本实用新型涉及一种加热器。更具体地说，是涉及一种能产生加热气流的食品膨化装置。
背景技术：
稻米、小麦等五谷杂粮一直是我国农产品的重要来源，也是国人的主要粮食之一。此类谷物除了以一般烹调方式作为食品之外，还可借由食品加工技术制成膨化(puffing)食品，其优点不仅在于可延长作物的保存期限，还可改变榖类食品的口感，并提升谷类食品的附加价值。因此，目前已有各种不同种类的膨化谷物食品出现于市面上，以满足不同消费者的需求。
现今针对食品膨化的产品所采用的技术大致可分为升压膨化技术与常压膨化技术，其中升压膨化技术又可分为升压后瞬间释压膨化技术与挤压膨化技术。升压后瞬间释压膨化技术，是将含水分的食品控制于在高温高压环境下，再将迅速释压至低压态。此时水分瞬间蒸发，自食品内部脱离而撑开食品组织，并导致食品呈现多孔性结构。一般常见的膨化枪(例如用于膨化米香)即是使用此类技术。此外，挤压膨化技术是利用挤压机将原料升温与压缩后，使其通过模具而释压膨化。此类技术常见于利用挤压膨化而成的零食 (例如乖乖)。
常压膨化技术则是将食品原料先预处理成胚料，再以大量热能在短时间内进行加热(例如热风加热、直火烧烤膨爆、高温油炸、微波加热等方法)，使原料内的水份在短时间内蒸发而膨化。常压膨化技术因为并非采用瞬时失压方式去除水分，故膨化后的食品内部孔隙结构较为密实。
上述膨化技术常面临一些缺点。对升压膨化技术而言，由于膨化过程采用瞬间失压蒸发，水份蒸发过于快速，因此所生产的膨化产品孔隙密度较不均匀，同时孔隙尺寸也较大，结构较不结实。如果产品是作为即食覆热产品 (例如以热水覆热的米食类产品)，由于内部孔隙较大，故于覆水后其组织较松软，咀嚼口感不及真实米粒的口感。
另一方面，常压膨化技术所制造的食品，虽然内部孔隙较为密实，然而由于操作上加热不够均匀，因此容易产生局部过热而使导致部分表面焦化，或是局部表面加热不足而使得膨化率下降，进而影响直接食用或覆水即食产品的品质。
有鉴于此，有需要提出新的食品加热器及膨化装置，以改良现有的膨化装置。
技术实现要素：
本实用新型讨论一种加热器，加热器可以是气流式膨化装置，特别是一种具有环形加热空间的膨化装置。
本实用新型一实施例公开一种加热器，其包括形加热槽，加热槽包括进气口以及进料口。加热器还包括可移动轴，其穿越圆柱形加热槽，以及第一隔板及第二隔板，其相距一距离且附接于可移动轴上，并用以经由可移动轴推移而在加热槽中移动。
在本实用新型的一实施例中，第一隔板与第二隔板为圆形，且以垂直于可移动轴的轴向附接于可移动轴上。
在本实用新型的一实施例中，第一隔板与第二隔板定义一第一隔间，且用以容置一原料并推移原料在加热槽中移动。
在本实用新型的一实施例中，加热器还包括第三隔板，第三隔板与第二隔板平行并相距一距离附接于可移动轴上。
在本实用新型的一实施例中，第三隔板与第二隔板定义一第二隔间，其用以使加热槽通入热空气时容置热空气。
在本实用新型的一实施例中，加热槽还包含进气通道连接进气口，进气通道的延伸方向沿加热槽的槽壁的一切线方向延伸。
在本实用新型的一实施例中，加热器还包含一基座，进气通道的延伸方向与基座呈一夹角，夹角介于0度与90度之间。
在本实用新型的一实施例中，可移动轴的剖面直径与加热槽的直径比例在10％至60％之间。
在本实用新型的一实施例中，进气口的形状大致上为扁平形状，扁平形状的长度与宽度的比例介于1与20之间。
在本实用新型的一实施例中，加热槽还包括夹层，经由开孔与加热槽的内部空间相通。
在本实用新型的一实施例中，加热槽还包括排气口，用以排出空气。
在本实用新型的一实施例中，加热器还包括收料容器，加热槽还包括出料口用以输出原料，收料容器面对加热槽的出料口，并用以收集出料口输出的原料。
在本实用新型的一实施例中，加热器还包括第一进气通道及第二进气通道连接进气口，其中第一进气通道与第二进气通道用以分别通入过热蒸汽以及热空气至加热槽。
本实用新型利用高速的环形气流带动食品原料进行环形运动而加热，受热面积增加，受热也更均匀，而使得膨化后食品孔洞较均匀且密实，也降低局部焦化或局部受热不足的缺点。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的加热器示意图；
图2为本实用新型一实施例的加热器示意图；
图3A为本实用新型一实施例的加热器剖面示意图；
图3B为本实用新型一实施例的加热器示意图；以及
图4A-4C为本实用新型一实施例的加热器的透视示意图。
其中，附图标记说明如下：
100 加热器
102 基座
103 槽座
104 加热槽
105 排气口
106 进气口
107 进气通道
110 可移动轴
111 进料通道
112 支撑座
113 轴承部
114 进料口
115 出料口
130 隔板
130A 隔板
130B 隔板
130C 隔板
200 加热器
120 收料容器
122 收集盒
132 进气阀
134 进气阀
140 夹层
142 通孔
300 加热器
400 加热器
AA' 轴线
C1、C2 隔间
D1、D2 长度
L 距离
S、S' 食品原料
W 环形气流
X1 切线
X2 轴线
θ 夹角
具体实施方式
以下，基于附图对本新型一实施形态的加热器100详细地进行说明。
图1为本实用新型一实施例的加热器100示意图。加热器100可为一食品加热器，还可为一食品膨化装置。加热器100包含一基座102，一加热槽 104以及一可移动轴110。加热槽104安置于基座102上。在一实施例中，加热槽104通过一槽座103安置于基座102上。在一实施例中，加热槽104外观呈圆柱状，平行基座102以横卧方式设置。加热槽104具有一圆柱形内部空间，用于加热食品原料以进行膨化工艺，故其也可称为膨化筒或膨化槽。在其他实施例中，加热槽104可具有其他外观形状，例如多角柱或椭圆柱，然而其内壁所形成的内部空间仍为一圆柱状或环形柱状。在一实施例中，加热槽104的圆柱两端的横截面设有开口，供移动轴110及其上附件(例如隔板)穿越。加热槽104设有一进气口106，可供热空气或过热蒸汽灌入。进气口106连接第一进气通道107，在一实施例中，进气通道上设有进气阀132 控制进气量。在一实施例中，进气口106沿加热槽104横截面的切线方向延伸。在一实施例中，进气口106的进气方向与加热槽104横截面的轴线AA' 大致垂直。加热槽可由金属材料制成，例如铝、铜、不锈钢等。
可移动轴110经由支撑座112位于基座102上方并穿越加热槽104。在一实施例中，加热器100于加热槽104的两侧外各设有一个支撑座112，其上各设置轴承部113以使可移动轴110通过并支撑可移动轴110。在一实施例中，可移动轴110通过加热槽104横截面中心所组成的轴线AA'，并沿轴线AA'来回推移。此外，在一些实施例中，至少有一端设有把手以供人工推动可移动轴110。在一实施例中，加热器100包含驱动装置(例如马达或气压缸，未绘示)连接可移动轴110，可用于驱动可移动轴110。
可移动轴110上可设置多片隔板130，其可由可移动轴110带动而沿轴线AA'在加热槽104内外横移。在一实施例中，隔板130的形状与加热槽104 横截面(例如为圆形)大致相同。隔板130以大致垂直于可移动轴110的轴向附接于可移动轴110上，隔板130彼此之间相距一间隔，隔板130可与加热槽104的槽壁将加热槽内部的加热空间定义出一个或多个隔间。在可移动轴110沿加热槽104轴线AA'推移时，附接于其上的隔板130还随可移动轴 110推移而使至少一隔间产生在加热槽104内移动的效果。为使隔板130可在加热槽104内外推移，轴承部113及其支撑部112的高度与加热槽的安置高度相配合，使可移动轴110连同隔板130移动时，其与加热槽104的槽壁之间相距一空隙以供隔板顺利移动，而空隙比食品原料尺寸还要小，可防止食品原料从空隙外漏。此外，隔板130与加热槽104之间具有排气口105，以供多余热空气或过热蒸汽排出。进气口106与排气口105以相对位置设置，以使通入气流能充分通过加热槽104内部每一部份，并避免气流场死角的发生。在一实施例中，排气口105大致位于进气口106相对于轴线AA'的对侧。在另一实施例中，排气口105与进气口106在加热槽104圆柱两端截面处附近相对设置。
加热槽104的圆柱两端，在一端附近设有进料口114，而另一端为出料口115。进料口114与一进料通道111相连，而进料通道111可设计包含一向上弯管，以供食品原料进入。在操作时，用于膨化的食品原料由进料口114 送入加热槽104由隔板130所形成的隔间中。一方面，可移动轴110带动隔间置于加热槽104的进气口106之下，使食品原料经由进气口106所导入的过热蒸汽或热空气加热；另一方面，当加热到达预定时间时，食品原料被可移动的隔间离开进气口106，并向出料口115推移而离开加热槽104。
图2为本实用新型一实施例的加热器200示意图。在图2中所显示的加热器200与图1所显示的加热器100大致相同，并且另包含一收料容器120。收料容器120设有开口与加热槽104的出料口115对接，用于收集加热过的食品原料。在此实施例中，可移动轴110由一端轴承部113穿越加热槽104 以及收料容器120到达另一端的轴承部113。收料容器120为一盒体。在一实施例中，收料容器120具有长方体外观。收料容器120可具有可开启的上盖，或者其上盖及侧边具有细小开孔以供检视内部状况。此外，收料容器还具有一收集盒122。当食品加热流程结束时，食品原料经由出料口115进入收料容器120中，并集中于收集盒122中。收料容器120与加热槽104可以是一体成型设计，也可彼此分离。
在一实施例中，进气口106可与一第二进气通道108相接。第二进气通道108设有进气阀134，以进行进气控制。在一实施例中，第一进气通道107 与第二进气通道108中，一个可通入过热蒸汽，而另一个可通入热空气。借由控制各自的进气阀，可决定通入的过热蒸汽或热空气的时机与流量。在另一实施例中，加热器200可设有两个进气口分别连接第一进气通道107及第二进气通道108。
图3A为本实用新型一实施例的加热器300的剖面示意图，加热器300 可为图1或图2所显示的加热器100或200。在图3A中，隔板130省略未绘示以更使图示更清楚。食品原料S经由进料通道111倒入，并通过进料口114 进入加热槽104，而热空气(或过热蒸汽)由另一侧的进气口106进入加热槽。在一实施例中，加热器300可设有加压装置(未绘示)连接第一进气通道107，用于使灌入的热空气或蒸汽维持所需的风速。由图3A可见，灌入的热空气沿加热槽104槽壁成顺时针方向形成一环形气流W。在其他实施例中，环形气流W还可沿逆时针方向运动。
本实用新型的膨化技术属于常压膨化技术，利用加热槽104及热空气所建构出的常压高温膨化环境，在短时间内使原料内的水份快速蒸发且由食品原料内部排出，以致使食品呈现多孔隙结构。因此用于膨化食品的加热装置需要兼顾加热温度够高与加热均匀的条件，方能达到优良的膨化效果。而本实用新型的环形气流W符合温度够高、流速够快并且无气流场死角的条件，而可达到上述目标。
在一实施例中，第一进气通道107是沿着加热槽104一切线X1方向延伸入进气口106，以导引热空气往加热槽104内部流动。在一实施例中，第一进气通道107在进气口106附近延伸的轴线X2与切线X1大致上平行。由于圆柱形加热槽104的剖面为圆形或接近圆形，因此热空气在足够的风速与风量情形下，会沿圆柱形加热槽104内壁以圆周方式流动，形成高速热风的环形气流场。食品原料S进入加热槽104中，借由高速热风带动，而与环形气流W同步环绕加热槽104内侧。此环形气流W不仅在加热过程中提供热源以供膨化，还可一直推动食品原料S在加热槽104中滚动、翻动、打散或绕圈。如此一来，食品原料S不会堆积于加热槽104的某处，因此区部过热或是受热不足问题可降至最低。同时，加热的环形气流W还可增加热空气与食品原料S的接触面积，并提升热空气对食品原料S的表面穿透力，可进一步改善使食品原料S的水份蒸发效率。因此，本实用新型所膨化的食品孔隙较小，孔隙数目也更多，分布更均匀，其口感明显优于现有膨化技术。
此外，加热槽104使第一进气通道107在进气口106附近延伸的轴线X2 远离加热槽104的中心(可移动轴110的轴心)位置。如前文，轴线X2越靠近切线X1越容易使环形气流W沿同一方向前进，进而避免产生不同方向的分气流抵销风速的状况。在一实施例中，进气通道107并未完全对齐切线 X1。换句话说，轴线X2与切线X1之间具有一距离L。在一实施例中，距离L的范围可为加热槽104截面圆形半径的0％至80％。在一实施例中，距离L的范围可为加热槽104截面圆形半径的5％至50％。在一实施例中，距离L的范围可为加热槽104截面圆形半径的5％至30％。
进气通道107可调整进气角度以改善气流场的死角问题。在一实施例中，可借由调整加热槽104与槽座103之间的相对位置而决定进气通道107与基座102的夹角θ。此即轴线X与基座102呈现一夹度θ。如此将进气通道107 与基座102呈一夹度θ安置的方式，有助于使环形气流W在通过加热槽104 的槽壁时仍能保持一定风量通过加热槽104的底部，减少气流场的死角。在一实施例中，夹角θ介于在0度与90度之间。在一实施例中，夹角θ介于在0度与80度之间。在一实施例中，夹角θ的范围介于10度与70度之间。在一实施例中，夹角θ的范围介于50度与75度之间。
为了加强加热槽104的环形气流W的形成，圆柱形加热槽104的内部空间剖面可朝环形空间设计。原本的加热槽104内部即可视为由加热槽104槽壁以及可移动轴110外径两个同心圆所隔出的环形空间。借由适当增加可移动轴110的的剖面直径H，可使加热槽104的内部空间剖面更接近环形，以提高环境气流W的运动效率。此举还减少食品原料S被带往加热槽104中心的机率，可提高食品原料S与环形气流W的混合效果。在一实施例中，可移动轴110的的剖面直径H与加热槽104直径的比例约在1％至80％之间。在一实施例中，可移动轴110的的剖面直径H与加热槽104直径的比例约在10％至60％之间。在一实施例中，可移动轴110的的剖面直径H与加热槽104直径的比例约在10％至40％之间。
复参照图3A。在一实施例中，加热槽104的槽壁为多层结构。在一实施例中，加热槽104设有一夹层140，而夹层140可以为中空层或填入隔热材料。在一实施例中，加热槽104之内侧槽壁上设有开孔142通至夹层140，可供热空气或过热蒸汽流通至夹层140。借由开孔142将加热槽104的热空气导入夹层140进行加热，可使加热槽104在预热时，其内壁壁面能维持所需高温，达到槽体保温的功能，以利食品原料S进入加热槽104时能在预定温度之下顺利膨化。
图3B为本实用新型一实施例的加热器301的示意图，加热器301可为图1至图3A所显示的加热器100、200或300。进气口106可依需要具有不同设计形状。在图3A中，进气口106具有一近似圆形的进气形状，并且与进气通道107的孔径形状相似。在图3B中，进气口106具有一扁平形状或矩形。扁平形状或矩形的进气口可提升通入的热气更均匀且同时进入加热槽 104内部空间，进而提升加热效率及加热槽104的加热均匀度。在一实施例中，进气口106的长度与宽度的比例介于1与20之间。在一实施例中，进气口106的长度与宽度的比例介于1与10之间。
图4A-4C为本实用新型一实施例的加热器400的透视示意图。加热器400 可为加热器100，200或300。加热器400包含加热槽140、进气口106、第一进气通道107、进料通道111、可移动轴110以及隔板130A、130B及130C。部分上述元件的结构与功能已于前文叙述，因此不再重复。此外，图4A显示隔板130A与隔板130B形成一隔间C1，其具有长度D1，而隔板130B与隔板130C形成一隔间C2，其具有长度D2。长度D1与D2可以相同也可以不同。图4A-4C依序显示根据一实施例而进行膨化过程的不同阶段，隔板 130A～130C以及其对应隔间C1、C2的相对位置。
图4A显示一进料阶段，食品原料S在此阶段以原始颗粒状或粉状进入加热槽104。食品原料S可为米粒、小麦粒等谷物。在一实施例中，食品原料S可为干燥米粒，其将米煮熟后，以烘箱低温干燥到水份至16％以下而得到。食品原料S的进量随应用的不同而改变。在一实施例中，干燥米粒的食品原料S进量为10～15克。隔板130B与130C所组成的隔间C2将原料S与第一进气通道107或进气口106隔开。此时隔间C2尚未通入热空气或蒸汽。在一实施例中，加热槽104先通入热空气或过热蒸汽进行预热。在一实施例中，进气口106位于隔板130A与130B所组成的隔间C1之内。加热温度维持在100℃以上。在一实施例中，进气温度为250℃以上。隔间C1有助于通入的热空气或蒸汽留于加热槽104的范围内，以迅速加热槽壁。通入的热空气或过热蒸汽也会进入保温夹层中，以辅助加热槽104加热区范围内的温度达到所需温度并维持均温。
在一些实施例中，食品原料仅置于加热槽104的隔间C2中，而未置于隔间C1中。隔间C2与进气口106隔开，使隔间C2内部不受通入的预热用热空气影响。如此可保持未膨化食品原料S中的水分留在食品中。因为如果原料S于进料过程中受到控制不当的热源任意加热，热源无法提供水分快速蒸发所需热量，却仍使水份缓慢排出原料S，而造成原料S中的水份含量下降。当原料S进入真正加热膨化过程时，过低的水份含量以及在原料S中不均匀的水份分布，将使膨化效果变差。
图4B显示进料阶段结束后，进行膨化工艺。首先，可移动轴110向右侧(收料容器120侧)移动并且定位，此时隔板130C已完全离开进料通道 111，因此隔间C2与进料通道111隔开，避免食品原料S继续进入加热槽104。同时，第一进气通道107通入过热蒸汽或热空气到达隔间C2，通入热空气或蒸汽的时间可事先预定，而时间可根据不同参数调整，例如：食品原料S的进量多寡、材料、颗粒大小、预处理工艺、含水量、进气温度、进气流速或隔间大小等。在加热过程中，热风快速喷入过程中形成环形气流W，同步带动小颗粒状或粉状食品原料S沿着圆柱形加热槽104的内壁进行圆周运动。借由环形气流W的圆周运动，加热槽104中的隔间C2内部因空气对流而使得温度分布更均匀，同时也因为高流速的热风流经颗粒状食品原料S表面时，可提高表面热传速率。食品原料S经加热膨化成为膨化食品S'。在一实施例中，白米经干燥预处理完的尺寸为宽约3～3.5mm，长约7～8mm。膨化之后的尺寸为宽约4～5mm，长约11～12mm，而风速设定为15m/sec即可形成所需环形气流。在另一实施例中，使用玉米进行膨化，因玉米颗粒较米粒重，并且其外观较不规则，故使用风速18m/sec以上环形气流，效果较佳。
图4C显示膨化工艺结束后，进入收料阶段。当加热过程将要结束时，可再次推动移动轴110向收料容器120的一侧移动(或以远离进料通道111 的方向移动)。此时隔间C2已部分进入收料容器120上方。隔板130B已离开加热槽104且位于出料口115外侧，但隔板130C尚留在加热槽104内部。在一实施例中，进气口106仍继续通入热风，而高速热风可把膨化食品S'吹离加热槽104，而落入收料容器120内。在一实施例中，收料容器120的收集盒收集膨化后的食品S'。在膨化工艺结束且膨化食品S'收集完成后，可将可移动轴110推移回图4A的进料位置，再次进行膨化工艺。
另参照图4B与4C。在膨化过程中所通入的热风，可为过热蒸汽或是热空气，而过热蒸汽或热空气可择一使用或是复合使用。使用过热蒸汽与传统热空气的复合气体效果比使用单一气体更佳。此外，由于过热蒸汽的热焓比传统热风高许多，而且本身的风速就非常快，因而不需另加风扇增加风速，因此是很好的气体加热式膨化热源。然而，但因其蒸汽遇冷会产生冷凝结水现象，因此必需进行加热槽104全机体的保温以避免加热效果打折。在一实施例中，对通入过热蒸汽的加热槽104而言，槽体温度应保持在100℃以上。再者，原本无需保温的收料容器120也需保温，因而提高加热器400的制造与使用成本。
在本实用新型中，可采用先通入过热蒸汽再通入热风(热空气)的两阶段通气流程。过热蒸汽用于膨化阶段，在加热槽104中对食品原料S进行迅速加热，而热空气可用于收料阶段，在膨化工艺结束后，以热风形成风墙区隔过热蒸汽与收料容器120，可防止过热蒸汽的冷凝结水与已膨化完成的食品S'再次结合而降低膨化效果。此法可享有过热蒸汽的优点，却又不需进行整机控温，因此可有效降低制造与使用成本。
针对上述两阶段通气流程，一示例性工艺说明如下。参照图2，加热器 200的第一进气通道107及第二进气通道108可用于两阶段通气流程。首先，设定过热蒸汽与热风具有大致相同的温度。经过进料阶段后，打开第一进气通道107通入过热蒸汽，并推移可移动轴100将食品原料S所在的隔间C2 送至过热蒸汽加热区域进行膨化。经一预定时间后，关闭第一进气通道107 并开启第二进气通道通入热风，此时食品原料S可视为位于热风区域进行膨化。第二阶段的热风可将一些留在此空间的过热蒸汽迅速排除，以防止冷疑结水现象产生。在一实施例中，热风的温度可设定略高于过热蒸汽温度。完成膨化的食品S'再送到收料容器120进行收料。在另一示例性工艺中，第一进气通道107与第二进气通道108分别由不同的进气口通入加热槽104，彼此相距一段距离而定义一过热蒸汽区域与一热风区域。此时，两阶段的通气流程可调整为在过热蒸汽区域膨化完成后，移动可移动轴100至热风区域接续膨化并排除过热蒸汽。
综言之，本实用新型的目的提供以下优点：
(1)本实用新型利用高风速带动食品原料进行环形运动而加热，食品原料在圆周运动中受到重复加热，可使受热面积增加，受热也更均匀，而使得膨化后食品孔洞较均匀且密实，也降低局部焦化或局部受热不足的缺点。
(2)在本实用新型中，因为环形气流带动的原料是沿圆柱内壁运动，因此只要此区域内的热风量充足即可，所须的热风量较低。在加热槽中较靠近可移动轴的空间，因几乎无原料通过，因此不需要多余的热风。
根据本文所公开的内容，本实用新型提供多种加热器的实施方案，上述方案可任意组合，以使膨化效果最佳化。各种例示性实施例中所展示的结构及方法的建构及配置仅为说明性的。因此，所有根据本实用新型的修改均可包括于本实用新型要求保护的范围内。任何程序或方法步骤的次序或顺序可根据替代实施例发生变化或重新定序。在本实用新型实例实施例的设计、操作条件及配置上进行其他替代、修改、改变及省略均视为不脱离本实用新型要求保护的范围。