搅打装置及充气机的制作方法

本实用新型涉及充气食品加工技术领域，尤其涉及一种搅打装置及采用该搅打装置的充气机。

背景技术：

充气巧克力、类巧克力食品、充气糖果(海绵糖、泡泡糖、明胶、奶糖等)等充气食品是将空气、氮气、二氧化碳等气体分散于溶化后呈液态或半固体中的分散体系。充气食品一方面具有组织结构和外观上的优越性，而且利于咀嚼和风味传递，也降低了成本，另一方面气体的加入可以减少能量的摄入，因此从健康的角度考虑，充气食品在满足人们对美食的追求的同时又倡导了健康饮食。

现有的充气方法有：通气法、搅打法、减压法、混入泡沫或多孔物料等。相关技术中的一种巧克力和类巧克力食品充气机(申请号为2016103745867)通过旋转搅拌叶组在缸体内对浆料和气体预混合后的混合料进行搅打，而且在缸体上设有冷却腔，通过在冷却腔内充入冷却液以冷却浆料。然而，由于冷却液的温度远远低于缸体内的浆料的温度，会导致浆料凝固在缸体内壁上，浆料凝固在缸体内壁不仅会阻碍旋转搅拌叶组搅打浆料，而且会导致冷却效果降低，从而不利于浆料中气泡的稳定。

因此，有必要提供一种新的搅打装置解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种搅打装置及采用该搅打装置的充气机，该搅打装置及采用该搅打装置的充气机可以有效避免浆料凝固在缸体内壁上的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种搅打装置，包括制冷筒、设于所述制冷筒内的搅打组件及驱动所述搅打组件的动力装置，所述制冷筒的筒壁内设有冷却腔，所述动力装置具有输出轴，所述搅打组件包括固设于所述制冷筒内的搅拌件、套设于所述搅拌件外围的旋转筒，所述输出轴与所述旋转筒连接并用于驱动所述旋转筒绕其轴线旋转，所述搅拌件包括两个关于所述旋转筒的轴线对称设置的搅拌棒，所述旋转筒的筒壁上设有多个通孔，所述旋转筒的外周面上固设有刮刀，所述刮刀的刀刃与所述制冷筒的筒壁间隙配合。

优选地，所述刮刀呈平板状。

优选地，所述刮刀刀刃上任一点与所述旋转筒的轴线的连线与所述刮刀的夹角为45°。

优选地，所述刮刀通过固定组件固定在所述旋转筒的外周面上，所述固定组件包括固定在所述旋转筒的外周面上的固定座和固定件，所述固定座上设有卡槽，所述刮刀远离其刀刃的一端卡设于所述卡槽内，所述固定件与所述刮刀连接，且所述固定件位于所述固定座与所述刮刀的刀刃之间。

优选地，所述制冷筒包括筒体、及分别设于所述筒体两端并与所述筒体可拆卸连接的出料盖和连接座，所述冷却腔位于所述筒体的筒壁内，所述输出轴穿过所述连接座且二者之间设有轴封，其中，所述出料盖上设有排料口，所述连接座上设有入料口。

优选地，所述搅拌件的一端固定在所述出料盖上，其另一端通过旋转环与所述输出轴连接；所述旋转筒远离所述输出轴的一端通过旋转环固定在所述出料盖上，其中，所述搅拌件和所述旋转筒与旋转环插接。

优选地，所述筒体包括第一筒体、套设于所述第一筒体外围的第二筒体以及连接件，所述第一筒体沿其轴线方向的两端分别设有所述连接件，且所述连接件与所述第一筒体和所述第二筒体围合形成所述冷却腔，所述出料盖和所述连接座分别与对应的所述连接件连接。

优选地，所述第一筒体和所述第二筒体同轴设置。

优选地，所述制冷筒的外围包覆有保温层。

本实用新型还提供一种充气机，所述充气机包括上述中任一项所述的搅打装置。

本实用新型的技术方案具有以下优点或有益效果：通过在旋转筒的筒壁上设置多个通孔，使得旋转筒绕其轴线旋转过程中可以对浆料进行搅打，同时，搅拌件的存在使得浆料在旋转筒旋转产生的离心力作用下不会向旋转筒的轴线处集中；而由于通入冷却腔内的冷却液与浆料的温差较大，容易导致靠近制冷筒筒壁的浆料凝固在制冷筒的筒壁上，而凝固在制冷筒筒壁上的浆料会导致浆料的冷却效果降低，不利于浆料中气泡的稳定，因此，在旋转筒的外周面上固设刮刀，一方面可以防止浆料凝固在制冷筒的筒壁上，另一方面刮刀也可以对浆料进行搅打。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本实用新型提供的预混合装置的一较佳实施例的结构示意图；

图2为本实用新型提供的预混合装置的柱塞处于上止点位置时的结构示意图；

图3为本实用新型提供的预混合装置的柱塞处于上止点和下止点之间的位置时的结构示意图；

图4为本实用新型提供的预混合装置的柱塞处于下止点位置时的结构示意图；

图5为图2所示的预混合装置中吸气阀的结构示意图；

图6为图3所示的预混合装置中a部分的放大图；

图7为本实用新型提供的搅打装置的一较佳实施例的结构示意图；

图8为图7所示的搅打装置中另一角度的剖视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种充气机包括如图1至图4所示的预混合装置1以及如图7和图8所示的搅打装置3。浆料和气体在预混合装置1内进行预混合，预混合后的浆料进入搅打装置3进行搅打。其中，气体可以是空气、氮气、二氧化碳等气体，当氮气和二氧化碳作为含油脂的充气食品的充气气体时，可以延缓油脂氧化。

请结合参阅图1至图4，预混合装置1包括管状的壳体11及柱塞12，壳体11围绕柱塞12并与柱塞12同轴设置，且壳体11与柱塞12滑动配合，以使得柱塞12可在壳体11内往复运动(即柱塞12在上止点位置和下止点位置之间往复运动，上止点位置至下止点位置为柱塞12的冲程)。

壳体11具有出料口111、充气口113及进料口115，出料口111连接有单向阀13，充气口113连接有吸气阀15。

如图4所示，柱塞12处于上止点位置。可以看到，在柱塞12处于上止点位置时，充气口113的气体流和进料口115的浆料流被柱塞12阻断。

如图2所示，柱塞12处于下止点位置。可以看到，在柱塞12处于下止点位置时，柱塞12、壳体11及单向阀13围合形成的腔体1a与充气口113和进料口115连通。

单向阀13被设置成，柱塞12自下止点位置向上止点位置运动过程中，单向阀13打开，而自上止点位置向下止点位置运动过程中，单向阀13关闭。

吸气阀15被设置成，在下止点位置，吸气阀15打开以向腔体1a内充气，并当腔体1a充气至气压达到预设值时，吸气阀15关闭。

在柱塞12自上止点位置向下止点位置运动过程中，由于单向阀13关闭，柱塞12、壳体11及单向阀13共同围合形成腔体1a内形成负压(即腔体1a小于大气压)，当柱塞12运动至下止点位置时，吸气阀15打开以使得外界气体依次通过吸气阀15和充气口113进入腔体1a内，与此同时，浆料从进料口115充入腔体1a，由于气体从高压环境(即外界)进入低压环境(即腔体1a内)时会膨胀，而且高、低压的差值越大，膨胀率越高，因此，气体和浆料进入腔体1a内后，气体在浆料中形成大量的气泡，然而这样高压气体在低压环境中膨胀形成的气泡大而不规则；由于单向阀13的开启需要一定的作用力，因此，在柱塞12自下止点位置开始向上止点位置运动初期，单向阀13仍处于关闭状态，随着柱塞12的运动使得腔体1a体积逐渐减小且其内压力逐渐升高，腔体1a内压力升高有利于大而不规则的气泡向小而均匀化发展，当腔体1a内压力逐渐升高至一定程度时，单向阀13的开启(如图3所示，柱塞12位于下止点位置和上止点位置的中间处，单向阀13的开启)，且单向阀13的开启持续至柱塞12运动至上止点位置，从而使得混合气体后的浆料自开启的单向阀13排出。

在本实施例中，单向阀13为弹簧式单向阀。

如图1至图4所示，单向阀13包括具有入口13a和出口13b的阀本体131以及设于阀本体131内并用于打开和关闭入口13a和出口13b之间的流路的芯体133和弹簧135。其中，入口13a与出料口111连通，出口13b与搅打装置3连通(图未示)。

芯体133可以采用球形阀芯或锥形阀芯等。如图1至图4所示，芯体133为球形阀芯。

如图1至图4所示，在柱塞12自下止点位置向上止点位置运动过程中，随着柱塞12的运动使得腔体1a体积逐渐减小且其内压力逐渐升高，当腔体1a内压力逐渐升高至一定程度时，芯体133受腔体1a内浆料的作用力向上移动并压缩弹簧135使得入口13a和出口13b之间的流路打开，从而使得混合气体后的浆料自开启的单向阀13排出。当柱塞12运动至上止点位置时，由于作用在芯体133上的作用力消失，在芯体133重力和弹簧135恢复形变的作用力下，芯体133向下移动，从而使得入口13a和出口13b之间的流路关闭。在柱塞12自上止点位置向下止点位置运动过程中，由于单向阀13关闭，柱塞12、壳体11及单向阀13共同围合形成腔体1a内形成负压(即腔体1a小于大气压)。

如图1至图4所示，阀本体131远离入口13a的一端设有通道137，且阀本体131远离入口13a的一端连接有覆盖通道137的压力表(图未示)。由于出口13b与搅打装置3连通，因此，压力表测得的压力值即为搅打装置3内的压力值。

可以理解的是，在其他实施中，单向阀还可以采用重力式单向阀、旋启式单向阀等。

吸气阀15包括阀体151、阀芯153及压簧155，阀体151上设有进气口152和出气口154，阀芯153被阀体151围绕并用于打开和关闭进气口152和出气口154之间的流路，压簧155的一端与阀芯153固定，其另一端与阀体151固定。由于阀芯153的两端存在压差(外界气压大于充气口113内的气压)，导致阀芯153受到向充气口113方向的作用力，该作用力使得压簧155被压缩。设压簧155的弹力系数为k，在腔体1a与充气口113刚连通时(即腔体1a内为充气时)，压簧155的形变量为x1，则此时腔体1a与外界的压力差为kx1，在充气至压力为预设值时(即阀芯153关闭进气口152和出气口154之间的流路时)，由于阀芯153两端的压差减小，使得压簧155的形变量减小为x2，则此时腔体1a与外界的压力差为kx2。也就是说，阀芯153向远离充气口113的方向运动x1-x2距离使得进气口152和出气口154之间的流路由打开状态转变为关闭状态。

在本实施例中，阀芯153和阀体151中至少一方上套设有调节件157并通过调节件157与压簧155固定，调节件157可沿阀芯153的轴线移动并可锁止。从而可以通过移动调节件155控制腔体1a内的充气量。具体地，当通过移动调节件157使得x2变大(即压簧155调紧)，腔体1a内进气量越小，反之，则腔体1a内进气量越大。

如图5所示，调节件157为套环，阀体151上套设有调节件157，调节件157和阀体151相向的表面上分别设有相互压合的螺纹，通过旋转调节件157可使得调节件157沿阀芯153的轴线移动。

如图2至图4所示，充气口113和进料口115的中心线位于同一水平面内，且该水平面垂直于柱塞12的轴线。通过将充气口113和进料口115设置成中心线位于同一水平面内，且该水平面垂直于柱塞12的轴线，可以使得进入腔体1a内的气体直接充入进入腔体1a内的浆料中，从而使得气体从高压环境(外界)进入低压环境(腔体1a内)时膨胀(而且高、低压的差值越大，膨胀率越高)形成更多的气泡。

如图6所示，充气口113与腔体1a通过至少一个孔道17连通，孔道17的口径被设置成，在充气口113压力及浆料界面张力的作用下，浆料流被阻断在孔道17内。这种孔道17由于口径小(孔道17的口径小才能使得浆料流在充气口113压力及浆料界面张力的作用下，被阻断在孔道17内)，其还可以使得外界气体进入腔体1a后在浆料中形成小气泡，从而有利于在浆料中形成分布均匀的气泡，而且在一定范围内，孔道17的数量越多，在浆料中形成的气泡越均匀。在本实施例中，孔道17的口径可以选择为直径为50-100微米。

在本实施例中，驱动装置18驱动柱塞12在壳体11内往复运动，以实现浆料和气体预混合的自动化生产。当然，可以理解的是，柱塞12也可以通过非机械力在壳体11内往复运动。

在本实施例中，驱动装置18包括电机181、偏心轴183、轴承185及连杆187，偏心轴183固设于电机181的输出轴18a上，轴承185的固定部18b与连杆187固定，轴承185的活动部18c与偏心轴183固定，柱塞12与连杆187铰接。电机181工作时，偏心轴183绕输出轴18a做圆周运动，从而使得偏心轴183通过连杆187带动柱塞12在壳体11内做往复运动。

可以理解的是，在其他实施中，驱动装置还可以为气缸。具体地，气缸的输出轴与连杆固定且气缸的输出轴与连杆同轴设置。

如图1所示，柱塞12与连杆187的一端通过轴销18d铰接，连杆187远离柱塞12的一端设有通道，轴承185固设于通道内，且轴承185的外圈与固定在通道的内壁上(即轴承185的固定部18b为轴承185的外圈)，偏心轴183与轴承185的内圈固定(即轴承185的活动部18c为轴承185的内圈)。可以理解的是，在其他实施例中，也可以轴承的固定部为轴承的内圈，轴承的活动部为轴承的外圈，相应地，可以在连杆远离柱塞的一端设置凸轴以与轴承的内圈固定，在偏心轴上设置通道以使得轴承的外圈与固定在通道的内壁上(即偏心轴上)。

搅打装置3包括制冷筒31、设于制冷筒31内的搅打组件33及驱动搅打组件33的动力装置35，制冷筒31的筒壁内设有冷却腔3a，动力装置35具有输出轴351。充气机工作时，预混合装置1内进行预混合后的浆料进入制冷筒31内，搅打组件33在动力装置35的驱动下对制冷筒31内的浆料进行搅打，在搅打过程中通过在冷却腔3a内通入冷却液冷却浆料以使得浆料中形成的气泡稳定。

搅打组件33包括固设于制冷筒31内的搅拌件331、套设于搅拌件331外围的旋转筒333，输出轴351与旋转筒333连接并用于驱动旋转筒333绕其轴线旋转，搅拌件331包括两个关于旋转筒333的轴线对称设置的搅拌棒，旋转筒333的筒壁上设有多个通孔334，旋转筒333的外周面上固设有刮刀336，刮刀336的刀刃与制冷筒31的筒壁间隙配合。通过在旋转筒333的筒壁上设置多个通孔334，使得旋转筒333绕其轴线旋转过程中可以对浆料进行搅打，同时，搅拌件331的存在使得浆料在旋转筒333旋转产生的离心力作用下不会向旋转筒333的轴线处集中；而由于通入冷却腔3a内的冷却液与浆料的温差较大，容易导致靠近制冷筒31筒壁的浆料凝固在制冷筒31的筒壁上，而凝固在制冷筒31筒壁上的浆料会导致浆料的冷却效果降低，不利于浆料中气泡的稳定，因此，在旋转筒333的外周面上固设刮刀336，一方面可以防止浆料凝固在制冷筒31的筒壁上，另一方面刮刀336也可以对浆料进行搅打。

如图8所示，刮刀336呈平板状。进一步地，刮刀336刀刃上任一点与旋转筒333的轴线的连线与刮刀336的夹角b为45°。这样的角度设置可以有效减小刮刀336沿其垂直面上的受力，从而可以降低刮刀336被折断的风险。

如图8所示，刮刀336通过固定组件337固定在旋转筒333的外周面上，固定组件337包括固定在旋转筒333的外周面上的固定座338和固定件339，固定座338上设有卡槽，刮刀336远离其刀刃的一端卡设于卡槽内，固定件339与刮刀336连接，且固定件339位于固定座338与刮刀336的刀刃之间。相较于刮刀336直接固定在旋转筒333上，通过固定组件337将刮刀336固定在旋转筒333的外周面上可以减小刮刀336沿固定座338至固定件339方向上的尺寸，从而可以降低刮刀336被折断的风险，同时，固定座338和固定件339在随旋转筒333旋转过程中还可以降低浆料的湍流，浆料的湍流过强会导致气泡的破坏速度大于形成速度。

在本实施例中，制冷筒31包括筒体311以及分别设于筒体311两端并与筒体311密封连接的出料盖313和连接座315，冷却腔3a位于筒体311的筒壁内，输出轴351穿过连接座315且二者之间设有轴封317，其中，出料盖313上设有排料口318，连接座315上设有入料口319，入料口319与出口13b连通以使得在预混合装置1内进行预混合后的浆料进入搅打装置3的制冷筒31内并被搅打组件33搅打，在入料口319连续不断进料下，浆料一边被搅打组件33搅打，一边自排料口318流出。

在本实施例中，搅拌件331的一端固定在出料盖313上，其另一端通过旋转环3b与输出轴351连接；旋转筒333远离输出轴351的一端通过旋转环3b固定在出料盖313上，其中，搅拌件331和旋转筒333与旋转环3b插接。插接设置可以便于搅打装置3拆卸后清理。

在本实施例中，筒体311包括第一筒体31a、套设于第一筒体31a外围的第二筒体31b以及连接件31c，第一筒体31a沿其轴线方向的两端分别设有连接件31c，且连接件31c与第一筒体31a和第二筒体31b围合形成冷却腔3a，出料盖313和连接座315上分别与对应的连接件31c连接。

如图7所示，第二筒体31b沿其轴线方向的两端分别连接有与冷却腔3a连通的接头31d，其中，冷却液自靠近出料盖313的接头31d进入冷却腔3a，并自靠近连接座315的接头31d流出冷却腔3a。也就是说，冷却液的流动方向与浆料的流动方向相反。这样可以防止浆料在入料口319端温度过低，浆料温度过低会导致浆料的粘度变大及流动性变差，即使在搅拌下，气泡的形成能力小，分布也不均匀，浆料不能充分膨化。

在本实施例中，第一筒体31a和第二筒体31b同轴设置。第一筒体31a和第二筒体31b同轴设置，可以保证浆料冷却过程中，在如图8所示的截面上，第一筒体31a内表面的温度均匀。

在本实施例中，制冷筒31的外围包覆有保温层(图未示)。保温层的设置可以降低浆料冷却的能耗。

本实用新型的技术方案具有以下优点或有益效果：通过在旋转筒333的筒壁上设置多个通孔334，使得旋转筒333绕其轴线旋转过程中可以对浆料进行搅打，同时，搅拌件331的存在使得浆料在旋转筒333旋转产生的离心力作用下不会向旋转筒333的轴线处集中；而由于通入冷却腔3a内的冷却液与浆料的温差较大，容易导致靠近制冷筒31筒壁的浆料凝固在制冷筒31的筒壁上，而凝固在制冷筒31筒壁上的浆料会导致浆料的冷却效果降低，不利于浆料中气泡的稳定，因此，在旋转筒333的外周面上固设刮刀336，一方面可以防止浆料凝固在制冷筒31的筒壁上，另一方面刮刀336也可以对浆料进行搅打。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。