆米花设备的加热系统及电磁爆米花设备即存在这些问题。

CN 107348361 A记载了一种爆米花自动生产设备，其中记载了将送料机、膨化机、提升机、干燥机、振筛机、熬糖搅拌机及冷却输送机依次连接组成自动生产设备，能够提高加工效率。但是其中膨化机的具体结构不详。该方案的生产线也较长，而且该方案中将调味料加入到糖浆中生产不同口味的产品，对于调料的风味也影响较大，仍不能确保保留调味料的风味。而且该方案仍是采用搅拌混合方案，需要添加油脂。

现有技术中通常采用两种加热玉米粒的方式，一种是微波加热方式，例如CN1622764A记载了一种又甜又咸的微波爆米花组合物以及含这些爆米花的产品，以微波爆开的爆米花如图7中的微波加热玉米粒（25）和微波加热爆米花（26）所示，爆米花的爆破程度高，爆米花非常松散且形状不美观，很容易吸收水分。这种爆米花适合爆开后马上食用，不易保存，且卖相不佳。

还有一种是电磁加热方式，例如CN 111642694 A中记载的全自动进料电磁爆谷机，这种加热方式能够加工出接近圆球形的爆米花，形状较为美观，但是酥脆程度不如微波加热的爆米花。

背景技术中的记载，仅是对技术的描述，以便于理解，其中包含了发明人对相应技术的研究内容，并不属于现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种全自动连续膨化系统及控制方法，能够实现自动化连续生产，并能够获得口感更佳的爆米花，优选的方案中，能够尽可能的保留最终爆米花成品的风味。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种全自动连续膨化系统，它包括依次连接的微波加热滚筒和电磁加热滚筒，微波加热滚筒位于上游；

所述的微波加热滚筒内设有微波加热器，用于使玉米粒均匀加热；

所述的电磁加热滚筒外壁设有电磁发生器，用于使玉米粒的外壁加热。

优选的方案中，所述的微波加热滚筒内设有多个放射状的支撑杆，支撑杆与转动环连接，转动环和支撑杆至少为两组，用于支撑微波加热筒体；

转动环与支撑轴转动连接，支撑轴与支撑架连接；

还设有第一驱动装置用于驱动微波加热筒体旋转。

优选的方案中，在支撑轴靠近底部的位置设有微波加热器，微波加热器用于产生微波加热玉米粒；

在微波加热筒体的内壁还设有多个第一螺旋叶片，用于推动玉米粒沿轴向运动。

优选的方案中，在微波加热筒体还设有温度传感器；

用于调节微波加热器的功率。

优选的方案中，在微波加热滚筒的尾部设有过渡滑道，过渡滑道为倾斜的滑道，过渡滑道的一端位于微波加热筒体的尾端外壁，过渡滑道的另一端位于电磁加热滚筒的电磁加热筒体之内。

优选的方案中，所述的电磁加热滚筒的电磁加热筒体通过旋转托辊支承，并由第二驱动装置驱动旋转；

在电磁加热筒体的内壁设有多个第二螺旋叶片，用于推动玉米粒或爆米花沿轴向运动；

优选的方案中，在电磁加热筒体的内壁还设有环状的限位环，限位环的高度与玉米粒的厚度大致相同，用于阻挡未爆开的玉米粒。

优选的方案中，在电磁加热筒体还设有沿轴向布置的多个声音传感器，用于确定玉米粒爆开的位置，通过玉米粒爆开的位置调节电磁发生器的功率和/或电磁加热筒体的转速。

优选的方案中，在电磁加热滚筒的下游还设有筛筒，用于筛除碎屑和未爆开的玉米粒；

在筛筒内设有吹粉装置，用于以压缩空气将粉料筒内的粉料通过粉料喷头喷到爆米花的表面；

在筛筒的下游还设有喷浆装置，喷浆装置用于在爆米花跌落的过程中，以压缩空气将浆桶内的浆料通过吹管喷吹到爆米花的表面。

一种采用上述的全自动连续膨化系统的方法：

S1、将玉米粒在微波加热滚筒内加热到爆发前的临界状态；

S2、将玉米粒在电磁加热滚筒内加热到爆开成爆米花；

在电磁加热滚筒内设有沿轴向布置的多个声音传感器，用于确定玉米粒爆开的位置，通过玉米粒爆开的位置调节电磁发生器的功率和/或电磁加热筒体的转速；

S3、将爆米花送入到筛筒内筛除碎屑和未爆开的玉米粒；

S4、将调味料粉喷吹在热的爆米花的表面；

S5、在爆米花跌落的过程中，以压缩空气将调味浆料喷吹到爆米花的表面；

通过以上步骤实现爆米花的连续自动化生产。

本发明提供的一种全自动连续膨化系统及控制方法，通过采用微波加热滚筒和电磁加热滚筒连续加热的方式，在实现全自动连续膨化的同时，并且能够获得更佳的口感。优选的方案中，通过采用吹粉装置和喷浆装置的结构，能够将粉料与浆料的投入分开，从而保留更多的风味物质，且进一步获得更佳的口感。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中微波加热滚筒的横截面示意图。

图3为本发明中电磁加热滚筒的结构示意图。

图4为图3中的A-A剖视示意图。

图5为本发明中喷浆装置的布置结构示意图。

图6为本发明中的喷浆装置的结构示意图。

图7为本发明方法与现有技术的成品比较示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1中，一种全自动连续膨化系统，它包括依次连接的微波加热滚筒1和电磁加热滚筒2，微波加热滚筒1位于上游；本例中的上下游以玉米粒和爆米花的运动方向为准。进料的一端为上游，出料的一端为下游。

所述的微波加热滚筒1内设有微波加热器4，用于使玉米粒均匀加热；

所述的电磁加热滚筒2外壁设有电磁发生器6，用于使玉米粒的外壁加热。

优选的方案如图1中，还设有进料装置，包括进料斗10和振动布料滑道11，以将玉米粒均匀的输送至微波加热滚筒1的微波加热筒体105内。如图7中，通常微波加热玉米粒25，爆开后的结构如微波加热爆米花26的形状，爆开较为充分，但是容易散碎，且这种结构吸水性强，不易保管，调味料主要包裹在玉米粒的外壳上，损失较多，发明人初步分析可能是玉米粒的壳体加热不够充分，导致外部压力过大，需要更大的内生动力才能爆开，因爆发力过大而容易散碎。而电磁加热玉米粒23，爆开后的结构如电磁加热爆米花24的形状，接近球形，但是这种爆米花的口感不如微波加热的爆米花酥脆。经过发明人分析，可能是采用电磁加热，玉米粒的受热并不充分，玉米粒的内部存在温度梯度，导致内部的膨化程度不如外部的膨化程度。而采用本发明的结构，微波和电磁加热玉米粒21的爆开形状，接近球形，且口感更为酥脆，统计结果的形状平均外接圆直径大于电磁加热爆米花24的爆米花外接圆直径。发明人初步分析可能是本发明的结构使玉米粒的内部加热较为充分，蓄积了足够多的内生压力，而在电磁加热滚筒2的加热能够使玉米粒的外壳充分受热，便于爆开。因此能够得到接近球形的且口感更为酥脆的微波和电磁加热爆米花22。而且采用滚筒加工的结构，便于实现连续加工，与炒锅结构的膨化设备相比，生产效率较高。

优选的方案如图2中，所述的微波加热滚筒1内设有多个放射状的支撑杆108，支撑杆108与转动环107连接，转动环107和支撑杆108至少为两组，用于支撑微波加热筒体105；由此结构，便于微波加热筒体105的旋转。

转动环107与支撑轴102转动连接，支撑轴102与支撑架103连接；

还设有第一驱动装置104用于驱动微波加热筒体105旋转。在微波加热筒体105的外壁设有齿圈106，在第一驱动装置104设有齿轮，齿轮与齿圈106啮合连接，变频电机通过减速器驱动齿轮旋转。

优选的方案如图2中，在支撑轴102靠近底部的位置设有微波加热器4，微波加热器4用于产生微波加热玉米粒；微波加热器4成长条状，本例中设置为3个，安装在支撑轴102靠近底部的位置。在微波加热滚筒1内的加热温度控制在180~200摄氏度，尽量不要使玉米粒在微波加热筒体105内爆开。

在微波加热筒体105的内壁还设有多个第一螺旋叶片101，用于推动玉米粒沿轴向运动。至少一个螺旋叶片101沿轴向穿过支撑杆108之间的空隙。

优选的方案如图1中，在微波加热筒体105还设有温度传感器5；温度传感器优选设置在微波加热筒体105内，也可以设置在微波加热筒体105的外壁，通过间接测量的方式获得加热温度，并根据检测到的温度，动态调节微波加热器4的输出功率。

优选的方案如图1中，在微波加热滚筒1的尾部设有过渡滑道12，过渡滑道12为倾斜的滑道，过渡滑道12的一端位于微波加热筒体105的尾端外壁，过渡滑道12的另一端位于电磁加热滚筒2的电磁加热筒体204之内。由此结构，能够减少输送距离，进而减少玉米粒的温度下降，以节省能耗，并确保成品质量。

优选的方案如图3、4中，所述的电磁加热滚筒2的电磁加热筒体204通过旋转托辊13支承，并由第二驱动装置202驱动旋转；优选的，电磁加热筒体204为锥形，靠近上游的进口直径较小，而下游直径较大，以使爆米花爆开后具有足够大的容纳空间。

在电磁加热筒体204的内壁设有多个第二螺旋叶片201，用于推动玉米粒或爆米花沿轴向运动；

优选的方案如图3、4中，在电磁加热筒体204的内壁还设有环状的限位环203，限位环203的高度与玉米粒的厚度大致相同，用于阻挡未爆开的玉米粒。由此结构，使未爆开的玉米粒的数量大幅减少。

优选的方案如图3中，在电磁加热筒体204还设有沿轴向布置的多个声音传感器7，通过采集爆米花爆开的声音数量，用于确定玉米粒爆开的位置。由此结构，使爆米花基本集中在电磁加热筒体204的前段爆开，后段主要用于使爆米花进一步烘干，以降低水分含量。将爆开和烘干由一个电磁加热滚筒2完成，减少了通过提升机或其他输送设备转运造成的温度损失，降低了能耗，也能够缩短整个生产线的长度和占地空间。

优选的方案如图1中，在电磁加热滚筒2的下游还设有筛筒3，用于筛除碎屑和未爆开的玉米粒；在筛筒3的下方设有弃料滑道16，用于收集碎屑和未爆开的玉米粒。弃料滑道16下方设置弃料输送皮带15。本例中采用了筛筒3的结构，通过转动的筛筒的外壁筛孔进行过滤，在转动过程中也便于过度爆开的爆米花散碎，以尽量保留接近球形的成品，以提高成品的整体外观效果。当然以平面振动筛替换筛筒3也是可行的。

实施例2：

在实施例1的基础上，进一步优选的方案如图1中，在筛筒内设有吹粉装置8，用于以压缩空气将粉料筒82内的粉料通过粉料喷头81以虹吸的方式喷到爆米花的表面；由此结构，以保留粉料中的风味物质。避免与糖浆混合后风味物质的流失。压缩空气被加热到60~85摄氏度，能够减少粉料中的风味物质流失，且能够起到进一步烘干的作用，粉料与爆米花的表面的水气结合，便于被包覆在爆米花的表面。优选的，粉料包括乳粉、糖粉、可可粉、蔬菜粉、香辛料等粉料。

进一步优选的如图1、5、6中，在筛筒3的下游还设有喷浆装置9，喷浆装置9用于在爆米花跌落的过程中，以压缩空气将浆桶95内的浆料通过吹管93喷吹到爆米花的表面。浆液包括糖、油脂和盐等原料。本例的方案中因为采用喷浆工艺，能够大幅减少油脂的使用量。优选的方案中，喷浆装置9的结构为：压缩气源91的管路穿过热风炉92，以将压缩空气加热至100~200摄氏度。浆桶95外壁设有加热装置96，以保持浆桶95的温度，优选浆桶95的温度为220~240摄氏度，虹吸管98位于浆桶95内，吹管93内的压缩空气从虹吸管98的上端高速吹过，利用虹吸效应将浆料喷出，浆料主要是糖浆，包覆在微波和电磁加热爆米花22的外表面，还设有进浆管97，用于持续补充浆料。由于将粉料与糖浆分开涂覆，保留了大量的风味物质，提升了口感。与炒锅加工方式相比，本发明的方案还能够便利的大规模生产，也更便于自动控制。

实施例3：

在实施例1、2的基础上，一种采用上述的全自动连续膨化系统的控制方法：

S1、将玉米粒在微波加热滚筒1内加热到爆发前的临界状态；加热温度为185~200摄氏度，加热时间小于或等于3分钟。

S2、将玉米粒在电磁加热滚筒2内加热到爆开成爆米花；

在电磁加热筒体204也设有温度传感器，加热温度为210~240摄氏度。加热时间小于或等于3分钟。优选为小于或等于2分钟。

在电磁加热滚筒2内设有沿轴向布置的多个声音传感器7，用于确定玉米粒爆开的位置，通过玉米粒爆开的位置调节电磁发生器6的功率和/或电磁加热筒体204的转速； 尽量使玉米粒爆开的位置位于电磁加热筒体204的上游，以在下游留出足够的烘干时间。

S3、将爆米花送入到筛筒3内筛除碎屑和未爆开的玉米粒；

S4、将调味料粉喷吹在热的爆米花的表面；喷吹的压缩空气温度为60~85摄氏度。以保留粉料的风味物质。

S5、在爆米花跌落的过程中，以压缩空气将调味浆料喷吹到爆米花的表面；如图5中，优选的，可以采用多级跌落的方式，实现多次浆料喷吹。以实现更高的涂覆效果。优选的，浆料包括油脂，例如黄油；糖浆，例如玉米或蔗糖糖浆，盐等。浆料在硬化后能够很好的保护粉料的风味物质，而且浆料是涂覆在爆米花的表面而非玉米粒的表面。喷吹的压缩空气温度为60~85摄氏度。与炒锅搅拌的包覆的方式相比，本发明能够获得更薄更均匀的浆料涂层。而且无需使爆米花被二次加热。

通过以上步骤实现爆米花的连续自动化生产，并且获得口味和外形均较佳的爆米花成品。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种全自动连续膨化系统，其特征是：它包括依次连接的微波加热滚筒（1）和电磁加热滚筒（2），微波加热滚筒（1）位于上游；

所述的微波加热滚筒（1）内设有微波加热器（4），用于使玉米粒均匀加热；

所述的微波加热滚筒（1）内设有多个放射状的支撑杆（108），支撑杆（108）与转动环（107）连接，转动环（107）和支撑杆（108）至少为两组，用于支撑微波加热筒体（105）；

转动环（107）与支撑轴（102）转动连接，支撑轴（102）与支撑架（103）连接；

还设有第一驱动装置（104）用于驱动微波加热筒体（105）旋转；

在支撑轴（102）靠近底部的位置设有微波加热器（4），微波加热器（4）用于产生微波加热玉米粒；

在微波加热筒体（105）的内壁还设有多个第一螺旋叶片（101），用于推动玉米粒沿轴向运动；

在微波加热筒体（105）还设有温度传感器（5）；

用于调节微波加热器（4）的功率；

所述的电磁加热滚筒（2）外壁设有电磁发生器（6），用于使玉米粒的外壁加热；

在电磁加热筒体（204）还设有沿轴向布置的多个声音传感器（7），用于确定玉米粒爆开的位置，通过玉米粒爆开的位置调节电磁发生器（6）的功率和/或电磁加热筒体（204）的转速；

在电磁加热滚筒（2）的下游还设有筛筒（3），用于筛除碎屑和未爆开的玉米粒；

在筛筒内设有吹粉装置（8），用于以压缩空气将粉料筒（82）内的粉料通过粉料喷头（81）喷到爆米花的表面；

在筛筒（3）的下游还设有喷浆装置（9），喷浆装置（9）用于在爆米花跌落的过程中，以压缩空气将浆桶（95）内的浆料通过吹管（93）喷吹到爆米花的表面。

2.根据权利要求1所述的一种全自动连续膨化系统，其特征是：在微波加热滚筒（1）的尾部设有过渡滑道（12），过渡滑道（12）为倾斜的滑道，过渡滑道（12）的一端位于微波加热筒体（105）的尾端外壁，过渡滑道（12）的另一端位于电磁加热滚筒（2）的电磁加热筒体（204）之内。

3.根据权利要求1所述的一种全自动连续膨化系统，其特征是：所述的电磁加热滚筒（2）的电磁加热筒体（204）通过旋转托辊（13）支承，并由第二驱动装置（202）驱动旋转；

在电磁加热筒体（204）的内壁设有多个第二螺旋叶片（201），用于推动玉米粒或爆米花沿轴向运动。

4.根据权利要求3所述的一种全自动连续膨化系统，其特征是：在电磁加热筒体（204）的内壁还设有环状的限位环（203），限位环（203）的高度与玉米粒的厚度相同，用于阻挡未爆开的玉米粒。

5.一种采用权利要求1~4任一项所述的全自动连续膨化系统的方法：

S1、将玉米粒在微波加热滚筒（1）内加热到爆发前的临界状态；

S2、将玉米粒在电磁加热滚筒（2）内加热到爆开成爆米花；

在电磁加热滚筒（2）内设有沿轴向布置的多个声音传感器（7），用于确定玉米粒爆开的位置，通过玉米粒爆开的位置调节电磁发生器（6）的功率和/或电磁加热筒体（204）的转速；

S3、将爆米花送入到筛筒（3）内筛除碎屑和未爆开的玉米粒；

S4、将调味料粉喷吹在热的爆米花的表面；

S5、在爆米花跌落的过程中，以压缩空气将调味浆料喷吹到爆米花的表面；

通过以上步骤实现爆米花的连续自动化生产。

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