专利名称：生产卷曲泡夫成形点心的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及螺旋形泡夫(puff)成形点心的生产，特别是涉及将待压制的胚子置于管中或类似的外围封闭容器中，在胚子变硬的玻璃转变点的下游对其施加一个力或阻力的螺旋形泡夫成形点心的生产。下游的力或阻力使得本来平直的胚子“后退”进封闭的容器，盘成螺旋形或卷曲形。
2.相关技术说明现有的泡夫成形点心的生产，如以“奇多”TM为品牌生产与销售的快餐的生产，通常对玉米面或其他面团进行挤压，使其以极高的压力通过一个具有小孔的模具。面团在从小孔穿出的瞬间膨胀，从而形成泡夫成形点心。典型的原料面团的主要成分可以是，例如，体积密度为每立方英尺41磅的玉米面与12％至13.5％重量的水。但是，原料面团也可以主要是小麦粉，米粉，大豆分离物，大豆浓缩物，任何其他谷物粉，蛋白粉或强化粉，并加添加剂，添加剂可包括卵磷脂，油，盐，糖，维生素混合物，可溶性纤维素，不溶性纤维素。该混合物典型的粒径大小在100至1200微米。
泡夫的挤压方法见
图1，该图是具有小直径挤出孔14的模具12的剖面示意图。在制造玉米面泡夫产品时，通常是将玉米面放进一个单螺旋(即，美国挤压，威戈，梅道克斯等公司制造的)或双螺旋(即，威戈，克莱克斯特罗，布勒等公司制造的)螺旋形挤压机中，如分别由美国与法国的威戈公司制造的X25型或克莱克斯特罗公司制造的BC45型的挤压机中。以奇多一类产品为例，在挤压机中，将水掺入玉米面中，挤压机的旋转速度为每分钟100至1000转，使得面团中的水分占到15％至18％。面团接近模具12时已成为黏性的面团10，接着被压挤出模具12的一个很小的开口或小孔14。对于含常规水分，常规产率，用所需的挤压杆直径或形状进行生产的玉米面配方，小孔14的直径通常在2.0毫米至12.0毫米之间。但是，对于其他类型的挤压材料，小孔的直径可以小得多或大得多。
在小孔14里面时，黏性的面团10受到如600至3000磅/平方英寸与约400华氏度的高压与高温。这样，在小孔14内时，黏性面团10呈现出塑性面团现象，而在它通过模具12时，面团10的流动性增加。
可以看到当成形点心胚子16从小孔14出来时，它迅速膨胀，冷却，很快从塑性面团阶段到玻璃转变阶段，变成一种较硬的结构，如果是圆柱形的则可称为“棍”形泡夫成形点心。然后可以将该硬棍结构切成小段，进一步加工，例如油炸，根据需要添加调味料。
可以在挤压面上设置任何数目的单个模具12以将任何一台挤压机的总产量最大化。例如，在用上述的双螺旋挤压机与玉米面配方时，一台具有多个模具的双螺旋挤压机通常的产量是每小时2,200磅，这是成形点心每小时生产较高的产量了，虽然单螺旋与双螺旋挤压机都还可以实现更高的产率。按照这个产率，成形点心胚子从模具12出来的速度通常在每分钟1000英尺至4000英尺之间，但取决于挤压机产量，螺旋速度，小孔直径，小孔数目以及压力情况。
从图1可以看到，用这种方法生产出来的快餐食品定是平直的挤压产品，就是即使切断后，也是平直的产品。消费者研究表明结构、味道类似的产品做成“卷曲”、“螺旋”或“盘簧”形(申请人在此的所有这些用词都是同义的)会受到欢迎。图2表示了这种螺旋形的成形点心的一个例子，该图是螺旋形或卷曲形泡夫成形点心20的一个实施例的立体图。图2所示的实施例是一种螺距较短，直径较小，按约4转或4个螺旋切断的成形点心。但是，应当知道，说到卷曲、螺旋、或盘簧形泡夫成形点心时，申请人希望做到卷曲的螺距(可以是左旋或右旋的螺距)和直径以及棍(或其他形状)的直径和每段的长度可各自独立变化，以提供各种各样的产品。可惜的是上述的大批量生产方法很难生产出具有形状20的产品。
将挤压产品做成螺旋形，如螺旋形面片的通常方法是迫使面团通过螺旋形的模具孔。很容易理解，对于面团在模具内处于塑性阶段，以上述速度进行生产的泡夫产品来说，这样的解决方案是不行的，因为产品从模具里出来时不可能记忆所赋予的螺旋形。事实上已经发现要在面团通过模具时对其进行操作，使成形点心胚子在自由空间弯曲，例如，依靠模具一边与另一边的温差来实现，而又不降低面团通过模具的流动速度，实在是极为困难的。
另一种已有的使面团扭曲或卷曲的方法采用带旋转喷嘴的挤压机。但是这种方法只有在成形点心胚子保持很柔软的情况下才有效。另外，用旋转喷嘴进行挤压，与现有的平直产品可达到的大批量生产相比，通常也要显著降低产率。
使问题进一步复杂化的是，与平直产品相比，要挤压卷曲的产品，同样数目的模具挤压面需要更大的表面积，因为从平直产品到卷曲产品，各模具之间的空间必须增加才容得下螺旋的直径。例如，在现有技术中，一个挤压面可设置28个模具，每个模具以每小时80磅的速度生产，因此整个挤压机每小时的产量为2,240磅。从理论上说，为了生产图2所示的卷曲形成形点心20，同样的挤压面可能只能设置例如4个模具。再举一例，如果为了在模具内对面团进行加工，使成形点心胚子变成螺旋形而需要将生产速度降低到每小时30磅以下，那么该挤压机的产率就将降低到每小时120磅。这样，如让挤压机在模具内对面团进行加工，使其成为螺旋形，则与标准的平直产品生产相比，尽管各模具的产率只下降至原产率的38％左右，挤压机的产率只能保持在5％左右。如成形点心的产量降得更低则这个问题就更为突出。
很容易理解，与平直产品生产线相比，如果需要用二十台挤压机来完成原来一台平直产品生产线型挤压机的工作，那么，任何一种要实质性降低产量的现有的解决方案都是不可接受的。让成形点心胚子被挤出模具时被挤压入某种螺旋形成形器的方法也不切实际，因为成形点心胚子在降至玻璃转变温度以下后就变得松脆。另外，这种螺旋形的成形器很容易堵塞，因而需要整条生产线停机。
因此，需要开发一种能让泡夫成形点心具有螺旋或卷曲形状，同时能保持一个有效率的通过挤压机的产品产率的方法与装置。理想的是这样的发明应当可适用在现有的挤压机和模具上，只需要对这类设备略加改造，可以进行传统的端面切断，组合到整条生产线中时不会带来什么间接问题。
发明概要本发明包括在成形点心胚子从挤压机模具中出来时，将其导入基本上是在成形点心胚子流路轴向设置的，直径大致为每个卷曲所需直径的容器管或其他外围封闭容器中。在面团玻璃转变点的下游对成形点心胚子施加较小的压力，力或阻力。该阻力使得成形点心胚子“后退”，并且实质上在外围封闭容器内盘曲。
该阻力可用任何一种方法产生。例如，可以在容器管的前面，或在管的外部，或者与管一体化地设置一个阻挡元件。可以在容器管上钻一个孔，通过该孔施加压力或抽真空，其强度只要足够改变成形点心胚子所受的阻力使其产生盘曲即可。也可以使用一个受弹簧张力作用的挡板，或任何数目的对成形点心胚子施加力的小障碍物或手段。
这样的装置的一端可以很方便地装到挤压机模具的出口上，另一端可以连接到挤压机圆形端面上，因此可容易地，经济地装到现有的机器上，并能进行端面切断。可用改变容器，改变施加阻力的方法来调整螺距与卷曲的直径。由于可以很经济地实现高产，因此可以有效地利用现有的挤压生产线，不需要增加挤压机来维持生产线产率。
通过下面的书面详细说明可使本发明的上述以及其他特征与优点显而易见。
附图的简要说明本发明的新特征在所附的权利要求中指出。但是，对本发明本身，以及一种优选的实施方式，其进一步的目的与优点，参照附图，读了下面对所举实施例的详细说明就会清楚了，在附图中图1是现有的泡夫成形点心模具的剖面示意图2是所需的泡夫成形点心产品的实施例的立体图；图3是本发明的另一个实施例的立体图；图4是本发明的另一个实施例的立体图；图5是本发明的另一个实施例的立体图；图6是本发明的另一个实施例的立体图；图7是装到多模具与旋转端面切断装置上的本发明的另一个实施例的立体图。
附图的详细说明图3是本发明的一个实施例的立体图，同时也表示了用虚线画出的成形点心胚子20在容器管30内的情形。在本申请中，除另有说明的外，同样的参照号用来代表同样的元件。
成形点心胚子20以与现有技术一样的方式从模具12的小孔14挤出。同样，小孔14的直径取决于特定的面团配方，产率，所需的棍(或其他形状)直径，但是最好是1毫米至14毫米之间。(小孔14的直径还取决于玉米面或被挤压的混合物的平均粒子大小。)管30与小孔14同心，与成形点心胚子流成轴向定位。但是，应当知道管30可以与小孔14偏心，并与轴向有若干度的倾斜。还应当知道小孔14不一定是圆的，可以是任何形状的，如星形，六边形，方形等等。
如果没有对成形点心胚子20施加力或阻力，它就会如同现有技术一样，以直棍或平直的形状通过整个容器管30。但是，在图3所示的实施例中，装弹簧的挡板32在成形点心胚子20的玻璃转变点下游一定部位对成形点心胚子20施加了一个不大的摆动的阻力。这里所说的玻璃转变点是指成形点心胚子从小孔14中喷出时，从液相或塑相转变为固相或玻璃相，从而变成较松脆的最终产品的点。玻璃转变点通常非常靠近小孔14的出口处，在生产上述举例用的玉米产品时是在几毫米之内。在玻璃转变点下游施加的轻微阻力使得成形点心胚子20去寻找阻力最小的通道，并被推回容器管30，直至形成图中所示的盘曲，因而适应容器管30的圆形形状。因此，成形点心胚子20在管30开口方向的速度就降下来了。
螺旋的螺距可以通过调整挡板32施加给成形点心胚子的力来加以控制。在所示的实施例中，这是通过控制弹簧36的张力的调整装置34来实现的。弹簧36可为压缩簧，拉伸簧或任何致动器，无论是机械的还是电力的，将挡板32推进容器管30上所开的空腔38。
空腔38与挡板32的装置还有一个好处是能让多余的水或水蒸气从容器管30排出。另外，装弹簧的挡板32在提供对成形点心胚子20施加阻力的装置的同时，还能在发生多余的成形点心胚子堆积时起到清理容器管30的作用。
如同其他实施例一样，管30的直径可根据所需的卷曲的直径而变化。通常，管30的内径以在0.5英寸到4英寸之间为佳。管30的长度不是关键，只要它能在玻璃转变点的下游施加足够的所述阻力，制造盘曲效果就行。已发现总长为0.75英寸至12英寸的管子是可接受的。
本发明的另一个实施例见图4，该图表示的容器管40在管40的出口端处有交错的尖刺42、44。一半的尖刺42是管40的平行延长部分。另一半的尖刺44稍向里弯，因此提供了成形点心胚子在容器管40内开始卷曲时所需的阻力。
图5表示了本发明的在容器管50上开有小孔52的另一个实施例。可以通过小孔52引进压缩空气或抽真空。这样产生的压差也可以在容器管内产生足够的阻力，使成形点心胚子在管50内卷曲。例如，每小时产率300磅，用直径20毫米的模具孔，直径1英寸的管50时，发现引进5至100磅/平方英寸的压力或-0.5托至-258.5托的真空都能有效地产生所需的现象。
图6表示了本发明的另一个具有弯曲容器管60的实施例。在容器管60下游的弯曲也可以产生使成形点心胚子在容器管60内卷曲所需的阻力。根据成形点心的产率以及成形点心胚子的物理成分，在容器管的任何位置上，2°至90°的弯曲都可以产生所需的效果。用轴向稍稍偏离成形点心胚子流路的直管，让成形点心胚子与管内壁的最初接触提供所需的阻力，也能取得同样的效果。
应当知道图3-6所示的各实施例只是举例说明在成形点心胚子在容器管或其他外围封闭容器中时，可以向成形点心胚子施加下游阻力。任何数量形状的容器，除圆管外，如矩形、方形、椭圆形或三角形的容器也都可使用。使用方形或三角形的容器通常能产生与圆形容器生产的螺旋形类似的螺旋形。椭圆形的容器能生产大致呈整个容器的椭圆形形状的卷曲产品。容器不一定要连续封闭的。例如，它可以包括若干部件，如杆形部件，它们通常构成骨架状或网架状有连续管壁的容器，如管子。
应当知道，采用与上述同样的原理，可以用宽度仅比成形点心直径略大的矩形容器生产波浪形成形点心，而不是卷曲成形点心。在这样的容器中向成形点心胚子施加阻力时，成形点心胚子在狭窄的矩形容器中前后振荡就会形成波浪形。该波浪形的波长可因施加的阻力以及挤压速度的不同而不同。波浪形的高度或振幅大约是矩形容器内部高度的一半。
不管所用的容器是何形状，都可采用任何施加阻力的手段，包括引进任何物理的阻力或任何其他使挤压流改向，使成形点心胚子退回容器管或外围封闭容器中的方法。例如，在一根直管中的一个阻力增大的区域就能产生出所需的效果。阻力不一定要在容器中的某个点施加，也可以在容器外部施加。
已经知道，使用上面说明与讨论过的任何一个实施例均可通过现有的模具维持传统的产率。实际上，超过传统挤压产量的产率，例如通过2.0毫米直径的模具已经实现了每小时400磅的生产，同时还能维持每个容器的连续的卷曲流。这样，在沿挤压端面共同使用若干模具或模具系列时，就可以用较少数目的挤压模具以容纳螺旋形的直径。
图7是本发明的一个具有一系列装到若干容器管70上的多个模具12的实施例的立体图。各容器管70的出口端连接到了挤压端面72上。这样的设置使得具有若干切割刀刃76的旋转切割装置74可以装在挤压端面72上。所示的装置有10个挤压模具12，与10根容器管70相连接，采用上述方法，可使挤压机的产率与上述现有技术生产泡夫棍的产率相当。
虽然在图7中未表示出，但是容器管70与挤压端面72的结构可设计为让模具12排放至达到一定条件(如成形点心胚子的体积密度，特定的机械能，水分，螺旋速度以及模具压力)，然后用一个在管70与模具12之间的转盘(图中未表示出)使容器管70可相对模具12旋转。
还应当知道，可以让一个以上的模具通向一根容器管。例如，一根容器管可以接受两个相近的模具孔排出的成形点心胚子。另外，模具产生各种形状，如星形或十字交叉形或更多复杂的形状，如仙人掌形或辣椒形的模具均可用于本发明。
各种型号的挤压机都可以用于本发明，包括任何长度，各种转速的双螺旋与单螺旋挤压机。还有，虽然说明的方法是对玉米面产品而用的，但是应当知道本发明可用于任何泡夫成形点心，包括主要用小麦、大米或其他典型的蛋白源或其混合物生产的产品。实际上，本发明可用于对一种材料进行挤压，使其通过模具孔挤压出来后快速通过玻璃转变阶段的任何领域。
本发明是参照一个优选实施例来进行具体说明的，但是发明所属领域的专业人员应当知道在不超越本发明的思想和范围的情况下是可以进行形式与细节方面的变更的。
权利要求
1.一种生产螺旋形泡夫成形点心的方法，所述成形点心胚子在塑性面团阶段从模具孔中挤出，接着冷却至玻璃转变阶段，其特征是，包括在玻璃转变阶段的下游，在成形点心胚子被容纳于外围封闭容器内时对成形点心胚子施加阻力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，外围封闭容器包括管子。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，用挡板向成形点心胚子施加阻力。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，使用位于沿外围封闭容器的至少一个点上的限制物向成形点心胚子施加阻力。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，通过将加压气体引入外围封闭容器向成形点心胚子施加阻力。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，通过在外围封闭容器内制造真空向成形点心胚子施加阻力。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，还包括将若干挤压模具装到相应的一系列外围封闭容器上，以便将挤压端面连接到挤压模具的出口端。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征是，外围封闭容器大致相对于成形点心胚子轴向设置。
9.一种生产螺旋形成形点心的装置，所述装置包括挤压机模具；装在所述模具上的外围封闭容器；以及对从所述模具中挤出的成形点心胚子流施加阻力的手段，其中，该阻力是在成形点心胚子玻璃转变阶段的下游施加的，从而使得成形点心胚子流在外围封闭容器内盘曲起来。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征是，外围封闭容器包括管子。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征是，外围封闭容器大致相对于成形点心胚子流轴向设置。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征是，施加阻力的手段包括装在所述外围封闭容器外部，通过封闭容器上的开口伸入所述封闭容器的挡板。
13.根据权利要求9所述的装置，其特征是，对成形点心胚子流施加阻力的手段包括位于沿外围封闭容器的至少一个点上的限制物。
14.根据权利要求9所述的装置，其特征是，对成形点心胚子流施加阻力的手段包括将加压气体引入外围封闭容器。
15.根据权利要求9所述的装置，其特征是，对成形点心胚子流施加阻力的手段是在外围封闭容器内制造真空。
16.根据权利要求9所述的装置，其特征是，还包括装在外围封闭容器的出口端的挤压机模具端面；以及装在所述挤压机端面的旋转模具切割装置。
17.一种生产螺旋形泡夫成形点心的方法，所述成形点心胚子在冷却至玻璃转变阶段前，在塑性面团阶段从模具中挤出，其特征是，所述方法包括步骤a)让成形点心胚子通过外围封闭容器；b)在成形点心胚子处于外围封闭容器内时对成形点心胚子施加阻力，所述阻力是在玻璃转变阶段的下游施加的，该阻力足以让成形点心胚子在外围封闭容器内盘曲起来。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征是，多于一个的成形点心胚子通过一个外围封闭容器。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征是，外围封闭容器包括管子。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征是，用突出于封闭容器内的挡板向成形点心胚子施加阻力。
21.根据权利要求17所述的方法，其特征是，用位于沿外围封闭容器的至少一个点上的限制物向成形点心胚子施加阻力。
22.根据权利要求17所述的方法，其特征是，通过将加压气体引入外围封闭容器向成形点心胚子施加阻力。
23.根据权利要求17所述的方法，其特征是，通过在外围封闭容器内制造真空向成形点心胚子施加阻力。
24.根据权利要求17所述的方法，其特征是，外围封闭容器大致相对于成形点心胚子轴向设置。
25.一种生产波浪形泡夫成形点心的方法，所述成形点心胚子在塑性面团阶段从模具中挤出，接着冷却至玻璃转变阶段，在玻璃转变阶段的下游，在成形点心胚子处于矩形外围封闭容器内时对成形点心胚子施加阻力，其中，所述矩形外围封闭容器的内宽大致相当于处于其中的成形点心胚子的截面直径。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征是，用挡板向成形点心胚子施加阻力。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征是，用位于沿矩形外围封闭容器的至少一个点上的限制物向成形点心胚子施加阻力。
28.根据权利要求25所述的方法，其特征是，通过将加压气体引入矩形外围封闭容器向成形点心胚子施加阻力。
29.根据权利要求25所述的方法，其特征是，通过在矩形外围封闭容器内制造真空向成形点心胚子施加阻力。
30.根据权利要求25所述的方法，其特征是，还包括将若干挤压模具装到一系列相应的矩形外围封闭容器上，以便将挤压端面连接到挤压模具的出口端。
31.根据权利要求25所述的方法，其特征是，矩形外围封闭容器大致相对于成形点心胚子轴向设置。
全文摘要
一种生产螺旋形或盘曲泡夫成形点心(20)的方法与装置。在挤压机模具出口端设置管子或其他外围封闭容器(30)。在玻璃转变点的下游对成形点心胚子施加力或阻力，因此使得成形点心胚子(20)后退，在封闭容器(30)中盘成卷曲形。
文档编号B29C47/20GK1729091SQ02817517
公开日2006年2月1日 申请日期2002年7月18日 优先权日2001年9月10日
发明者优杰尼奥·博托恩 申请人:福瑞托-雷北美有限公司