短长度挤压式烹制装置以及采用该装置的挤压烹制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种改进的短长度烹制挤压装置（１０），它能够达到传统的长筒挤压器的产量和质量。本发明专利技术的挤压器（１０）包括一相对较短的筒体（１４），它具有一入口（１８）和一最末端的挤压模（２０）。一细长的、带螺纹的、可轴向旋转的螺杆组件（２２）位于筒体（１４）内，它联接于驱动装置（３９，３９ａ），该驱动装置可带动螺杆组件（２２）以至少为５００ｒｐｍ的转速旋转。装置（１０）可以包括一内部、带孔的限流装置（６０，１０２）为被加工原料提供了一筒体中段的塞满点。另一种挤压器是构造成没有设置筒体中段的限流装置，该挤压器可以在筒体（１２２）的大部分长度方向上在一基本等于大气压力的压力下工作，但在靠近挤压模的最后管段（１３４）内有一显著的升压。较佳的是，筒体（１４，１２２）具有一大体为截头圆锥形的构造，其有效长度与最大直径的比值（Ｌ／Ｄ）至少是大约６。本发明专利技术还提供了新颖的挤压工艺和产品，它能在挤压筒内停留时间非常短的情况下，生产处基本上没有氨基酸或维生素等营养成分损失的，和／或致密、高烹制、低水分的饲料产品。也可以设置有或没有中段限流元件（２５２－２５６）的双螺杆挤压器（２３２，２３２ａ），这种挤压器包括一带有内锥度的孔（２３７），以及具有相应锥度的、带有螺纹的、可轴向旋转的螺杆（２３８，２４０）。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
短长度锥形挤压式烹制装置的制作方法相关的申请本申请是1997年5月1日提交的No.08/848,817号专利申请的部分继续申请，08/848,817号专利申请是1996年11月4日提交的No.08/743,561号专利申请的部分继续申请，而08/743,561号专利申请是1996年7月18日提交的No.08/685,893号专利申请的部分继续申请。
技术介绍
1.专利
本专利技术总的涉及一种改进的挤压式烹制装置和方法，其中的挤压器具有极小的长度，从而可以减小设备和维修费用。更具体地说，本专利技术涉及这样一种装置，其挤压筒的内孔是锥形的，通常为截头圆锥体结构，并且挤压螺杆也呈相应的锥形。在膨化食品的生产过程中，挤压器最好包括能在入口和挤压模之间对原料流加以限制的装置。当需要致密的、完全烹制好的、低水份的消毒食品时，该挤压器在无挤压筒中段限制流动的情况下进行工作，并且该挤压器的工作在挤压筒内紧挨着挤压模处产生高压。根据本专利技术的挤压装置可以高速地工作，并且基本上可以满足非常大的机器的产量及产品质量的要求。2.对已有技术的描述挤压式烹制装置长期以来被广泛应用于食品和其它产品，例如人或动物的食品或饲料。一般说来，这些类型的挤压装置包括一细长的筒体以及一个或多个在该筒体内有螺纹的、轴向旋转挤压的内螺杆。在挤压筒的出口处配备了一个带孔的挤压模。使用时，被加工原料进入并通过挤压筒，并受到较高的温度、压力和剪切力。当原料从挤压模内出来时，它已经被完全烹制好，并且定形，通常可利用一旋转的刀具组件将其细分。美国专利NO.4,763,569、4,118,164和3,117,006中揭示了这种传统类型的挤压装置。目前最传统的挤压式烹制装置是由一串相互连接在一起的圆筒头或段，以及在这些圆筒段内的一个或多个也是分段并安装在一个或多个动力转轴上的内螺纹杆组成。为了达到所需的烹制程度，已考虑需设置相对较长的圆筒及相关的螺杆。因此，很多高产量的宠物食品机器可具有5至8个圆筒段，其长度可以是螺杆直径的10至20倍左右。可以理解，这样长的挤压器是比较昂贵的，并且存在着需在圆筒内对一个或多个挤压螺杆加以正确支承的问题。然而，已有技术中采用相对较短的挤压器的尝试并不成功，它们会导致烹制不充分和/或产量较低的问题。近年来，已经有了一些利用挤压设备制作颗粒状食品的尝试。由于借助挤压状态能有效地对产品进行消毒，所以挤压是有利的。然而，利用传统的挤压方法生产的颗粒经常会显得太硬，并且不容易溶解在水中。这种坚硬的颗粒在通过单胃动物的胃之后基本保持原状，没有被消化掉。有关挤压生产的食品的另一个问题是，例如氨基酸和维生素之类的营养成分被大大破坏，并在加工过程中受热变质。另一方面，尽管采用传统的制颗粒机生产出来的产品有着很多较佳的物理和营养性质，但是其受热加工和烹制不充分，因而在这些颗粒产品中仍会残留有害细菌。针对这些问题，建议采用一种双机设备，也就是将一挤压器(有时也称作“膨胀器”)联接于一制颗粒机。于是，初始的原料是在挤压器工位上进行烹制，并借助相连的制颗粒机最后成形。然而，这种双机设备相对较为昂贵，特别是对生产动物饲料而言。因此，在本
需要有一种低成本、短长度的改进的挤压装置，其产品的产量和质量与传统的长筒型挤压器大致相当。此外，还需要这样一种挤压装置，利用这种挤压装置生产出的产品内的营养成分实际上没有被破坏，并且产品得以很好地烹制，而且具有与那些利用一制颗粒机生产出来的传统食品相类似的较佳的能被消化性质。专利技术概要本专利技术旨在克服上述问题，它提供了一种短长度烹制挤压器和方法，利用这种长度比传统设计短的挤压器以商业上可行的产量获得优质的产品。概括地说，本专利技术的挤压器包括一通常为管状的筒体，它具有一入口和一出口，并具有一限定了一细长内孔的内表面。该挤压器还包括一处在所述内孔中的细长的、带螺纹的螺杆组件、用来带动所述螺杆组件沿轴向旋转的装置、以及一设置在所述出口处的带孔的挤压模。本专利技术的烹制挤压模可以是单螺杆型式，或者可选择为双螺杆型式。然而，为了实现本专利技术的目的，还在该挤压器内结合了多个重要特征。因此，较佳的是，筒体的内孔在从入口至挤压的整个长度方向上至少有大约50％是呈大致截头圆锥形的结构，并且其横截面积沿筒体长度总体上逐渐缩小；更好的是，筒体的内孔在从入口至出口的基本整个长度方向上都呈大致截头圆锥形的结构。此外，一个较佳的挤压器实施例，包括一位于筒体中段的对原料的流动起限制作用的结构，它最好是一个带孔的限流装置；这样就产生一中段筒模，它在挤压器的工作过程中产生一原料阻塞区域。在该实施例中，螺杆组件和限流装置是设计成能相互协作，使螺杆组件在限流的上游范围附近的每转一圈的送料量小于在限流下游范围附近每转一圈的送料量。在为生产致密、高烹制的颗粒饲料产品而特别设计的另一个实施例中，是将挤压器设计成没有中段筒体的限流，但是能在筒体内紧靠挤压模处产生高压。在这种方式下，产品可以非常快速地烹制，并且在形成之后营养成分也基本上没有损失。此外，利用该实施例生产的营养成分具有非常好的吸水和被消化特性。本专利技术的挤压筒体通常具有形成内孔的表面，该表面沿其长度方向形成了间隔的、螺旋状凸起部分；这些凸起部分有助于在原料沿挤压器短长度筒体前进时对其加以混合和烹制。这种作用效果可通过相应之螺杆组件的相对较高的转速来加强；实际操作时，该螺杆组件是以至少为500rpm的转速转动，更好的是至少约550rpm，再好些是大约600rpm。转速的最佳范围是大约600-1500rpm。本专利技术的短长度挤压器的长度与最大直径的比值可达6，较佳的是大约3-6。因此，根据本专利技术的装置可以比传统的烹制挤压器低得多的成本来进行生产。此外，维修和零件更换的费用也得以削减。根据本专利技术的挤压器和方法特别适用于食品，尤其是动物饲料产品的制备。这些产品可以是各种各样的膨化产品，例如一般的宠物食品，或者是更为致密的颗粒产品。用于膨化或致密产品的初始原料内通常包括大部分的谷物(例如玉米、小麦、大豆、高粱、燕麦)其重量百分比至少约为40％，并可以包括脂肪和其它附带的成份。根据本专利技术的膨化产品的最终(即烘干之后)密度一般是大约15-25磅/立方英尺，而致密的颗粒型产品通常的最终密度是大约30-50磅/立方英尺。因此，概括地地讲，本专利技术产品的最终密度是大约15-50磅/立方英尺。还发现，按照本专利技术生产的产品基本上没有氨基酸和/或维生素成分的损失，也就是说，与初始配料中总的氨基酸和/或维生素含量相比，其损失不超过10％，最好不超过5％。换个角度来说，利用本专利技术生产的挤压物应该具有实际上营养有效和未遭损失状态的原来总的氨基酸和/或维生素含量的90％，最好是至少为原来的95％。总的氨基酸成分是来自于初始成份内的氨基酸，并包括氨基酸添加剂。这些添加剂可以包括赖氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、精氨酸、苏氨酸、色氨酸、组氨酸、异白氨酸和苯基丙氨酸，它们或者是作为自由氨基酸、或者是作为在例如二、三或其它多肽的更为复杂的添加剂中的残留物。维生素的类型是根据营养要求来决定的，一般包括固有的维生素和/或包含维生素A在内的各种维生素的维生素预混物。这种能保持氨基酸和/或维生素含量的能力显然优于在挤压烹制过程中氨基酸和维生素破坏较大的传统的加工方式。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种短长度烹制挤压器，包括： 一细长的管状筒体，它具有一原料入口和一间隔开的原料出口，并具有一限定了一细长内孔的内表面； 一处在所述内孔中的细长的、带螺纹的螺杆组件； 用来带动所述螺杆组件沿轴向旋转的装置；以及 一设置在所述原料出口处的带孔的挤压模， 从所述入口至所述模具的整个内孔长度至少有大约５０％所述孔是呈大致截头圆锥形的结构，并且其横截面积随着接近所述模具而逐渐缩小， 在所述筒体内介于所述入口和出口之间有一构成原料限流的装置，所述限流形成装置有一上游范围和一与之相对的下游范围，所述上游范围比所述下游范围更接近所述入口， 所述螺杆组件在所述上游范围附近的每转一圈的送料量小于所述螺杆组件在所述下游附近每转一圈的送料量。

【技术特征摘要】
US 1996-7-18 08/685,893;US 1996-11-4 08/743,561;US1.一种短长度烹制挤压器，包括一细长的管状筒体，它具有一原料入口和一间隔开的原料出口，并具有一限定了一细长内孔的内表面；一处在所述内孔中的细长的、带螺纹的螺杆组件；用来带动所述螺杆组件沿轴向旋转的装置；以及一设置在所述原料出口处的带孔的挤压模，从所述入口至所述模具的整个内孔长度至少有大约50％所述孔是呈大致截头圆锥形的结构，并且其横截面积随着接近所述模具而逐渐缩小，在所述筒体内介于所述入口和出口之间有一构成原料限流的装置，所述限流形成装置有一上游范围和一与之相对的下游范围，所述上游范围比所述下游范围更接近所述入口，所述螺杆组件在所述上游范围附近的每转一圈的送料量小于所述螺杆组件在所述下游附近每转一圈的送料量。2.如权利要求1所述的挤压器，其特征在于，在所述筒体的所述内孔的表面上沿其长度方向设置有一系列间隔的、螺旋的凸起部分。3.如权利要求1所述的挤压器，其特征在于，所述限流形成装置包括一带孔的限流装置，它具有一上游端面和一下游端面，所述螺杆组件和所述限流装置协同作用，使所述限流装置的各个孔在所述挤压器的工作过程中基本连续地保持被原料充满的状态。4.如权利要求3所述的挤压器，其特征在于，所述限流装置包括一固定于所述筒体的带孔的定子，以及一形成所述螺杆组件一部分的与定子互补的转子。5.如权利要求1所述的挤压器，其特征在于，所述筒体内靠近所述上游范围的自由体积大于靠近所述下游范围的自由体积。6.如权利要求1所述的挤压器，其特征在于，所述旋转装置的运转可带动所述筒体内的所述螺杆组件以至少大约500rpm的转速旋转。7.如权利要求1所述的挤压器，其特征在于，它还包括用于将一种流体经所述筒体喷入所述内孔范围内的装置。8.如权利要求1所述的挤压器，其特征在于，所述挤压器的L/D比值可达大约6。9.如权利要求1所述的挤压器，其特征在于，所述挤压器具有一处于所述内孔中的螺杆组件。10.如权利要求1所述的挤压器，其特征在于，所述挤压器具有一对处于所述内孔中的螺杆组件。11.一种短长度烹制挤压器，包括一细长的管状筒体，它具有一原料入口和一间隔开的原料出口，并具有一限定了一细长内孔的内表面；一处在所述内孔中的细长的、带螺纹的螺杆组件；用来带动所述螺杆组件沿轴向旋转的装置；以及一设置在所述原料出口处的带孔的挤压模，从所述入口至所述模具的整个内孔长度至少有大约50％的所述孔是呈大致为截头圆锥形的结构，并且其横截面积随着接近所述模具而逐渐缩小，所述内孔的内表面是构造成沿其长度方向具有一系列向内延伸的螺旋凸起部分。12.如权利要求11所述的挤压器，其特征在于，所述旋转装置的运转可带动所述筒体内的所述螺杆组件以至少大约500rpm的转速旋转。13.如权利要求11所述的挤压器，其特征在于，它包括用于将一种流体经所述筒体喷入所述内孔范围内的装置。14.如权利要求11所述的挤压器，其特征在于，所述挤压器的L/D比值可达大约6。15.如权利要求11所述的挤压器，其特征在于，所述挤压器具有一处于所述内孔中的螺杆组件。16.如权利要求11所述的挤压器，其特征在于，所述挤压器具有一对处于所述内孔中的螺杆组件。17.一种短长度烹制挤压器，包括一细长的管状筒体，它具有一原料入口和一间隔开的原料出口，并具有沿其长度有一系列间隔开的螺旋凸起部分和限定了一细长内孔的一内表面；一处在所述内孔中的细长的、带螺纹的螺杆组件；用来带动所述螺杆组件沿轴向旋转的装置；以及一设置在所述原料出口处的带孔的挤压模，所述内孔从所述入口至所述孔大致呈截头圆锥形的结构，并且其横截面积沿其长度随着接近所述模具而逐渐缩小，在所述筒体内介于所述入口和出口之间设置有一带孔的原料限流装置，所述限流装置具有一上游端面和一与之相对的下游端面，所述上游端面比所述下游端面更接近所述入口，所述螺杆组件在靠近所述限流装置的所述上游端面处每转一圈的送料量小于所述螺杆组件在所述限流装置的所述下游端面处每转一圈的送料量，所述螺杆组件和所述限流装置协同作用，使所述限流装置的各个孔在所述挤压器的工作过程中基本连续地保持被原料充满的状态，所述旋转装置的运转可带动所述筒体内的所述螺杆组件以至少大约500rpm的转速旋转，所述挤压器的L/D比值可达大约6。18.如权利要求17所述的挤压器，其特征在于，所述挤压器具有一处于所述内孔中的螺杆组件。19.如权利要求17所述的挤压器，其特征在于，所述挤压器具有一对处于所述内孔中的螺杆组件。20.一种可食用原料的挤压烹制方法，包括如下步骤使所述可食用原料进入一细长挤压器的入口，所述挤压器具有一筒体，该筒体上设置了一个最末端的挤压模，以及一能在所述筒体内沿轴向旋转的带螺纹的内螺杆，以及使所述螺杆组件以至少为500rpm的速度旋转，以将所述原料从所述入口起沿所述内孔的长度方向推进，并最终从所述挤压模排出，而且所述原料至少部分地得以烹制，在所述原料的推进过程中，使所述原料在所述筒体内介于所述入口和所述挤压模之间的一个区域内完全充满并塞满，所述螺杆组件在所述区域附近并且接近所述入口处的每转一圈的送料量小于所述螺杆组件在所述区域附近并接近所述模具处的每转一圈的送料量。21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，它还包括如下步骤使所述原料通过处于所述区域内的一个带孔的限流装置，所述螺杆组件和所述限流装置使所述限流装置的各个孔在所述挤压器的工作过程中基本连续地保持被原料充满的状态。22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，它还包括如下步骤使所述原料通过一预处理器，以便在所述原料进入所述入口之前对该原料加以润湿和部分的烹制。23.如权利要求20所述的方法，其特征在于，它还包括如下步骤在所述螺杆组件的旋转过程中，将水份喷入所述筒体。24.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述挤压器是一单螺杆挤压器。25.一种短长度烹制挤压器，包括一细长的管状筒体，它具有一原料入口和一间隔开的原料出口，并具有一限定了一细长内孔的内表面，所述内孔至少沿其长度方向的一部分大致呈截头圆锥形的结构；一处在所述内孔中的细长的、带螺纹的螺杆组件；用来带动所述螺杆组件沿轴向旋转的装置；以及一设置在所述原料出口处的带孔的挤压模，在所述筒体内介于所述入口和出口之间设置有构成一原料限流的装置，所述限流形成装置有一上游范围和一与之相对的下游范围，所述上游范围比所述下游范围更接近所述入口，所述挤压器的L/D比值可达6。26.如权利要求25所述的挤压器，其特征在于，所述内孔基本上沿其整个长度方向呈带锥度的、大致为截头圆锥形的结构。27.如权利要求25所述的挤压器，其特征在于，所述限流形成装置包括一处在所述内孔中并介于所述入口和所述出口之间的带孔的限流装置。28.如权利要求25所述的挤压器，其特征在于，在所述筒体内设置有一单螺杆组件。29.如权利要求25所述挤压器，其特征在于，在所述筒体内设置有一对螺杆组件。30.一种短长度烹制挤压器，包括一细长的管状筒体，它具有一原料入口和一间隔开的原料出口，并具有一限定了一细长内孔的内表面；一处在所述内孔中的细长的、带螺纹的螺杆组件；用来带动所述螺杆组件沿轴向旋转的装置；以及一设置在所述原料出口处的带孔的挤压模，在所述筒体内介于所述入口和出口之间设有构成一原料限流的装置，所述限流形成装置具有一上游范围和一与之相对的下游范围，所述上游范围比所述下游范围更接近所述入口，所述筒体内孔内靠近所述下游范围的自由体积大于所述筒体内孔内靠...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉文G温吉尔，
申请(专利权)人：温吉尔制造公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]