CN112931911A - 浇注机构及物料供应方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浇注机构，包括挤出件和料斗，还包括物料供应机构，所述物料供应机构具有计量空间，所述计量空间与所述料斗连通，所述挤出件在所述计量空间内作往复运动以推出物料或吸入物料；所述计量空间与所述计量空间的外部之间通过第一阀控制启闭，所述计量空间与所述料斗之间通过第二阀控制启闭。本发明还公开了应用上述浇注机构的物料供应方法。本发明的优点在于充分利用计量空间和挤出件之间的相对运动，在同一空间内挤出物料和吸入物料；固定连接的第一阀和第二阀不需要分别控制，一步操作同时实现一阀开启和另一阀关闭；一体成型的料斗和物料供应机构最大程度避免了浇注过程中物料中混入空气或其他杂质的可能性。

Description

浇注机构及物料供应方法

技术领域

本发明涉及食品加工领域，尤其涉及需要将物料浇注成型或挤出成型的食品加工领域。

背景技术

在食品加工领域，尤其是以糖、巧克力作为基底或者主要成分的食品中，需要混入其他不同类型、不同颗粒大小的物料，以创造出更多口味和造型的小型食品，例如，具有坚果、脆米、果干、甚至新鲜水果颗粒等物料的混合甜食，可以以球状、块状、片状或者其他特殊形状提供给具有不同需求的消费者。在加工这些具有混合物料的食品时，通常采用挤出机或者浇注机将物料输送至特定的模具以成型，但是由于混合物料流动性差，每次浇注/挤出的物料单元的体积很难控制，且会延长浇注/挤出的操作时间；同时由于每次操作时间较长，已经混合均匀的物料可能会在等待浇注/挤出的过程中降低均匀度。另外，混合物料在挤出至模具后，会在出口处残留物料，影响下一次浇注的品质，并可能对生产设备和模具造成一定污染。

为解决上述问题，公开号为CN101754689A的中国发明专利申请公开了一种食品灌注装置，其包括贮料容器、与贮料容器连通的带有多个喷嘴的计量单元，计量单元具有喷嘴块和阀块，并在二者之间形成计量腔，计量腔的体积可通过喷嘴块和阀块之间的相对运动来改变，具体地，当阀块远离喷嘴块时，阀块内的(单向)阀打开并使物料进入计量腔。这种方式能够较为准确地控制物料单元的体积，但是喷嘴块、阀块和计量腔之间容易被流体物料堵塞，并且由于位于装置上方的喷嘴块相对于贮料容器独立运动，使得整个装置的稳定性较差，其运动的控制难度也较高。

公开号为CN107410623A的中国发明专利申请公开了一种巧克力果仁高效高精度添加装置，其包括料缸和机台，料缸下方具有对位注料机构，料缸一侧具有通针机构，其中对位注料机构具有上层滑板和下层插板，分别具有错位布置的上加注孔和下加注孔，下层插板能够被驱动而使得上下加注孔对齐。其原理是，上加注孔内定量加入物料，此时不与下加注孔连通；物料加注完毕，下层插板移动使上下加注孔连通，物料依靠落入模具指定位置；其还具有通针和刮板，能够辅助移除孔内滞留物料和刮除上加注孔上多余的物料。该方案在一定程度上解决了物料加注的定量和物料残留的问题，但由于上加注孔的容积固定，当需要变更物料加注量时只能更换对位注料机构。另外，为保证定量，每次加入上加注孔内的物料一定要多于上加注孔的最大容积，然后用刮板移除上加注孔顶部的多余物料，在工序上亦较为繁琐。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中难以实现物料定量和加工设备上物料残留的缺陷。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

浇注机构，包括挤出件和料斗，还包括物料供应机构，所述物料供应机构具有计量空间，所述计量空间与所述料斗连通，所述挤出件在所述计量空间内作往复运动以推出物料或吸入物料；所述计量空间与所述计量空间的外部之间通过第一阀控制启闭，所述计量空间与所述料斗之间通过第二阀控制启闭。

进一步地，所述物料供应机构具有进料通道，所述计量空间通过所述进料通道与所述料斗连通。

进一步地，所述物料供应机构具有进料通道，所述进料通道在所述计量空间的底部与所述计量空间连通，所述进料通道与所述料斗连通。

进一步地，所述第一阀为水平挡板，所述水平挡板上具有第一通孔。

进一步地，所述第二阀为竖直挡板，所述竖直挡板上具有第二通孔。

进一步地，所述第一阀与所述第二阀固定连接。

进一步地，所述物料供应机构包括主体，所述料斗由所述主体外侧边缘向上延伸形成，所述主体包括所述计量空间。

本发明还提供一种应用前述浇注机构的物料供应方法，包括以下步骤：

步骤1：所述挤出件保持在指定位置，所述计量空间内的物料定量；

步骤2：所述挤出件移动将所述物料推出所述计量空间，所述挤出件在完全推出所述物料后停止移动；

步骤3：所述挤出件向与所述步骤2中的移动方向相反的方向移动，所述物料进入所述计量空间，直至所述挤出件再次返回并保持在所述步骤1中的所述指定位置，所述计量空间内的物料定量。

进一步地，所述步骤2包括：关闭第二阀，开启第一阀，所述挤出件移动将所述物料推出所述计量空间，所述挤出件在完全推出所述物料后停止移动。

进一步地，所述步骤3包括：关闭所述第一阀，开启所述第二阀，所述挤出件向与所述步骤2中的移动方向相反的方向移动，所述物料进入所述计量空间，直至所述挤出件再次返回并保持在所述步骤1中的所述指定位置，所述计量空间内的物料定量。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、充分利用计量空间和挤出件之间的相对运动，在同一空间内挤出物料和吸入物料。

2、固定连接的第一阀和第二阀不需要分别控制，一步操作同时实现一阀开启和另一阀关闭。

3、一体成型的料斗和物料供应机构最大程度避免了浇注过程中物料中混入空气或其他杂质的可能性。

4、通过合理设置第二阀的形状和位置可以使计量空间内的物料几乎无残留排出。

5、物料供应机构结构非常简单且极易控制计量空间的容积大小，广泛适用于多种规格的食品浇注加工。

6、混合了大颗粒的物料进入料斗后几乎不会停留便进入浇注过程，即，混合物料仍处于搅拌均匀的状态即行浇注，解决了已搅拌均匀的物料在料斗中再次沉积分层的问题，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明浇注机构的结构示意图；

图2为本发明浇注机构的另一个角度的结构示意图；

图3A为本发明浇注机构位于初始状态的一个实施例的剖面示意图；

图3B为计量空间内部的物料处于定量状态的剖面示意图；

图3C为挤出件将物料排出计量空间的剖面示意图；

图3D为浇注完毕后物料进入计量空间的剖面示意图；

图4A、4B、4C、4D分别为图3A、3B、3C、3D沿A-A’向的剖面示意图；

图5为本发明物料供应方法的一个实施例的流程简图；

图6为包含本发明浇注机构的食品加工设备的部分结构示意图；

图7为包含本发明浇注机构的食品加工设备的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

参照图1-7。本发明的浇注机构适用于使用流质、半流质原料的食品加工设备，该食品加工设备具有机架100，位于机架100上的料斗200和用于接收物料500的物料供应机构300，机架100上还设置有挤出机构400，挤出机构400将物料500经物料供应机构300排出至模具600。

参照图3A-3D，在一个实施例中，物料供应机构300位于料斗200下方且与料斗200底部外沿直接密封连接；在其他实施例中，物料供应机构300与料斗200保持连通，且物料500在从料斗200进入物料供应机构300的过程中，料斗200与物料供应机构300之间仅允许物料500移动，不允许空气或其他杂质进入，使物料500在由料斗200向物料供应机构300移动的过程中不会掺入杂质。

物料供应机构300包括主体310，主体310具有计量空间301和进料通道302，计量空间301与进料通道302连通，进料通道302与料斗200连通。挤出机构400具有挤出件420，挤出件420由驱动件410驱动，挤出件420的末端421位于计量空间301内，当挤出件420向下移动时，物料500从计量空间301底部的出料口303排出至模具600，当挤出件420向上移动时，物料500经进料通道302进入计量空间301。如图3B、3C所示，末端421从初始位置向下移动长度为d的距离后，末端421下方的物料500几乎全部被排出；末端421从出料口303处向上移动长度为d的距离过程中，如图3D所示，物料500从位于计量空间301一侧的进料通道302进入计量空间301，直到末端421在指定位置停止，物料500将计量空间301填满。

在一个实施例中，计量空间301的顶部与料斗200在主体310的上表面连通。

在图3A-3D所示的实施例中，进料通道302的一端在计量空间301的底部与计量空间301连通，进料通道302的另一端与料斗200连通。在一个实施例中，进料通道302与料斗200在主体310的上表面连通。在另一个实施例中，1个进料通道302与2个或者2个以上的计量空间301连通，即可同时向2个或者2个以上的计量空间301供给物料500；2个或者2个以上的进料通道302也可以与1个或者1个以上的计量空间301连通并向其供给物料500。

在一个实施例中，计量空间301是一个竖向延伸的空间，挤出件420从其顶部穿入，挤出件420的末端421能够在计量空间301内做竖向往复运动，计量空间301的容积是可变的，末端421的指定位置决定了计量空间301的容积，例如，当末端421与出料口303的距离为d(如图3B所示)，末端421、计量空间301的横截面积为s，则计量空间301的容积v＝d·s，为完成不同的浇注任务，可利用控制器900控制挤出件420的末端421的位置来设定计量空间301的容积v。本发明所称的“指定位置”是指，该位置在计量空间301内与出料口303之间的距离为d。在一个实施例中，计量空间301顶部的横截面形状与挤出件420的横截面形状相匹配，并且，当计量空间301和挤出件420均为均匀的等径柱体时，挤出效果更佳；并且，等径柱体易于设定和控制物料500的用量，通过改变挤出件420的末端421在计量空间301内的指定位置，即可实现改变计量空间301用于容纳物料500的容积v大小。例如，计量空间301为圆柱形空间，相应的挤出件420为圆柱体，或者挤出件420的末端421具有圆形的端面，从而能够将圆柱形的计量空间301内的物料500尽量全部排出(不排除在计量空间301内部存在少量或者极少量物料残留的可能性，但残留量是可控的)。在一个实施例中，挤出件420的末端421能够独立于挤出件420的本体而做竖向往复运动。

在另外的一些实施例中，计量空间301也可以是具有其他形状的空间，挤出件420具有与计量空间301相匹配的形状。

出料口303位于计量空间301的底部，出料口303的横截面积应不小于计量空间301的最小横截面积，以便于物料500无障碍输出。在一个实施例中，出料口303的横截面如图4A-4D所示，进料通道302的底部与计量空间301底部的出料口303连通，在该实施例中，物料500进入计量空间301的距离较短，加料速度快，且由于物料500从计量空间301底部进入，较从计量空间301中部或者其他部位进入，能更快地将计量空间301填满；在其他实施例中，进料通道302也可以不与出料口303连通。

进料通道302可以是与计量空间301平行的等径柱体，也可以是任何能够将计量空间301和料斗200之间连通的结构，当进料通道302与料斗200连接处的开口足够大，也可以认为料斗200与计量空间301是直接连通的。

出料口303处具有可以根据需要来控制启闭的第一阀320，计量空间301与进料通道302之间具有可以根据需要来控制启闭的第二阀330。第一阀320在物料500被排出物料供应机构300后立即关闭，在一个实施例中，第一阀320在定量的物料500排出出料口303后立即关闭；第一阀320在计量空间301再次被物料500充满符合浇注条件时开启。第二阀330在第一阀320从开启至关闭之前的过程中始终保持关闭状态，以保证每次排出的物料500是一定量的；当第一阀320关闭后或者关闭同时，第二阀330开启；在一个实施例中，为保证第二阀330开启之前尽量减少外部空气或其他杂质进入计量空间301，当第一阀320关闭后，第二阀330再开启。

如图1-4D所示，在一个实施例中，第一阀320具有位于物料供应机构300下部的水平挡板，第一阀320还具有第一通孔321，第一通孔321允许物料500从计量空间301穿过并排出物料供应机构300，在一个实施例中，第一通孔321位于水平挡板上；且第一阀320可以在其所在水平面做水平运动，当第一通孔321运动至出料口303正下方时，第一阀320开启，当第一通孔321离开出料口303正下方时，第一阀320关闭，阻断物料下落。第二阀330具有竖直挡板，第二阀330还具有第二通孔331，第二通孔331允许物料500从料斗200直接进入计量空间301，或者经进料通道302间接进入计量空间301，在一个实施例中，第二通孔331位于竖直挡板上；当第二通孔331移动至计量空间301与进料通道302/料斗200之间的位置时，第二阀330开启；当第二通孔331离开计量空间301与进料通道302/料斗200之间的位置时，第二阀330关闭。

为尽量简化第一阀320与第二阀330的结构且实现对两个阀高效简便地控制，第一阀320与第二阀330固定连接。在一个实施例中，第二阀330的竖直挡板与第一阀320的水平挡板垂直连接，且第二阀330的竖直挡板位于第一阀320的水平挡板上表面。当第一阀330关闭时或者关闭后，第二通孔331移动至计量空间301与进料通道302/料斗200之间的位置，第二阀330开启；当第一阀320开启前或开启时，第二通孔331离开计量空间301与进料通道302/料斗200之间的位置，第二阀330关闭。在一个较优的实施例中，当第一阀320关闭后，第二阀330再开启，且当第一阀320开启前，第二阀330就已经关闭。通过合理设置第一通孔321在水平挡板上的位置和数量，以及第二通孔331在竖直挡板上的位置和数量即可实现第一阀320和第二阀330的开启和关闭顺序。由于第一阀320与第二阀330固定连接，仅需控制第一阀320的运动即可，当第一阀320的水平挡板做水平运动时，竖直挡板随水平挡板同步运动。可以理解的是，第一阀320的水平运动并不仅限于沿直线的往复运动，在不同的浇注机构中，第一阀320的水平运动还可以是绕轴转动、沿某一曲线移动，或者沿直线、曲线、绕轴转动等合理的组合方式运动。在一些实施例中，第一阀320的启闭(带动第二阀330)甚至可以通过竖直方向结合水平方向的三维运动来实现。在另一个实施例中，第一阀320与第二阀330在控制器900的控制下各自独立运动。

需要说明的是，本发明中提及的“挡板”仅为命名需要，“挡板”并不限于有形的平板结构，而应理解为一切能够起到封闭作用的结构，例如通过高速气流或者通过其他非有形的方式以实现封闭效果的方案也可应用于本发明，相应地，“第一通孔321”和“第二通孔331”也不限于具有有形边缘的孔状结构，而应理解为一切能够起到连通作用的结构，例如管道；同理，本发明中的“第一阀320”和“第二阀330”也应理解为一切能够实现可控的启闭效果的结构。

在如图1-4D所示的实施例中，物料供应机构300的主体310具有一定的厚度D，以便于合理设置计量空间301的容积；但是在另一个实施例中，物料供应机构300的主体310的厚度也可以与计量空间301的容积不相关，例如，物料供应机构300的主体310为一平板，计量空间301为从该平板向上延伸出的中空的筒，在这种情况下，进料通道302可以完全退化消失，料斗200内的物料500可以直接通过计量空间301底部的孔进入计量空间301内部，这样可以进一步减轻物料供应机构300的主体310的重量，亦减轻整机重量，从而降低整体设备重心；甚至，料斗200也可以不单独设置，而是将物料供应机构300的主体310的外侧边缘向上延伸，形成能够承载一定物料500的结构，从而省去料斗200与物料供应机构300的主体310的密封连接，即，实现料斗功能与物料供应机构功能的整合，进一步简化机构。

挤出件420至少具有两个功能，第一，其向下移动，将计量空间301内的物料500通过挤压方式从物料供应机构300中排出，第二，其向上移动，使计量空间301内部形成负压，位于进料通道302/料斗200内的物料500在外部大气压作用下被吸入计量空间301内部。在一个简单的实施例中，挤出件420是一个刚性的柱体，在驱动件410的带动下竖向往复移动。驱动件410可以是现有技术，通过齿轮、链条等其他任何能够实现升降功能的方案。

如前所述，挤出件420具有本体和末端421，向物料500施加外力的是末端421，因此末端421可以相对于挤出件420的本体作独立运动，例如，末端421与挤出件420的本体形成滑动连接。

在一个实施例中，末端421可以具有平滑的下表面以向物料500施加均匀的推力；在其他一些实施例中，末端421还可以根据成型需要具有凹凸不平的花纹表面，在将物料500挤出至模具600的过程中，在食品上表面形成相应的花纹。挤出件420在排出物料500的过程中，可以不从计量空间301中伸出，也可以从计量空间301中部分伸出，只要在刚刚收回计量空间301内部时及时关闭第一阀330，避免引入空气或者其他杂质，也避免了物料残留在出料口303附近，从而保证加工质量。

为保证物料500混合均匀，料斗200具有进料机构210，进料机构210将搅拌后混合均匀的物料500引入料斗200，用于搅拌物料500的机构可以是现有技术，例如螺杆搅拌机构等。进料机构210向料斗200引入物料500的速率可以根据加工需要相应设定。

本发明的浇注机构适用于具有双层传动机构800或者单层传动的食品加工设备，关于双层传动机构800可以参见中国发明专利申请(申请号：202010683413.X)，本发明的浇注机构所使用的模具也可配合垂直升降机构或者三维模具升降机构700使用，关于三维模具升降机构700可以参见中国发明专利申请(申请号：202011317705.8)。

由此，应用前述浇注机构的物料供应方法，至少包括以下步骤：

步骤1：挤出件420保持在指定位置，计量空间301内的物料500定量，参见图3B；

步骤2：第二阀330关闭，第一阀320开启，挤出件420向下移动将物料500推出计量空间301，挤出件420在完全推出物料500后于出料口303处停止，参见图3C；

步骤3：第一阀320关闭，第二阀330开启，位于出料口303处的挤出件420向上移动，物料500进入计量空间301，直至挤出件420再次返回并保持在指定位置，计量空间301内的物料500定量，参见图3D(图3D、4D中的箭头代表物料500的移动方向)。

依次重复前述步骤1-2-3，即可实现定量浇注。

物料500定量是指物料500充满计量空间301。

在一个实施例中，挤出件420已经位于计量空间301内的某一位置或者指定位置，但此时计量空间301内存留一定空气，需要在正式加工之前先执行步骤2，以排出初始状态的不足量的物料500以及计量空间301内存留的空气，然后再执行步骤3吸入定量的物料500后，然后重复执行步骤1-2-3。需要说明的是，当计量空间301内存留一定空气时，不宜向进料通道302/料斗200内排出含有空气的物料500，以免空气进入料斗200而影响后续加工。此处默认料斗200内不具有用来排出物料500内空气的物料搅拌/处理机构，而当料斗200内设置了能够排出物料500中空气的机构，则前述情况下仍然可以向进料通道302/料斗200内排出含有空气的物料500。

在另一个实施例中，挤出件420先进入计量空间301内，并且挤出件420的末端421位于出料口303处，然后物料500经料斗200进入进料通道302，在确认挤出件420与物料500之间不存在空气的情况下，可以直接执行步骤3，然后重复执行步骤1-2-3；否则需要通过先后执行步骤3和步骤2以排出空气和不足量物料500后，再重复执行步骤1-2-3。

在另一个实施例中，如图3A、3D所示(图3A、3D中的箭头代表物料500的移动方向)，物料500已经充满计量空间301及进料通道302，挤出件420在首次进入计量空间301(下压)的过程中，会将超出定量的一部分物料500从计量空间301中推出；为避免浪费，可在第一阀320封闭的前提下打开第二阀330，这一部分超出定量的物料500被推至进料通道302/料斗200内后，关闭第二阀330，然后开始重复执行步骤1-2-3；在一个较劣的实施例中，也可以在第二阀330关闭的前提下打开第一阀320，将多余物料500推出物料供应机构300后再关闭第一阀320，被推出的多余物料500被浪费，然后开始重复执行步骤1-2-3；在另一个较劣的实施例中，第一阀320和第二阀330可以同时打开，将多余物料500同时向出料口303和进料通道302/料斗200推出，也会造成一定的物料500浪费，然后开始重复执行步骤1-2-3。

Claims (10)

1.浇注机构，包括挤出件和料斗，其特征在于：还包括物料供应机构，所述物料供应机构具有计量空间，所述计量空间与所述料斗连通，所述挤出件在所述计量空间内作往复运动以推出物料或吸入物料；所述计量空间与所述计量空间的外部之间通过第一阀控制启闭，所述计量空间与所述料斗之间通过第二阀控制启闭。

2.根据权利要求1所述的浇注机构，其特征在于：所述物料供应机构具有进料通道，所述计量空间通过所述进料通道与所述料斗连通。

3.根据权利要求1所述的浇注机构，其特征在于：所述物料供应机构具有进料通道，所述进料通道在所述计量空间的底部与所述计量空间连通，所述进料通道与所述料斗连通。

4.根据权利要求1所述的浇注机构，其特征在于：所述第一阀为水平挡板，所述水平挡板上具有第一通孔。

5.根据权利要求1所述的浇注机构，其特征在于：所述第二阀为竖直挡板，所述竖直挡板上具有第二通孔。

6.根据权利要求1所述的浇注机构，其特征在于：所述第一阀与所述第二阀固定连接。

7.根据权利要求1所述的浇注机构，其特征在于：所述物料供应机构包括主体，所述料斗由所述主体外侧边缘向上延伸形成，所述主体包括所述计量空间。

8.应用权利要求1所述的浇注机构的物料供应方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：所述挤出件保持在指定位置，所述计量空间内的物料定量；

步骤2：所述挤出件移动将所述物料推出所述计量空间，所述挤出件在完全推出所述物料后停止移动；

步骤3：所述挤出件向与所述步骤2中的移动方向相反的方向移动，所述物料进入所述计量空间，直至所述挤出件再次返回并保持在所述步骤1中的所述指定位置，所述计量空间内的物料定量。

9.根据权利要求8所述的物料供应方法，其特征在于：所述步骤2包括：关闭第二阀，开启第一阀，所述挤出件移动将所述物料推出所述计量空间，所述挤出件在完全推出所述物料后停止移动。

10.根据权利要求9所述的物料供应方法，其特征在于：所述步骤3包括：关闭所述第一阀，开启所述第二阀，所述挤出件向与所述步骤2中的移动方向相反的方向移动，所述物料进入所述计量空间，直至所述挤出件再次返回并保持在所述步骤1中的所述指定位置，所述计量空间内的物料定量。

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