CN203723371U - 一种自动化的谷物膨化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动化的谷物膨化装置，涉及粮食加工技术领域，包括压力锅、支架一、加料系统、卸料系统、内热式陶瓷绝缘电加热器、保温层、温度表、高压气源系统、压力锅泄压辅助系统、搅拌装置、排烟系统和控制系统，压力锅固定于支架一上，加料系统、温度表、高压气源系统和搅拌装置位于压力锅的上端，卸料系统位于压力锅的下端，压力锅泄压辅助系统位于加料系统的顶部，电加热器在压力锅的外侧，保温层在电加热器的外侧，排烟系统位于加料系统的正上方。本实用新型具有热能利用率高、自动化程度高、生产连续化的特点，采用本实用新型，可避免泄压时所排出的高温高压气流的不利影响，也有利于操作者控制谷物膨化的工艺条件。

Description

一种自动化的谷物膨化装置

技术领域

本实用新型涉及粮食加工技术领域，确切地说涉及一种适用于基于气流式喷爆膨化原理并可自动控制的谷物膨化实施装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们逐渐重视食品的营养价值，全谷物早餐食品逐渐受到了人们的青睐，麦片就是最先实现工业化生产的早餐谷物食品。目前的麦片加工工艺复杂，如申请号为CN200910021264.4的专利公开的‘皮燕麦片及其生产方法’，包括了清理除杂、蒸煮、碾碎、干燥等多道加工工序，这种工艺方法生产耗时较长，而且由于受到多次加热处理而使其中的许多营养成分受到破坏。而申请号为CN201010248347.X公开的专利‘全谷物甜荞麦片及其加工工艺’，提出了一种将经过清理后的带壳荞麦利用气流膨化的原理实现脱壳、熟化和膨化，最后经压制而制成麦片的工艺方法，这种工艺方法就具有加工工序少和谷物受高温作用的时间较短的优点，从而最大限度地保留了谷物营养物质。

但是，在现有技术中，用于谷物膨化的气流式膨化设备的生产效率低、热能利用率低、自动化程度低，目前主要用于小食品加工的爆米花机就属于气流式膨化设备，尚无可应用于工业化生产的机型。在这种技术背景下，申请号为CN200720138366.0公开的专利‘可旋转罐式谷物膨化器’提出了一种可旋转罐式谷物膨化器，其具有动力消耗小、生产成本低、效率高的优点，但其也具有热能利用率低、自动化程度低、不能适应连续式工业化生产的需要、设备结构复杂等缺点；申请号为CN201320192163.5公开的专利‘一种新型爆米花机’提出了一种具有‘可控制温度和压力的变化、热能利用率高’等特点的新型爆米花机，但是其仍然具有自动化程度低、不能适应连续式工业化生产需要等缺点。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供一种热能利用效率高、膨化压力和膨化温度可控制、泄压过程快速而安全、加料或卸料操作方便和自动化程度高的谷物膨化装置。

本实用新型是通过采用下述技术方案实现的：

一种自动化的谷物膨化装置，包括压力锅、支架一、加料系统、卸料系统、内热式陶瓷绝缘电加热器、保温层、温度表、高压气源系统、压力锅泄压辅助系统、搅拌装置、排烟系统和控制系统，其特征在于：所述压力锅呈倾斜或竖直状固定于所述支架一上，所述加料系统、温度表、高压气源系统和搅拌装置设置于压力锅的上端（即沿压力锅中轴线方向上较高的一端），所述卸料系统设置于压力锅的下端（即沿压力锅中轴线方向上较低的一端），所述内热式陶瓷绝缘电加热器设置于压力锅的外侧，所述保温层设置于内热式陶瓷绝缘电加热器的外侧，所述压力锅泄压辅助系统设置于加料系统的顶部，所述排烟系统位于加料系统的正上方。

所述加料系统包括漏斗形金属管道、加料管道和加料控制阀，所述漏斗形金属管道设置在所述压力锅的上端并与压力锅的中央空腔直接连通，所述加料管道与所述漏斗形金属管道的顶部或上部侧面连通，所述加料控制阀位于所述加料管道上。

所述加料系统还包括一个由液压系统一、活塞杆一、拉伸弹簧一和密封金属片构成的液压式密封装置，所述液压式密封装置设置于所述漏斗形金属管道的上半部，所述活塞杆一和所述拉伸弹簧一分别与所述密封金属片相接。

所述卸料系统由支架二、滑槽链接、拉伸弹簧二、液压系统二、活塞杆二、支架三、拉伸弹簧三、液压系统三、活塞杆三、金属手柄、旋紧式锅盖和卡扣构成，所述拉伸弹簧二和液压系统二分别被固定于支架二上，所述拉伸弹簧二和活塞杆二分别与所述金属手柄上远离旋紧式锅盖的一端相连，所述拉伸弹簧三和液压系统三分别被固定于支架三上，所述拉伸弹簧三和活塞杆三分别与所述金属手柄上靠近锅盖的一端相连，所述金属手柄的一端被固定于旋紧式锅盖上，所述金属手柄的另一端通过滑槽链接与支架二相连接。所述卡扣设置于旋紧式锅盖的边缘。所述支架二和支架三相连接，支架三与支架一相连接。

所述高压气源系统包括压力表、高压气体输入管路、压力安全阀、气流单向控制阀、空气过滤器、气泵和驱动电机三，所述气泵通过高压气体输入管路与压力锅连通，在所述气泵的进气口和出气口管路上分别设置有所述空气过滤器，所述压力表、压力安全阀和气流单向控制阀分别设置于所述高压气体输入管路上，所述驱动电机三与所述气泵相连。

所述压力锅泄压辅助系统包括筛形挡板、手柄开关、搅拌片一和驱动电机一，所述筛形挡板位于漏斗形金属管道的顶部开口处，所述手柄开关设置于筛形挡板的边缘，所述搅拌片一位于所述筛形挡板的下方，所述驱动电机一设置于所述筛形挡板的中央并与所述驱动电机相连。

所述搅拌装置包括驱动电机二、搅拌轴和搅拌片二，所述驱动电机二设置于压力锅上端盖的中央，所述搅拌轴设置于压力锅中央空腔的中轴线上，所述搅拌片二位于搅拌轴的中下部。

所述内热式陶瓷绝缘电加热器、温度表、高压气源系统、搅拌装置、加料系统、卸料系统、泄压辅助系统和排烟系统分别与所述控制系统相连。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果如下：

1、本实用新型中，在压力锅的上端设置有温度表和高压气源系统，在高压气源系统中设置有压力表和压力安全阀，这样的结构形式有利于操作人员通过调整压力安全阀的调整螺丝而改变压力锅的最大工作压力，从而便于操作人员了解和控制压力锅中的温度和压力变化，便于操作人员研究压力锅中的压力、温度及其对锅内物料的作用时间对膨化产品品质的影响，从而生产出具有最佳品质的膨化谷物产品。

2、本实用新型中，在压力锅的外侧有内热式陶瓷绝缘电加热器，在加热器的外侧有保温层，这样的结构形式有效地提高了热能利用效率。

3、本实用新型中，在压力锅的上端设置有一个由漏斗形金属管道、加料管道、加料控制阀和液压式密封装置构成的加料系统，这样的结构形式有利于将‘向压力锅中进行加料操作’、‘加料后的压力锅密封操作’以及‘在高温高压处理后的压力锅的快速泄压操作’三个过程实现简便化。

4、本实用新型中，在加料系统的顶部还设置有一个含有筛形挡板和搅拌片一的压力锅泄压辅助系统，这样的结构形式有利于锅内物料在泄压时会受到阻挡作用而回落到压力锅的底部，可避免压力锅泄压时产品被高压气流经漏斗形金属管道带出而造成损失。

5、本实用新型中，在压力锅的下端设置有卸料系统，这样的结构形式有利于操作人员在压力锅泄压后仅仅需要利用控制系统即可将卸料系统的旋紧式锅盖打开或关闭，产品取出的操作十分方便。

6、本实用新型中，在加料系统的正上方设置有排烟系统，这样的结构形式有利于避免泄压过程中排出的高温高压气流对操作人员工作环境的不利影响。

7、采用本实用新型，可以在不改变压力锅位置的条件下完成加料、膨化和取出产品等操作过程，因此，可以根据设备制造技术和生产的实际需要设计出具有较大生产能力、适用于工业化生产的新型谷物膨化设备。

8、本实用新型中，加料系统、卸料系统、内热式陶瓷绝缘电加热器、温度表、高压气源系统、搅拌装置、泄压辅助系统和排烟系统都分别与控制系统连接，便于操作人员在取出膨化成品、加入待膨化物料、压力锅密封、压力锅内温度和压力的调控以及压力锅快速泄压等方面实现自动化控制。

9、采用本实用新型，可以在较低的温度条件下实现谷物膨化，可避免过高温度对膨化谷物质量及其安全方面的不利影响。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中标记分别为：图中标记分别为：1. 压力锅； 2. 内热式陶瓷绝缘电加热器； 3. 保温层；4. 支架一（用于压力锅位置的固定）； 5. 漏斗形金属管道； 6. 密封金属片； 7. 加料管道； 8. 加料控制阀； 9. 手柄开关； 10. 筛形挡板； 11. 搅拌片一； 12. 驱动电机一； 13. 排烟系统； 14. 液压系统一； 15. 活塞杆一； 16. 拉伸弹簧一； 17. 加料系统的密封位置处； 18. 驱动电机二； 19. 温度表； 20. 压力表； 21. 高压气体输入管路； 22. 压力安全阀； 23. 气流单向控制阀；24. 空气过滤器； 25. 气泵； 26. 驱动电机三； 27. 搅拌轴； 28. 搅拌片二； 29. 支架二（用于液压系统二和拉伸弹簧二的固定）； 30. 滑槽链接（用于将金属手柄上远离旋紧式锅盖的一端链接在支架二上）； 31. 拉伸弹簧二； 32. 活塞杆二； 33. 液压系统二； 34. 支架三（用于液压系统三和拉伸弹簧三的固定）； 35. 液压系统三； 36. 活塞杆三； 37. 拉伸弹簧三； 38. 金属手柄； 39. 旋紧式锅盖（用于密封压力锅下端的卸料口）； 40. 卡扣（用于将旋紧式锅盖卡扣在压力锅下端）。

具体实施方式

实施例1

作为本实用新型的最佳实施方式如下：在图1中，为便于操作人员从压力锅1中取出膨化产品或向压力锅1中加入待膨化物料，压力锅1呈倾斜或竖直状固定于支架一4上，压力锅1的形状设计为圆柱形、橄榄球形等，在压力锅1的上端设置有加料系统，在压力锅1的下端设置有卸料系统。为提高压力锅的热利用效率，在压力锅1的外侧有内热式陶瓷绝缘电加热器2，在内热式陶瓷绝缘电加热器2的外侧有保温层3。为便于操作人员了解和控制压力锅1中的温度变化，在压力锅1的上端设置有温度表19。为便于操作人员了解和控制压力锅1中的压力变化，为有利于操作人员在不依赖压力锅温度的变化的情况下来改变压力锅中的压力，在压力锅1的上端设置有高压气源系统。为避免压力锅泄压时产品被高压气流带出而造成损失，在加料系统的顶部设置有一个压力锅泄压辅助系统。为避免压力锅1中的待膨化物料在高温作用下不发生焦糊或粘锅现象，在压力锅1的上端设有搅拌装置。为防止压力锅泄压过程中产生的高温高压气流对设备操作环境的影响，在加料系统的正上方设置有排烟系统13。

所述加料系统包括漏斗形金属管道5和加料管道7，漏斗形金属管道5与压力锅1的中央空腔直接连通，加料管道7与漏斗形金属管道5的上部侧面或顶部连通，为便于物料经加料系统进入压力锅1内，漏斗形金属管道5的中心线应为竖直或近似竖直的状态。为实现定时定量地向压力锅1中加入物料，在加料管道7上还设置有加料控制阀8。

为使压力锅1在工作时能保持恒定的压力，并使经高温高压工作后的压力锅能够实现快速泄压，所述加料系统还包括液压式密封装置，所述液压式密封装置由密封金属片6、液压系统一14、活塞杆一15和拉伸弹簧一16构成，并被设置于漏斗形金属管道5上半部的内壁上，所述活塞杆一15和所述拉伸弹簧一16分别与密封金属片6相接，所述密封金属片在活塞杆一15的推力作用下移动至加料系统的密封位置处17（即漏斗形金属管道与压力锅的连接处）而起到密封作用。

所述卸料系统由支架二29、滑槽链接30、拉伸弹簧二31、活塞杆二32、液压系统二33、支架三34、液压系统三35、活塞杆三36、拉伸弹簧三37、金属手柄38、旋紧式锅盖39和卡扣40构成。金属手柄38的一端通过滑槽链接30与支架二29相连，金属手柄38的另一端被固定于旋紧式锅盖39上，卡扣40位于旋紧式锅盖39的边缘，旋紧式锅盖39通过卡扣和金属手柄的共同作用而使压力锅1的卸料口处于密封或开启状态，拉伸弹簧二31和液压系统二33被固定于支架二29上，拉伸弹簧二31和活塞杆二32分别与‘所述金属手柄38上远离旋紧式锅盖39的一端’相连，液压系统三35和拉伸弹簧三37分别固定于支架三34上，活塞杆三36和拉伸弹簧三37分别与‘所述金属手柄38上靠近旋紧式锅盖39的一端’相连。拉伸弹簧二31、活塞杆二32、液压系统二33、支架二29与‘在卡扣40作用下而正被卡扣于压力锅1下端的旋紧式锅盖39’同处于一个平面上。支架一4和支架二29分别与支架三34相连接。

拉伸弹簧一16、拉伸弹簧二31和拉伸弹簧三37的技术参数设计均应达到下述要求：拉伸弹簧在利用拉力作用使相应液压系统的活塞杆全部回退到液压油缸时，拉伸弹簧仍然处于具有较小形变的拉伸状态。

为便于操作人员了解和控制压力锅1中的压力变化，同时，为有利于操作人员在不依赖压力锅温度的变化的情况下来改变压力锅中的压力，在压力锅1的上端设置有高压气源系统，所述高压气源系统包括压力表20、高压气体输入管路21、压力安全阀22、气流单向控制阀23、空气过滤器24、气泵25和驱动电机三26，所述气泵25通过高压气体输入管路21与压力锅1连通，压力表20、压力安全阀22和气流单向控制阀23分别设置于高压气体输入管路21上，在气泵25的进气口和出气口管路上分别设置有空气过滤器24，驱动电机三26与气泵25相连。

在对压力锅1进行泄压时，为避免锅内的产品被经漏斗形金属管道5溢出的高压气流带出而造成损失，在加料系统中漏斗形金属管道5的顶部设置有一个压力锅泄压辅助系统，所述压力锅泄压辅助系统包括手柄开关9和筛形挡板10，筛形挡板10的筛孔尺寸大小设计应能有效地挡落膨化物料，为避免发生物料堵塞筛孔的现象，所述压力锅泄压辅助系统还包括搅拌片一11和驱动电机一12，所述搅拌片一11位于筛形挡板10的下方，搅拌片一11与筛形挡板10之间的间隙应较小，搅拌片一11的运动由所述驱动电机一12带动。

为避免压力锅1中的待膨化物料在高温作用下不发生焦糊或粘锅现象，在压力锅1的上端设有搅拌装置，所述搅拌装置包括驱动电机二18、搅拌轴27和搅拌片二28，搅拌轴27位于压力锅中央空腔的中轴线上，搅拌片二28设置于搅拌轴27上，压力锅1的内壁或旋紧式锅盖39的内表面与搅拌片二28之间的间隙应较小。

为实现谷物膨化的自动化控制，本实用新型设有控制系统。加料系统、卸料系统、内热式陶瓷绝缘电加热器、温度表、高压气源系统、搅拌装置和排烟系统等各个部件之间的信息通过该控制系统中的单片机、译码器、存储器、地址锁存器、显示器、键盘等连接起来。

用于控制系统中的单片机、译码器、存储器、地址锁存器、显示器、键盘等及其连接技术，以及加料控制阀、加料管道、压力锅、旋紧式锅盖、内热式陶瓷绝缘电加热器、温度表、压力表、压力安全阀、搅拌装置、液压系统、拉伸弹簧、排烟系统、筛形挡板和漏斗形金属管道等的设计，都属于已有技术。

实施例2

本实用新型的工作原理可大致如下所述：

第一步，检查压力锅1、加料系统和卸料系统等的卫生状况；通过控制系统将卸料系统的液压系统三35处于加压状态，利用活塞杆三36的加压推力作用使旋紧式锅盖39精确地套在压力锅1的下端，然后通过控制系统将卸料系统的液压系统二33处于加压状态，利用活塞杆二32的加压推力作用使旋紧式锅盖39旋转并在卡扣40的作用下卡扣在压力锅1的下端。

第二步，通过控制系统将液压式密封装置的液压系统一14处于非加压状态，并通过控制系统设置加料时间或加料量，再打开加料控制阀8，在完成需要的加料量后控制系统自动关闭加料控制阀8。

第三步，通过控制系统将液压式密封装置的液压系统一14处于加压状态而使密封金属片6在活塞杆一15的加压推力作用下移动到‘加料系统的密封位置处17’，从而使压力锅1处于密封状态。

第四步，通过控制系统将高压气源系统中的驱动电机三26处于开启状态，利用气泵25将经过过滤处理的空气加压后经高压气体输入管路21输入到压力锅1中，待压力锅中压力达到压力锅工作所需的压力后关闭驱动电机三26。

第五步，通过控制系统将搅拌装置中的驱动电机二18和内热式陶瓷绝缘电加热器2都处于开启状态，当压力锅1被加热至所需要的温度值时，即可通过控制系统关闭加热器2的电源以停止加热，利用保温层3的保温作用对锅内物料进行试验所需要的恒温恒压处理以达到膨化要求，当压力锅当前的温度值与其需要达到的温度值的差值超过一定数值时，再次通过控制系统开启加热器2的电源开关保证锅内达到需要的温度值。为避免物料在高温作用下发生焦糊现象，应通过控制系统将驱动电机二18在这一工序阶段始终处于工作状态。

第六步，在操作人员认为物料已经得到了必要的高温高压处理后，通过控制系统将液压式密封装置的液压系统一14调整为非加压状态，利用压力锅1的压力和拉伸弹簧一16的拉力将活塞杆一15快速回退到液压系统一14的油缸中，使金属密封片6快速向上位移，而使压力锅中央空腔与外界环境连通并导致压力锅中压力能快速下降，最终使压力锅内物料达到膨化的目的。为避免锅内物料将筛形挡板10上的筛孔堵塞，在泄压过程中应使带动搅拌片一11转动的驱动电机一12处于工作状态。

第七步，在压力锅1泄压完成后，通过控制系统将卸料系统的液压系统二33处于非加压状态，利用拉伸弹簧二31的拉力使旋紧式锅盖39进行旋转一定角度并使活塞杆二32完全退回到液压系统二33的油缸中；然后通过控制系统将卸料系统的液压系统三35处于非加压状态，利用拉伸弹簧三37的拉力使旋紧式锅盖39偏离压力锅的下端，从而取出已膨化成品。为完全而快速地卸出成品，可使搅拌装置的驱动电机二18处于开启状态以利用搅拌片二28的辅助卸料作用。

待卸料完成后，如需要进行下一次的物料膨化，则再按照本实施例表述的第一步开始进行操作，如此循环，而达到连续、自动化生产的技术效果。

Claims (7)

1.一种自动化的谷物膨化装置，包括压力锅（1）、内热式陶瓷绝缘电加热器（2）、保温层（3）、支架一（4）、温度表（19）、加料系统、卸料系统、高压气源系统、压力锅泄压辅助系统、搅拌装置和排烟系统（13），其特征在于：所述压力锅（1）呈倾斜或竖直状固定于所述支架一（4）上，所述内热式陶瓷绝缘电加热器（2）设置于压力锅（1）外侧，所述保温层（3）设置于内热式陶瓷绝缘电加热器（2）外侧，所述温度表（19）、加料系统、高压气源系统和搅拌装置分别设置于压力锅（1）的上端，所述卸料系统设置于压力锅（1）的下端，所述压力锅泄压辅助系统设置于所述加料系统的顶部，所述排烟系统（13）设置于所述加料系统的正上方。

2.根据权利要求1所述的一种自动化的谷物膨化装置，其特征在于：所述加料系统包括漏斗形金属管道（5）、加料管道（7）、加料控制阀（8）和液压式密封装置，所述漏斗形金属管道（5）设置在所述压力锅（1）的上端并与压力锅中央空腔直接连通，所述加料管道（7）与所述漏斗形金属管道（5）的顶部或上部侧面连通，所述加料控制阀（8）位于所述加料管道（7）上。

3.根据权利要求2所述的一种自动化的谷物膨化装置，其特征在于：所述液压式密封装置由密封金属片（6）、液压系统一（14）、活塞杆一15和拉伸弹簧一（16）构成并被设置于所述漏斗形金属管道（5）的上半部，所述活塞杆一（15）和所述拉伸弹簧一（16）分别与所述密封金属片（6）相接。

4.根据权利要求1所述的一种自动化的谷物膨化装置，其特征在于：所述卸料系统包括支架二（29）、滑槽链接（30）、拉伸弹簧二（31）、活塞杆二（32）、液压系统二（33）、支架三（34）、液压系统三（35）、活塞杆三（36）、拉伸弹簧三（37）、金属手柄（38）、旋紧式锅盖（39）和卡扣（40），所述支架二（29）和支架三（34）相连接，支架三（34）与支架一（4）相连接，所述拉伸弹簧二（31）和液压系统二（33）分别被固定于支架二（29）上，所述拉伸弹簧二（31）和活塞杆二（32）分别与所述金属手柄（38）上远离旋紧式锅盖（39）的一端相连，所述液压系统三（35）和拉伸弹簧三（37）分别被固定于支架三（34）上，所述活塞杆三（36）和拉伸弹簧三（37）分别与所述金属手柄（38）上靠近旋紧式锅盖（39）的一端相连，所述金属手柄（38）的一端被固定于旋紧式锅盖（39）上，所述金属手柄（38）的另一端通过滑槽链接（30）与支架二（29）相连接，所述卡扣（40）设置于旋紧式锅盖（39）的边缘。

5.根据权利要求1所述的一种自动化的谷物膨化装置，其特征在于：所述高压气源系统包括压力表（20）、高压气体输入管路（21）、压力安全阀（22）、气流单向控制阀（23）、空气过滤器（24）、气泵（25）和驱动电机三（26），所述气泵（25）通过高压气体输入管路（21）与压力锅（1）连通，所述压力表（20）、压力安全阀（22）和气流单向控制阀（23）分别设置于所述高压气体输入管路（21）上，在气泵（25）的进气口和出气口管路上分别设置有空气过滤器（24），驱动电机三（26）与气泵（25）相连。

6.根据权利要求1所述的一种自动化的谷物膨化装置，其特征在于：所述压力锅泄压辅助系统包括手柄开关（9）、筛形挡板（10）、搅拌片一（11）和驱动电机一（12），所述筛形挡板（10）位于漏斗形金属管道（5）的顶部开口处，所述手柄开关（9）位于筛形挡板（10）的边缘，所述搅拌片一（11）位于筛形挡板（10）的下方，所述驱动电机一（12）与搅拌片一（11）连接。

7.根据权利要求1所述的一种自动化的谷物膨化装置，其特征在于：所述搅拌装置包括驱动电机二（18）、搅拌轴（27）和搅拌片二（28），所述搅拌轴（27）设置于压力锅中央空腔的中轴线上并与位于压力锅上端的中心位置的所述驱动电机二（18）相连，所述搅拌片二（28）固定于搅拌轴（27）上。