[发明专利]改进的挤压系统预调质器

说明书

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2011/047111，国际申请日为2011年8月9日，进入中国国家阶段的申请号为201180021519.2，名称为“改进的挤压系统预调质器”的发明专利申请的分案申请。

发明领域

本发明广泛地关注与诸如挤压机或制粒机的下游处理设备结合使用的预调质器，以便提供动物饲料或人类食物原料的预煮熟度和湿度。更具体地，本发明关注这类预调质器以及包括该预调质器的挤压系统，其中该设备具体设计成与低能力、低成本的挤压器一起使用以提供饲料原料的充分湿润。

背景技术

大部分饲料生产系统包括用于湿润且有时部分地煮熟初始饲料原料(例如，诸如将在宠物食物原料中存在的相应量的蛋白质、脂肪和淀粉)的预调质器。这类预调质器与诸如制粒机或挤压机的下游处理设备配合。通常，这类预调质器沿外壳的长度设有喷射口用来在处理过程中喷射蒸汽和/或水。组合的能量(热能和机械能)可用来使通过预调质器的原料部分地糊化，测量为淀粉含量的糊化度，但在任何情形下提供便于下游处理所需的湿度。

预调质器技术已经发展很长一段时间。一种早期类型的预调质器，称为温吉尔DC预调质器，具有一对相同横截面面积的并排式的腔室，每个腔室内有相应的轴，且轴装配有多个向外延伸的叶片状混合件。这些类型的预调质器能够使初始原料糊化到约20％的水平。

对预调质器显著的改进在美国专利申请第4752139号中例示。这些称为温吉尔DDC的预调质器具有类似现有并排式腔室的外壳，但其中一个腔室的横截面面积大于另一个。另外，轴以不同的转速运行。这些类型的DDC单元能够使初始原料达到30％左右的糊化度。美国专利申请第7674492号中披露更新的改进。这些预调质器类似于DDC型，但每根轴装配有变速驱动，在预调质器运行过程中该变速驱动允许同时调节相应轴的转速和转动方向。该最新一代的预调质器由温吉尔作为HIP预调质器供应到市场，且这些调质器能够实现50-60％的糊化度。

如可理解的，每种后续代的预调质器制造更复杂和更昂贵。例如，简单的DDC预调质器将卖约60000美元，而HIP型将花费约150000美元。

上述的DDC和HIP预调质器通常设计成用于每小时10吨及以上的高通过量挤压系统。然而，初级挤压系统的容量低得多(例如，每小时4吨)。这些较小系统通常因系统的总成本太高而不设有上述预调质器。因此，在这些低能力系统中，已经习惯使用非常简单的、单轴搅拌机代替预调质器。这些搅拌器因相对便宜而不能有效提供下游挤压所要求的湿度和糊化度。这些单元主要由于它们具有非常低的生产停留时间的事实而通常是低于15％的糊化度。过去已知的是装备搅拌器和具有内部挡板或类似结构的低容易预调质器以尽力实现更高的停留时间。这些权宜之计取得仅有限的成功，但此外产生产品堆积的区域，从而需要经常清扫。

因此本领域中有对有效、低成本预调质器的需求，该调质器可实现通常与更复杂饲料处理系统一起使用的更高容量调质器的湿度和糊化度特性。

发明内容

本发明克服以上概述的问题并提供可操作地使饲料原料在诸如挤压机或制粒机中的下游处理之前湿润的预调质器。通常来说，本发明的预调质器包括具有入口和相对出口的细长外壳，外壳具有靠近入口的较大直径端部和靠近出口的较小直径端部，而锥形壁部分在外壳端部之间。至少一根细长的、可轴向转动的轴沿外壳的长度延伸并具有多个由轴支承的轴向间隔开、向外延伸的混合件且每个混合件具有远离轴的外边缘。混合件的间隔开的外边缘沿外壳锥形部分的长度协配地限定锥形。

较佳的形式中，预调质器仅装配有单个轴且该轴与驱动器联接使轴以从约400-900rpm、更佳地是从约600-850rpm的速度转动。另外，外壳壁横截面基本上是圆形且其整个长度以从约2-9°的角度、更佳的是从4-8°逐渐成锥形。外壳有利地具有从约3-8、更佳地是从约4-7的L/D比，其中L是外壳端部之间的外壳长度，而D是外壳较大直径端部的直径。