具有增大体积的处理室的爆米花机以及相关的系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月16日提交的题为“popcornmachineshavingprocesschambersofincreasingvolume，andassociatedsystemsandmethods”的美国专利申请no.62/435,141的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

以下公开内容大体上涉及爆米花机，并且更具体地涉及具有体积增大的处理室的爆米花机以及相关的系统和方法。

背景技术：

商业爆米花机器采用各种设计来加热和爆开爆米花。例如，现有的商业爆米花机器在爆开期间经常使用大的爆米花罐，可旋转的网状鼓或各种其他大容器来盛放爆米花。在基于罐的爆米花机中，可以将各种调味剂和包衣添加到罐中以产生调味或包覆的爆米花(例如罐玉米)。然而，在采用旋转网状鼓或其他流通或连续爆破系统(例如螺旋推运器驱动的爆玉米花机)的爆米花机中，通常必须在爆开过程完成之后加入调味剂或涂料，并且将爆米花从爆开容器中取出。特别地，添加到采用网状鼓或现有螺旋驱动系统的机器中的调味剂或糖分包衣可能导致在鼓、螺旋推运器或相关部件内的配料的积聚，从而阻碍机器的正确操作。例如，粘性调味剂可以积聚在这些机器的部件中以及，缺少耗时的且昂贵的清洁时，防止了部件的旋转或显著减少了机器的加热元件与配料之间的热传递。

技术实现要素：

一种爆米花机，其特征在于，包括：沿着纵向轴线延伸的管；加热元件，其定位成加热所述管；和螺旋推运器，其至少部分地定位在所述管内，其中所述螺旋推运器和所述管限定在其之间的环形处理室，所述环形处理室具有沿着所述纵向轴线延伸的第一区域和第二区域，其中所述第一区域具有第一体积，并且所述第二区域具有大于所述第一体积的第二体积，并且其中螺旋推运器是可旋转的以移动配料通过所述第一区域和所述第二区域。

一种爆米花机，其特征在于，包括：沿着纵向轴线延伸的管；加热元件，其配置为加热所述管；和螺旋推运器，其至少部分地定位在所述管内，其中所述螺旋推运器包括中心部分，所述中心部分具有与第二端部间隔开并且沿所述纵向轴线延伸的第一端部，其中所述中心部分具有从所述第一端部到所述第二端部减小的直径，并且其中所述中心部分和所述管限定在其之间的环形爆开室，所述爆开室的体积从所述第一端部朝向所述第二端部增大。

附图说明

图1是根据本技术的实施例配置的爆米花机的等距视图。

图2a和2b是图1的爆米花机的相反端视图。

图3是图1的爆米花机的侧视图。

图4a和4b分别是根据本技术的实施例配置的螺旋推运器的立体图和横截面等轴测图。

图5是根据本技术的实施例配置的工业食品生产线的等距视图。

具体实施方式

以下公开内容描述了具有体积增大的处理室的爆米花机以及相关的系统和方法的各种实施例。在一些实施例中，根据本技术配置的爆米花机包括定位在封装在壳体中的管内的螺旋推运器。壳体承载加热元件以加热管，并且螺旋推运器包括从第一端到第二端沿着纵向轴线延伸的圆柱形中心部分。在几个实施例中，中心部分的直径从第一端到第二端减小，并且管和螺旋推运器的中心部分一起至少部分地形成环形爆开室，该爆开室的体积从第一端朝向第二端增加。螺旋推运器包括以螺旋状图案围绕中心部分延伸的螺旋片。当螺旋推运器在操作中围绕纵向轴线旋转时，螺旋片将配料(例如爆米花)从第一端部朝向第二端部移动通过加热管。尽管几个实施例可以包括所有这些特征，但是其他实施例可以删除特定的特征，部件和/或过程。因此，相关领域的普通技术人员将会理解，包括相关的设备、系统和过程的本技术可以包括具有附加元件或步骤的其他实施例，和/或可以包含不包括几个下面参考图1-5示出和描述的特征或步骤的实施例。

如上所讨论的，许多现有的爆米花机不提供有包覆或调味爆米花的有效生产。本技术包括爆米花机的几个实施例以及具有能够爆开爆米花和包覆爆米花的体积增大的处理室的相关系统和方法。在以下描述和图1-5中阐述了某些细节以提供对本公开的各种实施例的透彻理解。为了避免不必要地模糊本公开的各种实施例的描述，描述了通常与爆米花机、螺旋推运器、爆开室，加热装置以及与传统爆米花机的制造相关联的部件或装置的公知结构和系统或螺旋推运器的其他细节不在下面陈述。而且，附图中示出的许多细节和特征仅仅是对本公开的特定实施例的说明。相应地，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，其他实施例可以具有其他细节和特征。另外，图中所示的各种元件和特征可能不是按比例绘制的。此外，本公开的各种实施例可以包括不同于附图中示出的那些的结构，并且明确地不限于附图中所示的结构。

图1是根据本技术的实施例配置的爆米花机100的等距视图。在所示实施例中，爆米花机100包括壳体102，壳体102具有可铰接地连接到下部102b的上部102a。壳体102包括由腿部106支撑的框架104以及附接到框架104并形成外壳或壳体108的多个壁或面板110。面板110可以可移除地附接到框架104以提供例如，用于清洁、维修和/或维护的通道。上部102a可以从第一密封表面111a与第二密封表面111b(如图1所示)间隔开的打开位置旋转到密封表面111彼此接触的关闭位置。

螺旋推运器112可以从爆米花机100的第一端部116沿着纵向轴线a朝向第二端部118延伸。螺旋推运器112包括轴126，轴126在相对的端部上由一个或多个轴承组件137可旋转地支撑(在图1中仅一个轴承组件137可见)。螺旋推运器112还可以包括由多个直径变化的圆柱形部分128形成的中心部分113。在所示的实施例中，例如，中心部分113包括三个圆柱形部分128(分别标识为第一圆柱形部分128a，第二圆柱形部分128b和第三圆柱形部分128c)。如图1所示，圆柱形部分128具有逐渐变小的直径。更具体地说，第一圆柱形部分128a的直径大于第二圆柱形部分128b的直径，第二圆柱形部分128b的直径大于第三圆柱形部分128c的直径。因此，螺旋推运器112在中心部分113的第一端部123处从较大直径逐渐变小或下降到在第二端部125处的较小直径。

螺旋推运器112还可以包括一个或多个螺旋片130，螺旋片130以螺旋模式(例如螺旋形)从中心部分113的第一端123到第二端125围绕圆柱形部分128周围延伸。在所示实施例中，螺旋推运器112包括围绕并沿着螺旋推运器112延伸的一个连续螺旋片130。在其他实施例中，螺旋推运器可以包括沿着相关螺旋推运器延伸的两个或更多个螺旋片。电动机131(例如，电动伺服电动机)可以经由滑轮133和皮带135连接到螺旋推运器杆126。

上壳体部分102a包括上管部分114a，以及下壳体部分102b包括下管部分114b。上管部分114a和下管部分114b一起形成包围螺旋推运器112的环形爆开室或处理室115的圆周边界。特别地，当上部102a处于关闭位置时，密封表面111a和111b接合在一起，并且两个管部分114a和114b形成围绕螺旋推运器112延伸的管114，至少部分地形成在第一端壁120和第二端壁121之间延伸的处理室115。术语“处理室”可以指其中执行爆米花爆开操作，烹饪操作和/或包覆操作的室。例如，如下面更详细描述的那样，爆米花机100可以在处理室115内爆开爆米花，并将糖，盐或其他调味剂涂在爆米花上。

处理室115可包括对应于螺旋推运器112上的轴向位置的一个或多个区域。例如，在所示实施例中，处理室115包括邻近第一圆柱形部分128a的第一环形区域129a，邻近第二圆柱形部分128b的第二环形区域129b和邻近第三圆柱形部分128c的第三环形区域129c。区域129由相应的圆柱形部分128的外壁和管114的内壁之间的空间限定，并且每个连续的区域129包括比前一区域更深的环形体积(即，环形体积的内径减小而外径保持不变)。因此，随着螺旋推运器112在中心部分113的第一端123和第二端125之间渐缩，爆开室或处理室115的体积增大。

在上部壳体部分102a处于关闭位置的情况下，螺旋片130定位在管114附近，由此在爆开室115内形成通道117。更具体地，通道117是围绕螺旋推运器112以螺旋形或螺旋形的路径延伸，并且至少部分地由螺旋片130的相邻部分、圆柱形部分128的外壁和/或管114的内壁限定边界。螺旋推运器112的旋转可以移动爆米花和/或的其他配料沿着通道117并通过处理室115。也就是说，电动机131可以旋转螺旋推运器112以驱动未爆开的玉米粒、爆米花、食用油、糖、盐、调味剂和/或其他放置在管114中的配料从爆米花机100的第一端116朝向第二端118，如下面更详细讨论的。

第一端壁120在第一端部116处包围爆开室115，并且第二端壁121在第二端部118处部分地包围爆开室115。更特别地，第二端壁121在第二端118处包围爆开腔室115的下半部分，以及爆开腔室115的上半部分在第二端部118处开口通向出口室119。如下面更详细地描述的，在处理室115中处理的爆米花和/或其他配料可以移动通过通道117和处理室115，并且通过第二端壁121排放到出口室119中。

上部壳体部分102a包括出口室端壁124，出口室端壁124至少部分地包围出口室119的上部。出口溜槽132可以定位在出口室119的下端以将产品(例如，爆米花，罐玉米等)从出口室119运送到容器或随后的加工机器(例如，筛分冷却器)。第一端壁120和出口室端壁124包括处理排放开口122(图1中仅可见一个)，该处理排放开口122定位成为在爆开和/或包覆操作期间(即过程排放)对在处理室115内产生的蒸汽、气体、微粒和/或其他副产物提供出口路径。排放室134可以邻近排放开口122定位，以便于去除在处理室115中产生的副产物。例如，管道系统可以连接到排放室134，以从处理室115抽吸烟雾通过排放开口122。在几个实施例中，排放室134可以包括电动风扇，其通过排放开口122从处理室115吸取副产物。一个或多个热电偶136可以定位在处理室135内以监测其中的温度。

图2a和图2b分别是根据本技术的实施例配置的爆米花机100的第一端116和第二端118的端视图。如图2a所示，第一端116可以支撑用于相应导管的多个气体入口202，其可以延伸穿过壳体108并进入爆米花机100的内部。第一端116还可以支撑多个(例如，两个)用于相应的排放管道的燃烧排放出口204，该排放管道延伸穿过壳体108并进入爆米花机100的内部。如以下更详细讨论的，气体(例如，天然气，丙烷等)经由入口202向定位在爆米花机100内的一个或多个燃烧器传送，并且燃烧器的燃烧副产品可以通过出口204排出。一个或多个供给管206可以延伸穿过第一端壁120中的开口以传送配料(例如爆米花粒，糖等)到处理室115。

一起参考图2a和图2b，上壳体部分102a可以经由一个或多个铰链208可旋转地安装到下壳体部分102b。上壳体部分102a从图2a和2b所示的打开位置到关闭位置可以将在图2b中的第二端部部分128处示出的处理排放开口122与用于鼓风机134的对应入口(未示出)对齐。

图3是根据本技术的实施例配置的爆米花机100的侧视图。在所示的实施例中，为了更好地示出爆米花机100的内部部件，已经省略了几个部件。例如，下壳体部分102b上的多个面板110已经被移除以暴露一个或多个气体导管302，通过下壳体部分102b的内部部分303从气体入口202(图2a)延伸至一个或多个加热元件或燃烧器304。在所示实施例中，气体管道302将气体引导至三个燃烧器304(单独标识为第一燃烧器304a、第二燃烧器304b和第三燃烧器304c)。在一些实施例中，燃烧器304可以是传统的燃气燃烧器，其包括用于燃烧气体的穿孔金属环或板。在所示实施例中，燃烧器304是具有陶瓷加热元件的燃气辐射式燃烧器。在若干实施例中，燃烧器304的结构和/或功能可以至少类似于2016年4月6日提交的标题为“popcornmachineshavinggas-firedradiantburnersandassociated”的美国专利申请62/319,088中的结构和/或功能，其全部内容通过引用并入本文。

内部部分303可以包括燃烧室305，燃烧室305至少部分地由下管部分114b和多个隔热罩306封闭。隔热罩306可以定位在内部部分303内，平行于形成外壳108的面板110并与其间隔开。为了暴露爆米花机100的内部部件，在图3中未示出沿着下壳体部分102b的右侧延伸的隔热罩306中的一个。隔热罩306可以有助于减少来自燃烧室305的热量损失，从而降低壳体108的温度并且在爆米花机100的操作期间增加管114和处理室115(图1)的温度。虽然图示的图3的实施例包括气体燃烧器304，其他实施例可以包括替代的加热元件。例如，一个或多个电加热元件可以被定位在内部部分303内以在操作中以加热管114。

图4a和4b分别是根据本技术的实施例配置的螺旋推运器112的立体图和横截面等距视图。在所示的实施例中，轴126和圆柱形部分128是中空的封闭的圆柱体。在其他实施例中，轴126和/或圆柱形部分128可以是实心圆柱体。螺旋片130可以包括对应于圆柱形部分128的多个部分。例如，螺旋片130可以包括围绕第一圆柱形部分128a延伸的第一部分130a，围绕第二圆柱形部分128b延伸的第二部分130b，以及围绕第三圆柱形部分128c延伸的第三部分130c。部分130a、130b和130c可以具有与管114的直径相匹配的外径以及分别与其相应的圆柱形部分128a、128b和128c的直径匹配的内径。

在若干实施例中，轴126、圆柱形部分128和/或螺旋片130可以由金属或金属合金(例如不锈钢)制成。螺旋推运器112可以通过本领域已知的各种制造方法来构造，包括铸造，切割，轧制，弯曲，焊接等。例如，圆柱形部分128可以由切成部分的不锈钢管构成。端部件402可以焊接到管段的一端或两端以形成圆柱形部分128，并且中心孔404可以在端件402中切割。圆柱形部分128可以同轴对齐并焊接在一起，并且轴126可被定位成纵向延伸穿过中心孔404。轴126可焊接到端部件402，并且螺旋片130的部分130a、130b和130c可分别围绕其对应的圆柱形部分128a、128b和128c缠绕，并焊接到其上。

一起参考图1-4b，在操作中，燃烧器304可以燃烧气体以加热燃烧室305和管114。电动机131可以被通电以沿方向rf(图1)旋转螺旋推运器112，并且可以通过进料管206(图1)和/或经由进入处理室115的其他入口或开口将未爆开的玉米粒和其他配料(例如，熔化的糖)添加到处理室115。在一些实施方案中，糖(固体或液体形式)可以经由邻近第三区域129c定位的入口添加。管114的加热加热处理室115和其中的配料。随着螺旋推运器112沿方向rf旋转，螺旋推进器130沿着下管部分114b将配料从第一端116朝向第二端118移动。在上部壳体部分102b处于关闭位置的情况下，处理室115可以保留大量的热量。当配料沿着处理室115内的下管部分114b移动时，热量经由下管部分114b和处理室115内的热空气传递到配料，由此增加配料的温度。

当加热过程将处理室115内的爆米花粒的内部温度升高到大约180摄氏度时，爆米花粒爆开并扩大体积。各种因素可以影响沿着管114的爆玉米花粒达到爆开温度时的位置。例如，螺旋推运器112的旋转速度，螺旋片130相对于圆柱形部分128的角度，由燃烧器304燃烧的气体的速率，燃烧器304的定位和效率，管114的尺寸和/或各种其他因素。在图1-4b所示的实施例中，爆米花机100构造成在大致从第一区域129a到第二区域129b(图1)的过渡处爆开爆米花粒。与从第一区域129a到第二区域129b的过渡相关联的处理室115的体积增加为膨化爆玉米花提供了额外的空间。

随着配料继续沿着下管部分114b并通过处理室115，更多的爆米花粒爆开，引起配料的额外膨胀。在到达第三区域129a的末端之前，大部分爆米花粒已经爆开并膨胀。膨胀将在下部管部分114b上方的通道117中的一些爆开的爆米花推入。随着螺旋推运器112继续转动，螺旋片130将爆开的爆米花移向端壁121，并且将下管部分114b上方的爆米花推到端壁121上并进入出口室119中。然后爆米花落下并被引导通过排出溜槽132远离爆米花机100。螺旋推运器112的继续旋转将更多爆米花推到下管部分114b上方并进入出口室119。

在所示实施例的一个方面，燃烧器304可以向处理室115的不同区域提供差热。例如，在一个实施例中，第一燃烧器304a可以将处理室115的第一区域129a加热到第一温度，第二燃烧器304b可以将第二区域129b加热到高于第一温度的第二温度，并且第三燃烧器304c可以将第三区域129c加热到高于第二温度的第三温度。在其他实施例中，区域129可被加热以提供最高温度的第一区域129a或第二区域129b。可根据需要调整不同区域129的差异加热，以提供处理室115中改进的爆米花加热和爆开。例如，热电偶136(和/或附加的热电偶)可测量处理室115内的温度，可以基于温度测量来手动和/或自动调节燃烧器的气体供应速率。在几个实施例中，一个或多个控制器可以监测多个热电偶并且沿纵轴线a改变处理室115内的温度(例如，在第三区域129c中建立比在第一区域129a和第二区域129b中更高的温度)。

在几个实施例中，爆米花机100可以包括至少大致类似于以下申请中所描述的一个或多个部件、装置和/或特征：2010年9月27日提交的题为“popcornmachinesandothermachineshavingreversiblefoodmovingdevicesforpoppingpopcornandproducingothertypesofexpandedfoods”的美国专利申请号12/891,722，在2009年3月6日提交的题为popcornpoppingmachinesandassociatedmethodsofmanufactureanduse的美国专利号8,201,492，在2007年11月19日提交的题为“popcornmachinesandothermachineshavingheatzzonecookingsurfacesforexprandedpopcornandexppededfoods”的美国专利申请号11/942,648，和在2016年11月23日提交的题为“continuouspopcornmachineshavingvariableheatingprofilesandassociatedsystemsandmethods”的美国专利申请号62/425,877，其每个都通过引用整体并入本文。

图5是根据本技术的实施例配置的工业食品生产线500的等距视图。在所示的实施例中，生产线500包括爆米花机100、筛分器/冷却器502、配料料斗504(单独标识为第一配料料斗504a、第二配料料斗504b和第三配料料斗504c)、主控制面板505以及一个或多个辅助控制面板506。生产线500还包括罐507，以及多个配料供给器508和混合器510。控制面板505和506可以提供对不生产线500的不同部件的电力和操作控制。例如，控制面板505和506中的一个或多个可以向爆米花机100、筛分器/冷却器502、料斗504、罐507、配料供给器508和/或混合器510提供电力和/或控制信号。

在操作中，生产线500可以产生大量(例如250磅/小时)的盐味的、甜味的和/或调味的爆开爆米花。例如，在几个实施例中，可以操作主控制面板505以为供给器508提供电能以将未爆开的玉米粒、糖和/或盐从料斗504移动到混合器510。控制面板505还可以激活混合器510以通过例如供给管206将玉米粒、糖和/或盐混合并移动到处理室115中。另外，控制面板505可以启动泵(未示出)以将加热的油从罐移动到处理室115。控制面板505还可为燃烧器304提供电能，并启动螺旋推运器112的旋转，以加热配料并移动配料通过处理室115，从而参照图1-4b以上述方式对爆米花进行爆开和调味。

筛分器/冷却器502可以包括网状鼓和一个或多个鼓风机，网状鼓和鼓风机被定位成引导鼓内容物处的冷却空气，并且筛分器/冷却器502可以被定位成接收从爆米花机100通过排放溜槽132排出的盐味的、甜味的和/或调味的爆米花。控制面板505可以启动鼓和鼓风机的旋转以筛分和冷却爆米花。筛分器/冷却器502可以将冷却和筛分的爆米花排放到容器、输送线和/或产品包装系统。

除了混合器510之外，一个或多个糖熔化器(未示出)可以可操作地连接到爆米花机100，以向处理室115提供液体糖以产生糖衣爆米花。糖熔化器可以至少在结构和功能上与2016年12月15日提交的标题为“systemsandapparatusesformeltingsugarand/orsimilarsubstances,andassociatedmethodsofuseandmanufacture”的美国专利申请15/380,928，代理人卷号61439-8036.us00相类似，其全部内容通过引用并入本文。在包括糖熔化器的实施例中，可以经由供给管206和/或经由进入处理室115的其他开口将液体糖提供到处理室115(例如定位成将液体糖输送到第一区域129a、第二区域129b和/或第三区129c的开口)。

在几个实施例中，控制面板505可以监测爆米花机100的温度和/或其他操作参数，并调整各种设置以改善爆米花产品的质量。例如，控制面板505可以通过热电偶136监测一个或多个温度，并调节流向一个或多个燃烧器304的气体流量或者调节螺旋推运器112的旋转速率或方向。在一些实施例中，经由控制面板505对爆米花机100的操作的调节是经由操作者手动输入的。在其他实施例中，调节可以经由控制面板505自动进行。例如，控制面板505可以包括一个或多个存储用于操作爆米花机100和/或生产线500的指令的计算机可读介质。控制面板还可以包括用于执行计算机可读介质上的指令的一个或多个处理器，以及用于控制爆米花机100和生产线500操作的各种电子和/或机电部件(例如，继电器，可编程逻辑控制器，电路板，触摸屏等)。

在所示实施例的一个方面，电动机131(图1)可以是能够驱动螺旋推运器112在两个不同方向上旋转的伺服电动机。伺服电动机131可以通过控制面板505进行控制，并被编程为沿方向rf旋转以将配料从第一端116朝向第二端118(即，向前的方向)驱动，以及沿相反的方向旋转rr以将配料从第二端118朝第一端116(即，相反方向)驱动。在一些实施例中，螺旋推运器可以在操作期间在正向方向rf上的旋转和反向方向rr上的旋转之间重复地循环。在几个这样的实施例中，正向方向rf上的旋转时间可以大于反向rr上的旋转时间。在一些实施例中，正向方向rf上的旋转速率可以与反向rr上的不同。例如，在一个实施例中，在反向方向rr上的旋转速率可以比在正向方向rf上更大。在这样的实施例中，配料从爆米花机100的第一端116到第二端118的移动可以包括螺旋112在正向方向rf上旋转比在反向方向rr上旋转更长的时间段。在一些实施例中，控制面板505可以监测处理室115内的温度和/或其他参数(例如，湿度)，并且调整螺旋推运器112的旋转以改善爆开和/或烹饪条件。例如，控制面板505可以改变螺旋推运器112的旋转方向、旋转速度和/或旋转持续时间。

根据本技术配置的爆米花机可以包括以各种方式逐渐减小或缩小的螺旋推运器。例如，尽管上述螺旋推运器112包括中心部分113，该中心部分113通过圆柱形部分128的直径逐渐减小，但是其他螺旋推运器可以以线性方式逐渐变细。例如，几个实施例可以包括具有形状为截头圆锥的中心部分的螺旋推运器。在其他实施例中，螺旋推运器可以包括以抛物线方式或者以任何其他多种方式渐缩的中心部分。另外，尽管上述管114沿着处理室115的长度包括恒定的直径，但是在其他实施例中，限定处理室的管或其他特征可以包括变化的直径。例如，管可以包括沿着相应的爆开室的长度增加的直径。在这样的实施例中，相关联的螺旋推运器可以包括具有恒定直径的中心部分，并且通过管的增加的直径，爆开室可以沿着长度体积膨胀。在该实施例中，螺旋片的外径可以沿着相关联的螺旋推运器的长度膨胀，以匹配相应的管的膨胀直径。

从以上所述，将认识到，在此为了说明的目的已经描述了具体实施例，但是可以在不偏离本技术的精神和范围的情况下进行各种修改。本领域技术人员将认识到，可以对这里公开的组件或系统进行许多修改或变更。此外，在特定实施例的上下文中描述的本技术的某些方面可以在其他实施例中被组合或删除。此外，虽然已经在这些实施例的上下文中描述了与某些实施例相关的优点，但是其它实施例也可以表现出这样的优点，并且并非所有实施例都需要显示出落入本技术范围内的优点。因此，除了所附权利要求之外，本实用新型不受限制。