自动膨化设备的制作方法

本发明涉及食品加工机械技术领域，尤其涉及一种自动膨化设备。

背景技术：

膨化机，是一种食品加工机械，物料在膨化机中受到机械能转换而成的热能的作用，呈现体积涨大的现象而膨化。

在现有技术中，对于面粉混合物经过膨化成的一类食品(包括但不限于辣条)进行加工膨化时，膨化机主要呈单筒结构，待膨化的食品原料输送至膨化机后，经单筒加热加工，直接从出料口成型膨出，这样的膨化机从进料到出料需要长时间的升温过程，膨化机产能较低。在现有技术中的单筒膨化机技术中，为了提高膨化效率，有的会在膨化机筒上增加额外的加热器进行膨化效率的提升控制，有的会在单筒结构中设置两个螺杆甚至多个螺杆啮合转动，但是，这样的技术实施后，往往造成了膨化机的体积庞大，系统移植性能差，同时单元架构多，难以进行有效的参数控制或者参数控制不均匀，膨化质量较差。而且，对于企业来说，额外增加的单筒膨化机的功能单元，不仅功耗较高，制造困难，同时互相配合的系统单元较为复杂，无论是体积、结构或产能上都不利于中小型企业的成本考虑。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明提供一种自动膨化设备，具有二级单螺杆结构，整体构成的自动膨化设备结构简单、操作便利，生产效率较高，膨化效果较好，可分段式进行参数调整来满足产品工艺需要，设备布局合理、易于推广。

本发明采取的技术方案为：

本发明提供的自动膨化设备，依照物料流转顺序依次设置有进料机构、预热机构、熟化机构及出料机构；所述预热机构及熟化机构级联设置，所述出料机构设置在所述熟化机构的出口处；所述进料机构的出口与所述预热机构连通；所述预热机构包括第一螺筒、设置于所述第一螺筒中的第一螺杆及第一螺杆驱动装置；所述第一螺杆与所述第一螺杆驱动装置传动连接；所述第一螺筒的出口处设置有第一温度压力监测装置，用于实时测定第一螺筒出口处物料的温度和压力；所述熟化机构包括第二螺筒、设置于所述第二螺筒中的第二螺杆及第二螺杆驱动装置；所述第二螺杆与所述第二螺杆驱动装置传动连接；所述第二螺筒的出口处设置有第二温度压力监测装置，用于实时测定第二螺筒出口处物料的温度和压力；所述第一螺杆驱动装置、所述第二螺杆驱动装置、所述第一温度压力监测装置、所述第二温度压力监测装置均可与一控制器电性连接。

本发明提供的自动膨化设备，优选地，所述第一螺筒与所述第二螺筒平行；所述第一螺筒的出口通过一下料管与所述第二螺筒连通；所述下料管呈倒t字型的三通结构；所述下料管具有竖直方向设置的第一管口、第二管口以及水平方向设置的第三管口；所述第三管口与所述第一螺筒可拆卸连通；所述第一管口与所述第二螺筒可拆卸连通；所述下料管的竖直管体上设置有一段透明的用于观察竖直下料管内部物料情况的物料观察窗板。

本发明提供的自动膨化设备，优选地，所述第二管口上可拆卸地设置有快拆盖板。

本发明提供的自动膨化设备，优选地，所述第一螺杆的螺距由所述第一螺筒的入口向出口方向逐渐减小；所述第二螺杆的螺距由所述第二螺筒的入口向出口方向逐渐减小。

本发明提供的自动膨化设备，优选地，所述进料机构包括送料电机、锥形存料斗、保护盖板、电机保护罩；所述保护盖板盖设于所述锥形存料斗顶部；所述保护盖板中部开设有通孔，所述锥形存料斗中设置有送料拨杆；所述送料电机设置于所述保护盖板上方，所述送料电机的输出轴穿过所述保护盖板的通孔与所述送料拨杆同轴连接；所述电机保护罩罩设于所述送料电机的输出轴的外侧；所述送料电机与所述控制器电性连接。

本发明提供的自动膨化设备，优选地，包括一机台；所述机台包括上台板及下台板；所述下台板的长度长于所述上台板的长度，所述下台板的一部分设置在所述机台的机壳内，一部分伸出机壳；所述第一螺筒、所述第一螺杆驱动装置平行固定在所述上台板上，所述第一螺杆驱动装置通过设置在所述上台板上的皮带轮同所述第一螺杆传动连接；所述锥形存料斗的侧壁套设有一圈状立式支架；所述圈状立式支架包括一用于与所述锥形存料斗侧壁贴合的圈状夹紧部及若干用于固定在所述上台板上的立式支脚，若干所述立式支脚将所述进料机构整体支撑固定于所述第一螺筒的正上方；所述第二螺杆驱动装置设置于机台机壳内的所述下台板上，所述第二螺杆驱动装置通过设置在机台机壳内的皮带轮与所述第二螺杆传动连接；所述第二螺筒通过一设置在所述下台板上的垫块支承在所述上台板及所述下台板之间的高度位置上；所述第二螺筒短于所述第一螺筒的长度；所述垫块设置于所述下台板伸出所述机台机壳的部分上。

本发明提供的自动膨化设备，优选地，所述送料电机为减速电机；所述第一螺杆驱动装置及所述第二螺杆驱动装置为变频调速电机；所述出料机构为一成型筛板。

本发明提供的自动膨化设备，优选地，所述控制器为plc。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

本发明提供的自动膨化设备，本发明提供一种自动膨化设备，属于食品加工机械技术领域，包括进料机构、预热机构、熟化机构及出料机构；预热机构及熟化机构级联设置，预热机构包括第一螺筒、第一螺杆及第一螺杆驱动装置；第一螺筒的出口处设置有第一温度压力监测装置，实时测定第一螺筒出口处物料的温度和压力；熟化机构包括第二螺筒、第二螺杆及第二螺杆驱动装置；第二螺筒的出口处设置有第二温度压力监测装置。本发明提供的自动膨化设备，采用两级单螺杆配合的膨化方式，相对于普通单筒膨化机结构来说，更利于生产过程参数调整的稳定性，运行平稳，控制精度高，同时兼具较低的能耗和集约的体积结构，能够分段满足食品膨化的工艺要求，具有较低的设备成本和较高的生产效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明实施例1提供的自动膨化设备的简要剖面示意图；

图2是本发明实施例1提供的自动膨化设备的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

实施例1：

本发明实施例1提供一种自动膨化设备，参照图1及图2，依照物料流转顺序依次设置有进料机构、预热机构、熟化机构及出料机构4；

所述预热机构及熟化机构级联设置，所述出料机构4设置在所述熟化机构的出口处；所述进料机构的出口与所述预热机构连通；参照图1，所述预热机构包括第一螺筒21、设置于所述第一螺筒21中的第一螺杆22及第一螺杆驱动装置23；所述第一螺杆22与所述第一螺杆驱动装置23传动连接；所述第一螺筒21的出口处设置有第一温度压力监测装置5，用于实时测定第一螺筒21出口处物料的温度和压力；所述熟化机构3包括第二螺筒31、设置于所述第二螺筒31中的第二螺杆32及第二螺杆驱动装置33；所述第二螺杆32与所述第二螺杆驱动装置33传动连接；所述第二螺筒31的出口处设置有第二温度压力监测装置6，，用于实时测定第二螺筒31出口处物料的温度和压力；所述第一螺杆驱动装置23、所述第二螺杆驱动装置33、所述第一温度压力监测装置5、所述第二温度压力监测装置6均可与一控制器电性连接。

本发明实施例1提供的上述自动膨化设备在实施时，面粉混合物原料从进料机构的出口处先进入预热机构，在预热机构中经第一螺杆22在第一螺筒21中进行输送、挤压和混合实现原料的预混和预热作用，在此过程中第一螺筒21出口处设置的第一温度压力监测装置5实时监测预热机构中物料的反应温度和压力参数，并可与控制器(图中未示出)进行通信，控制器基于第一螺筒21出口处的物料温度和压力值进行预设参数的恒温控制，具体体现在，当预热机构的出口温度在预先设定值附近波动时，本发明实施例1提供的自动膨化设备通过控制器改变第一螺杆驱动装置23的驱动速度来实现预热机构出口物料温度的恒温闭环控制，参数调节简单便利，这是本领域技术人员基于说明书公开的内容能够理解并进一步实施的，在此不予赘述。本发明实施例1中控制器可以为plc(可编程程序控制器)，对于较差的工业生产环境具有较高的鲁棒性和稳定性，也可以采用其它控制装置，这是本领域技术人员知晓并理解的，在此不予赘述。通过在第一螺筒21的出口处设置第一温度压力监测装置5，在实时了解到物料的反应状态的同时，保障了物料预热过程的恒温性。接着，到达恒温设定的第一螺筒21中的物料，然后再进入熟化机构的第二螺筒31中，第二螺筒31中的第二螺杆32在第二螺杆驱动装置33的驱动作用下进行对预热后的物料进行新一轮的挤压、剪切、采用高温高压的参数使得预热后的物料熟化成型。在熟化成型的过程中，第二螺筒31出口处设置的第二温度压力监测装置6对第二螺杆32所挤压的物料温度和压力参数进行采集，温度压力监测装置中传感器实时得到的参数可通过线路传输至控制器，当第二温度压力监测装置6获取到的实时参数到达或超出设定熟化参数后，控制器可控制第二螺杆驱动装置33改变驱动速度来实现对筛出膨化食品的温度闭环控制，防止内部的温度过高造成产品出现“焦糖化”，经过预热及熟化的两个工艺阶段，产品的质量品控较稳定，产品进料、预热、熟化的生产过程连续性较强，最终从出料机构4中筛出冷却膨化成型，减轻了人工劳作的强度和复杂度，自动化程度较高。通过本发明提供的自动膨化设备中设置的两级单螺杆分别对原料进行挤压，分段进行温度压力参数控制，分段满足了食品加工的工艺要求。同时，本发明实施例1提供的自动膨化设备，两级级联的单螺杆结构简单，利于机械加工，运行平稳转速高，参数调节稳定易控制，比较适合面粉混合物的挤压，采用二级单螺杆挤压，可分段满足工艺要求，相对于单筒双螺杆挤压方式，效率更高，能耗更低。

本发明实施例1提供的自动膨化设备，优选地，所述第一螺杆22的螺距由所述第一螺筒21的入口向出口方向逐渐减小；所述第二螺杆32的螺距由所述第二螺筒31的入口向出口方向逐渐减小。在前述自动膨化设备的基础上，进一步采用变螺距的螺杆，使得物料在膨化设备中受到的挤压压力可以逐渐增大，温度逐渐升高，更有利于参数的平滑调整，膨化过程的稳态性较好。

本发明实施例1提供的自动膨化设备，优选地，所述第一螺筒21与所述第二螺筒31平行；参照图1及图2，所述第一螺筒21的出口通过一下料管8与所述第二螺筒31连通；所述下料管8呈倒t字型的三通结构；所述下料管8具有竖直方向设置的第一管口81、第二管口82以及水平方向设置的第三管口83；所述第三管口83与所述第一螺筒21可拆卸连通；所述第一管口81与所述第二螺筒31可拆卸连通；所述第二管口82上可拆卸地设置有快拆盖板84；所述下料管8的竖直管体上设置有一段透明的用于观察竖直下料管8内部物料情况的物料观察窗板85。

通过本发明实施例1提供的自动膨化设备，第一螺筒21与第二螺筒31之间通过下料管8可拆卸地相连，在物料分段工艺控制的过程中，能够进一步在下料管8内进行混合输送，预热后的粉状物料能够通过竖直的管道下沉，减少了级联间的材料损失和挂壁情况，提升了物料运输的均匀性。下料管8与第一螺筒21、第二螺筒31的可拆卸设置，可以采用可拆卸法兰连接的方式，可拆卸的结构便于更换，具有较低的设备维护成本。下料管8呈倒t字型的三通结构，在第二管口82上设置的快拆盖板84，可以通过快速可拆卸的方式打开，快拆盖板84取下后，可经第二管口82插入三通的清洗管道，无需将下料管8与螺杆之间的连接法兰进行频繁拆卸，即可通过第二管口82快速地对管体及螺杆内的挂壁物进行停机清洗，清洗效率较高，对自动膨化设备连续生产加工的影响较小。进一步地，下料管8的竖直管壁上设置的物料观察窗板85可以在连续生产的过程中对物料状况进行观察，判断物料填充是否充足，物料运行是否出现堵塞，是否有物料连续从下料管8中通过，来辅助进行进料机构的送料速度的控制，人机友好型强。

对于本发明提供的自动膨化设备，进料机构不限于具体的形式，只要能够实现将待加工膨化的原材料输送至第一螺筒21中即可，作为一种优选的实施方式，本发明实施例1提供的自动膨化设备，进料机构包括送料电机12、锥形存料斗11、保护盖板13、电机保护罩14；所述保护盖板13盖设于所述锥形存料斗11顶部；所述保护盖板13中部开设有通孔，所述锥形存料斗11中设置有送料拨杆111；所述送料电机12设置于所述保护盖板13上方，所述送料电机12的输出轴穿过所述保护盖板13的通孔与所述送料拨杆111同轴连接；所述电机保护罩14罩设于所述送料电机12的输出轴的外侧；所述送料电机12与所述控制器电性连接。

本发明实施例1提供的自动膨化设备，采用上述进料机构，其工作时顶部的送料电机12能够在控制器的作用下，带动锥形存料斗11中的送料拨杆111转动，拨杆上带有凸齿，能够在送料的同时将面粉混合物的原料打散，避免了送料过程中结块阻塞的问题，使得送料过程顺畅，送料机构不易堵塞，有利于膨化设备的工作连续性，提升机器的产能效率。锥形存料斗11的设置，便于物料向中心下沉，便于原料充分进入第一螺筒21中进行预热。锥形存料斗11上盖设的带有通孔的保护盖板13，使得送料电机12的轴与锥形存料斗11中的送料拨杆111连接的同时，起到对锥形存料斗11中的原料进行保护，免于外部杂质、灰尘等因素对内部的原料造成的变质，而影响最终产品的质量。设置的电机保护罩14，可以保护电机的动作机构，使其正常工作，不受外部影响，也有利于保证整体装置的操作安全性。

作为一种具体而优选的实施方式，本发明提供的自动膨化设备，参照图1及图2，还包括一机台7；所述机台7包括上台板71及下台板72；所述下台板72的长度长于所述上台板71的长度，所述下台板72的一部分设置在所述机台7的机壳内，一部分伸出机台7的机壳；所述第一螺筒21、所述第一螺杆驱动装置23平行固定在所述上台板71上，所述第一螺杆驱动装置23通过设置在所述上台板71上的皮带轮24同所述第一螺杆22传动连接；所述锥形存料斗11的侧壁套设有一圈状立式支架15；所述圈状立式支架15包括一用于与所述锥形存料斗11侧壁贴合的圈状夹紧部及若干用于固定在上台板71的立式支脚，若干所述立式支脚将所述存料机构整体支撑于所述第一螺筒21的正上方；所述第二螺杆驱动装置33设置于机台7机壳内的所述下台板72上，所述第二螺杆驱动装置33通过设置在机台7机壳内的皮带轮34与所述第二螺杆32传动连接；所述第二螺筒31通过一设置在所述下台板72上的垫块9支承在所述上台板71及所述下台板72之间的高度位置上；所述第二螺筒31短于所述第一螺筒21的长度；所述垫块9设置于所述下台板72伸出所述机台7机壳的部分上；所述出料机构4为一成型筛板。

通过本发明提供的自动膨化设备结构中涉及到的进料机构、预热机构、熟化机构及出料机构集成在一个机台7上，实现了膨化设备的集成化，本发明提供的自动膨化设备的整体占空体积较小，具有较为简单及合理的结构布置，所涉及到的设备材料成本较低，结构单元较少，参数调整简单，结构便于维护调节，适合于在中小型加工企业的加工生产需求，有利于减少企业的使用成本和库存成本。

对于本发明实施例1提供的自动膨化设备，优选地，送料电机12为减速电机，其将减速器集成在电机内，具有较小的体积，进一步减小了整体设备的体积。对于第一螺杆驱动装置23、第二螺杆驱动装置33，可以使用变频调速电机。本发明实施例1提供的自动膨化设备，参照图1及图2，呈一体机的形式，无需占用整个生产线的长型布局，体积集约，结构简单，仅依靠单独对螺杆驱动装置的速度进行控制，就实现对物料的温度压力的闭环平稳控制，利用螺杆运转速度的变化，使物料在螺杆和螺筒之间挤压、摩擦、剪切，压力增加，温度升高，进而使物料结构发生变化，最后达到一定预设参数，从成型筛孔中挤压出来，压力瞬间释放，水分部分蒸发而冷却膨化成型。本发明实施例1提供的自动膨化设备，省去了现有技术中增设一些机构例如电加热设备或冷却设备来对产品温度进行控制(例如在输料机筒外壁的加热块或机筒内水冷管道调节温度)，降低了设备使用的复杂性和机构数量，且送料过程、预热过程、熟化过程及筛出过程自动连续，参数利于分段调控，分段满足产品品质工艺要求。值得说明的是，申请人经过实际生产验证，相对于单筒膨化设备，本发明提供的自动膨化设备进行膨化加工应用时，在保证一定的产品品控要求的前提下，单位时间内的膨化产量可提高一倍有余，功耗降低约20％～30％，相对于单筒膨化过程的长时间升温过程来说，相同品质下的膨化成型时间也大大缩短。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。