<Desc/Clms Page number 1>
INRICHTING EN WERKWIJZE VOOR HET POFFEN VAN GRANEN De uitvinding heeft betrekking op de produktie van geëxpandeerde voedingsprodukten van het type gepofte granen gekozen uit tarwe, rijst, maïs en andere geschikte graansoorten.
Deze lichte korrelige produkten worden thans in massa geconsumeerd als ontbijtgranen en dgl., maar vinden ook toepassing als dierenvoeder.
Meer bepaald heeft de uitvinding betrekking op een ingenieus verbeterde en sterk vereenvoudigde pofinrichting van het type pofkanon ("puffing gun"), inclusief een aangepaste werkwijze voor de bereiding van gepofte granen met behulp van genoemde inrichting.
De bereiding van gepofte granen omvat in essentie een explosief proces waarbij een hoeveelheid granen eerst in een verwarmde drukkamer gedurende een welbepaalde tijd op een gewenste hoge temperatuur en gasdruk worden gehouden, en vervolgens aan een explosieve expansie worden onderworpen ("shot") door de plotse drukverlaging bij het openen van de kamer, waarbij de graanmassa krachtig naar buiten wordt geslingerd in een opvangcontainer.
De nodige drukopbouw in de verwarmde afgesloten ruimte gebeurt ofwel door natuurlijke drukopbouw wegens stoomvorming van het vocht aanwezig in het verhitte graanmateriaal, ofwel door toevoer van stoom van buitenaf, ofwel door een combinatie van beide maatregelen.
De klassieke inrichting voor de uitvoering van genoemd proces is een zogenaamd pofkanon. Dit is een cilindervormige, langwerpige trommel van zeer stevige constructie, die horizontaal is opgesteld en voorzien van een aandrijving om de trommel rond zijn horizontale lengteas in rotatie te brengen. Verder is de trommel uitgerust met een uitwendig verwarmingssysteem, gewoonlijk gasbranders die onder en/of rond de trommel zijn geplaatst, ofwel een verwarmingsoven die de draaiende trommel omsluit. Aan het voeding-en expansieuiteinde is het pofkanon voorzien van een solied deksel dat snel kan geopend worden, terwijl aan het tegenoverliggende gesloten uiteinde de toevoerleiding voor drukgas aangekoppeld is (gewoonlijk stoom).
Deze klassieke pofkanonconstructie, bekend uit o. m. het U. S. Warren patent no 2116212, is weliswaar in diverse aspekten verbeterd geworden, zie b. v. US-A- 2809576 en EP-A-0274358 (om de efficientie, de produktiviteit en de bedrijfszekerheid te verhogen), doch blijft niettemin belangrijke nadelen vertonen :
- In mechanisch opzicht is het pofkanon, gezien de nodige bedrijfszekerheid en alle bijkomende hulpmiddelen (aandrijving, rotatie, verwarming... ) een zeer omslachtige en zware constructie die weinig voor kanonvergroting (meer graanlading en produktie per schot) vatbaar is wegens de daarmee gepaard gaande sterk stijgende constructiekosten.
<Desc/Clms Page number 2>
- Het roteren van de zware trommel, nodig om het verschroeien van de granen tegen de trommelwand tijdens de opwarming te vermijden en ook om de thermische uniformiteit te verhogen, vereist een gecompliceerd, schokvast aandrijfsysteem met allerlei constructieve aanpassingen voor o.
m. de druktoevoer aan een trommel in rotatie, een trommelverwarmingssysteem, een kantelsysteem om de trommel schuin of rechtop te zetten om de graantoevoer te vergemakkelijken en/of de gepofte granen vollediger te evacueren enz...
- De twee verwarmingssystemen die kunnen toegepast worden om een draaiende trommel uitwendig te verwarmen, nl. gasbranders of een oveninstallatie waarbinnen de trommel roterend is opgesteld, hebben vele nadelen. Een oveninstallatie leidt tot een dure, plaatsrovende en moeilijk toegankelijke inrichtingen. De verwarming door middel van gasbranders is thermisch weinig efficiënt, verwarmt de omgeving en vereist een afzuigsysteem voor de verbrandingsgassen. Bovendien is de temperatuur moeilijk te regelen, en ongelijkmatige opwarming die gepaard gaat met plaatselijke oververhitting en verschroeien van de granen, is niet uit te sluiten.
Verder stelt de aanwezigheid van een direkte vlam in de nabijheid van ontvlambaar materiaal (graan, gepoft graan, graanstof) speciale veiligheidsproblemen.
Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een nieuwsoortige inrichting die bovengenoemde nadelen grotendeels elimineert en die de courante technische en operationele problemen die eigen zijn aan conventionele pofinrichtingen en aan de klassieke methodes voor het poffen van granen, op een elegante manier oplost.
Bijkomende oogmerken en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving, de figuren en de conclusies.
Volgens een hoofdaspekt van de uitvinding wordt voorzien in een inrichting die gekenmekt is door buisvormige trommel die vast is opgesteld op een dragend onderstel en voorzien van een draaibare cylindervormige binnenwand die nauw aansluit aan de binnewand van de vaste trommel. De binnentrommel, die in vergelijking met de vaste trommel van een veel lichtere constructie kan zijn, wordt aangedreven door een aandrijfas die bij voorkeur door het gesloten eindvlak van de vaste trommel is gevoerd.
De verwarming van de trommel geschiedt door middel van verwarmingselementen die rond en/of op de vaste trommel zijn geplaatst, bij voorkeur elektrische verwarmingskragen of-schalen die in de vorm van opeenvolgende ringvormige elementen op de trommel bevestigd zijn en deze volledig inkapselen en ook thermisch isoleren.
Aldus wordt de trommel efficiënt opgewarmd door direkte conductie en straling van de elektrische verwarmingskragen naar en doorheen de trommelwand terwijl de thermische verliezen miniem zijn.
In een bijzonder voordelige uitvoeringswijze volgens de uitvinding is de toevoer van de granen constructief gecombineerd met de aandrijving van de draaibare binnenwand in een ruimte gelegen aan het afgesloten uiteinde van de
<Desc/Clms Page number 3>
vaste trommel, die aldus verdeeld wordt in een voorkamer en een eigenlijke pofkamer.
Hiertoe is op de aandrijfas van de binnentrommel een voedingsschroef (Archimedesschroef) gemonteerd, nl. tussen het gesloten uiteinde van de vaste trommel en het frontvlak van de aangedreven binnencylinder, tussen welke vlakken aldus een voedingskamer wordt gevormd waarin het graan van buiten aangevoerd wordt, bij voorkeur via een vertikaal geplaatste aanvoerleiding die uitmondt in genoemde voorkamer. Op die manier kan het graan eenvoudig door zwaartekracht vanuit een voedingstrechter in de trommel toegevoerd worden.
Tussen de voedingstrechter en haar onderste inlaatopening is de aanvoerleiding voorzien van een doseer-en doorvoersas gecombineerd met een geschikte afsluitklep, bv. een bolklep of sterklep, die de gewenste graantoevoer regelt en in gesloten stand het onderste gedeelte van de aanvoerleiding, die direkt in verbinding staat met de poftrommel, hermetisch afsluit. Het drukgas wordt eveneens in de voorkamer binnengelaten, bij voorkeur via een leiding die uitmondt in het onderste deel ven genoemde graantoevoerleiding.
Het zal duidelijk zijn dat het innovatief bouwconcept volgens de uitvinding leidt tot een compacte en mechanisch sterk vereenvoudigde pofinrichting, waarvan tevens de werking en de bedrijfszekerheid gevoelig verbeterd worden. Verdere technische kenmerken en uitvoeringsvarianten van de uitvinding zijn in de volgende ondergeschikte conclusies gedefinieerd.
De uitvinding zal in haar diverse aspecten worden toegelicht aan de hand van de tekeningen die hieronder beschreven worden.
Fig 1 geeft schematisch een totaalbeeld van een pofinrichting volgens de uitvinding weer.
Fig 2 stelt een poftrommel met aangepaste voedingsinrichting voor Fig 3 toont een uitvoeringsdetail van de aansluiting tussen de draaibare binnencylinder en het afsluitdeksel van de poftrommel Fig 4 geeft de drukgastoevoer weer en de regeling ervan.
Fig 5a toont de lagering van de aandrijfas voor de binnentrommel Fig 5b toont een variante voor de uitvoering van de aslagering Fig 6 geeft een uitvoering weer van een dempmechanisme voor het afsluitdeksel De pofinrichting weergegeven in fig. 1 omvat een horizontale buitentrommel 1, vast bevestigd op een dragend onderstel 13. Binnen de vaste trommel is een draaibare binnentrommel aangebracht die in rotatie wordt gebracht door een as 4. Deze as is via een centrale boring en dichting 11 door het gesloten eindvlak van buitentrommel 1 gevoerd en verbonden met de binnentrommel. De
<Desc/Clms Page number 4>
aandrijving van de in 15 en 16 goed ondersteunde en gelagerde as 4 gebeurt door middel van een motorreductor 8 en aandrijfketting 10 via kettingwielen 9.
Het ander uiteinde van de trommel is voorzien van een afsluitdeksel 3 met dichting 7 om de pofruimte l'in bedrijf drukdicht te houden.
Het deksel 3 is bevestigd op een draaibare arm 5 die in 5'scharnierend met het frame 13 verbonden is. Een scharnierende hefboomstang op bovenarm 6 (in 6'draaibaar met frameplaat 13'verbonden) wordt door vijzel 17 krachtig tegen dekselarm 5 gedrukt.
Rond de buitentrommel zijn ringvormige verwarmingselementen 12 aangebracht die de buitenomtrek van de trommel volledig kunnen omsluiten. Het onderstel 13 kan zonodig met een kipmechanisme worden uitgerust om trommel 1 in schuine of vertikale stand te brengen (niet weergegeven). De toevoerleiding 14 kan zowel voor toevoer van drukgas als voor de graanvoeding gebruikt worden. Indien de binnetrommel tot het gesloten uiteinde van de binnetrommel reikt, is het evenwel aanbevolen de graanlading toe te voeren via het geopende uiteinde van de trommel, als het deksel 3 naar beneden is geklapt.
Een voorkeursuitvoering van een pofinrichting volgens de uitvinding is weergegeven in fig. 2. Hier is het binnenste van de poftrommel verdeeld in 2 delen : een eigenlijke pofkamer A waar de binnentrommel 2 mee overeenstemt, en een voorkamer (voedingsruimte) B waar de graanaanvoerleiding 14 in uitmondt. De doorvoer van de graanmassa naar de pofkamer A wordt verwezenlijkt door middel van een transportschroef (Archimedes) 21 die op de aandrijfas 4 van de roterende binnentrommel is bevestigd. Bij voorkeur is de binnentrommel vastgemaakt (gelast) op de buitenomtrek 22 van het inwaarts gerichte transportschroefuiteinde. De drukgastoevoer (meestal verhitte stoom) geschiedt via leiding 22.
De binnentrommel is aan de binnekant bij voorkeur voorzien van longitudinale, evenwijdige richels 23 waardoor de granen gedurende de rotatie hoger meegenomen en intensiever gekeerd en gemengd worden om aldus een efficiëntere en homogenere verwarming te bewerkstelligen gedurende de opwarming en de drukbehandeling.
De graantoevoer vanuit trechter 18 via aanvoerleiding 14 naar de voorkamer B wordt geregeld via een bolklepdoorvoerorgaan 20, waarvan de bolklep pneumatisch bediend wordt. De draaiende binnentrommel zorgt er dus voor dat de graanmassa in beweging blijft en op gelijkmatige temperatuur gebracht en gehouden wordt zonder de mechanische en operationele nadelen te hebben van een conventioneel pofkanon dat in zijn geheel in omwenteling wordt gebracht.
In fig. 3 wordt een constructief detailelement weergegeven van het uiteinde van de binnentrommel. Het naar binnen gebogen gedeelte 25 gaat bij het afsluiten van de poftrommel met deksel 3 (cfr. dichting 7) bijna tegen de dekselbinnenkant 24 aansluiten, zodat hoogstens een nauwe spleet ontstaat waar geen graankorrels doorheen kunnen. Op die manier wordt vermeden dat graankorrels zich nestelen tussen de binnen-en buitentrommel.
Fig. 4 toont de gas-of stoomtoevoer naar de poftrommel 1, in dit geval naar voorkamer B. Op aanvoerleiding 22 bevindt zich een pneumatische afsluiter 26
<Desc/Clms Page number 5>
die automatisch in werking treedt om op een welbepaald tijdstip gedurende een gegeven tijdsduur een gewenste hoeveelheid gas of stoom onder welbepaalde druk in de met graan gevulde poftrommel te leiden. Op deze leiding zijn eveneens een manometer 27, een pressiostaat 28 en een overdrukveiligheidsklep 29 aangebracht.
De aandrijfas 4 waarop de graantransportschroef 21 en binnentrommel 2 bevestigd zijn, is onderhevig aan grote en wisselende belastingen, met name een hoge schokbelasting bij de explosieve expansie van de granen ('puffing shot').
Om een stabiele en constante as-positie te verzekeren, en vooral om te beletten dat de as bij het openen van het deksel naar achter wordt gedrukt wegens de enorme reactiekracht van de pofexplosie, is de aslagering uitgerust (zie fig. 5) met een kegellager 31 ter hoogte van de buitenste asondersteuning 16, en verder met radiale steunlagers 15 voorzien van een konische trekbus 30.
Door deze inklemming kan de as 4 zich dus evenmin naar rechts (vooruit) verplaatsen.
Fig. 6 geeft een dempingsmechanisme weer waarmee het afsluitdeksel is uitgerust om de hoge kinetische energie op te nemen welke het deksel meekrijgt van de pofexplosie bij het openen van de poftrommel. Immers, op dat ogenblik wordt het deksel 3 met scharnierende steunarm 5 krachtig naar beneden geslagen. Het dempingsmechanisme omvat een stootstang 32 met rubberkop die geplaatst is beneden scharnieras 5'van dekselarm 5 en glijdend geleid wordt door een glijbus 33 voorzien in chassiselement 34 waarmee steunarm 5 scharnierend verbonden is. Het achterste uiteinde 35 van stootstang 33 is voorzien van een veer 36 en wordt afgeremd door een hydraulische demper 37.
Fig. 7 geeft een bijkomend technisch kenmerk van het afsluitdeksel, nl. een systeem om het zware deksel na de pofoperatie automatisch weer in zijn vertikale afsluitpositie te brengen. Hiertoe is dekselsteunarm 5 uitgerust met een tandwiel 38 dat vast gemonteerd is op scharnieras 39 van arm 5.
Dit tandwiel grijpt in een onderliggende tandheugel 40 die als slede glijdt in een tandheugelgeleiding 41 en bekrachtigd wordt door een drukcilinder 42.
Wanneer de cilinder in werking treedt, wordt de tandheugel naar rechts verplaatst waardoor het ingrijpende tandwiel in tegenuurwijzerszin beweegt en aldus de hiermee vast verbonden dekseldraagarm 5 naar boven draait om het deksel tegen de poftrommel te brengen. Wanneer het deksel zich in afsluitpositie bevindt, wordt bovenstang 6 (zie fig. 1) door aandrukcilinder 17 bekrachtigd zodat deksel 3 via steunarm 5 hermetisch afsluitend tegen poftrommel 1 wordt geklemd en gehouden.
Nadat het deksel is gesloten en vastgeklemd, trekt cilinder 42 zich terug zodat de steunarm 5 met tandheugel ongehinderd draaiend naar achter en naar beneden kan bewegen bij het openen van de poftrommel en de pofexplosie.
Genoemde afsluit- en openingsmechanismen voor het deksel worden automatisch in werking gesteld met behulp van een aangepast machinebesturingssysteem (programma) dat ook de andere operationele stappen (stoomtoevoer en dgl.) controleert.
<Desc/Clms Page number 6>
De parameters temperatuur, druk en tijd zijn naast de aard van het uitgangsmateriaal (graansoort, vochtgehalte, zetmeelstructuur, oppervlaktetoestand/pel.. ) bepalend voor het pofresultaat (uniformiteit en volledigheid der korrelexpansie). De meest geschikte pofcondities dienen dus voor elk graantype empirisch vastgesteld te worden.
De pofinrichting volgens de uitvinding is geschikt voor de bereiding van gepofte granen uit alle expandeerbare graanmaterialen.
Wegens de aanzienlijke mechanische en operationele verbeteringen eigen aan het
EMI6.1
nieuwe concept kan de totale cyclustijd per pofschot t. conventionele pofkanonnen beduidend verminderd worden, en dit o. door de automatische o. v.geintegreerde voeding, de efficiëntere opwarming, de aangepaste afsluitdekselmechanismen en de flexibele machinebesturingen.
Het zal dus duidelijk zijn dat de nieuwe pofinrichting de produktiecapaciteit van bestaande, veel zwaardere en complexere inrichtingen met vergelijkbare trommelinhoud, in ruime mate overtreft.
Vanzelfsprekend kan de cyclustijd verder ingekort worden door de nodige "in situ"opwarmingstijd te verminderen, bv. door de toegevoerde granen eerst voor te verwarmen. Deze mogelijkheid is eenvoudig toepasbaar op en integreerbaar in de pofinrichting volgens de uitvinding, vooral omdat het systeem de automatische graantoevoer naar een voorkamer een dergelijke aanpassing constructief aantrekkelijker maakt. Zo kan bv. de aabvoerleiding, bij voorkeur in het onderste gedeelte, uitgerust worden met een warmteuitwisselingselement waarbij een dwarse stroming van hete lucht of stoom de toegevoerde granen voorverhit.
Ook kan bv. de transportschroef in de voorkamer met oververhitte stoom op voldoende hoge temperatuur gebracht worden zodat de granen tijdens het transport door het direkte contact met de schroef voorverwarmd in de eigenlijke pofkamer terecht komen.
In een praktische proef werden de granen voorverwarmd tot een temperatuur van 140 à 160 C. Het graanmateriaal werd vervolgens in de pofruimte van de roterende binnentrommel gebracht die op een temperatuur van 250 à 3000 C werd gehouden.
Na een bepaalde rotatietijd werd oververhitte stoom (ca. 300 OC) toegevoerd zodat de druk in de poftrommel steeg tot 11 à 12 bar.
De stoomtoevoer werd afgesloten en de druk in de verwarmde gevulde pofkamer steeg verder tot 13 ä 14 bar. Nadat een gewenste druk was bereikt werd het deksel geopend en de graanmassa werd explosief naar buiten geslingerd. De kwaliteit van het gepofte graan was onberispelijk (afval minder dan 5%). De hoeveelheid gepoft produkt, bereid in deze omstandigheden, bedroeg ongeveer 100 kg per shot of een gemiddelde totale cyclustijd van 3 minuten (4 tot 7 minuten met een traditionele inrichting). De aanzienlijke tijdsbesparing is het resultaat van efficiëntere opwarming en snellere deelstappen (voeden, stoombehandelen, enz... ) die mogelijk gemaakt worden door de efficiëntere, automatisch gestuurde pofinrichting volgens de uitvinding.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to the production of expanded food products of the puffed cereals type selected from wheat, rice, maize and other suitable cereals.
These light granular products are now consumed in bulk as breakfast cereals and the like, but are also used as animal feed.
More particularly, the invention relates to an ingeniously improved and greatly simplified puffing gun type ("puffing gun"), including a modified process for the preparation of puffed grains using said device.
The preparation of puffed grains essentially involves an explosive process in which an amount of grains are first held in a heated pressure chamber at a desired high temperature and gas pressure for a specified period of time, and then subject to an explosive expansion ("shot"). pressure drop when opening the chamber, with the grain mass being thrown out forcefully into a collection container.
The necessary pressure build-up in the heated enclosed space occurs either by natural pressure build-up due to steam formation of the moisture present in the heated grain material, or by supplying steam from the outside, or by a combination of both measures.
The classic device for carrying out said process is a so-called pop gun. This is a cylindrical, elongated drum of very sturdy construction, which is arranged horizontally and provided with a drive to rotate the drum around its horizontal longitudinal axis. Furthermore, the drum is equipped with an external heating system, usually gas burners placed under and / or around the drum, or a heating oven enclosing the rotating drum. At the feed and expansion end, the pop gun is equipped with a solid lid that can be opened quickly, while at the opposite closed end the pressure gas supply line is connected (usually steam).
Although this classic puff cannon construction, known from, among others, the U. S. Warren patent no. 2116212, has been improved in various aspects, see b. v. US-A-2809576 and EP-A-0274358 (to increase efficiency, productivity and reliability), nevertheless continues to have significant drawbacks:
- From a mechanical point of view, given the necessary operational reliability and all additional tools (drive, rotation, heating ...), the puff gun is a very cumbersome and heavy construction that is less susceptible to gun enlargement (more grain loading and production per shot) because of the associated sharply rising construction costs.
<Desc / Clms Page number 2>
- Rotating the heavy drum, necessary to avoid the scorching of the grains against the drum wall during warming and also to increase thermal uniformity, requires a complicated, shock-resistant drive system with all kinds of constructional modifications for o.
m. the pressure supply to a rotating drum, a drum heating system, a tilting system to tilt or straighten the drum to facilitate grain feeding and / or to evacuate the puffed grains more completely ...
- The two heating systems that can be used to externally heat a rotating drum, namely gas burners or an oven installation in which the drum is rotatably mounted, have many drawbacks. An oven installation leads to expensive, space-consuming and difficult to access devices. The heating by means of gas burners is thermally inefficient, heats the environment and requires an exhaust system for the combustion gases. In addition, the temperature is difficult to control, and uneven heating associated with local overheating and scorching of the grains cannot be ruled out.
Furthermore, the presence of a direct flame in the vicinity of flammable material (grain, puffed grain, grain dust) poses special safety problems.
The object of the invention is to provide a novel device which largely eliminates the above drawbacks and which elegantly solves the current technical and operational problems inherent in conventional puffing devices and the classic methods of puffing grains.
Additional objects and advantages of the invention will become apparent from the following description, the figures and the claims.
According to a main aspect of the invention, an apparatus is provided which is characterized by a tubular drum fixedly mounted on a supporting base and provided with a rotatable cylindrical inner wall which closely adjoins the inner wall of the fixed drum. The inner drum, which may be of a much lighter construction compared to the fixed drum, is driven by a drive shaft which is preferably passed through the closed end face of the fixed drum.
The heating of the drum is effected by means of heating elements placed around and / or on the fixed drum, preferably electric heating collars or shells which are mounted on the drum in the form of successive annular elements and completely encapsulate them and also thermally insulate .
Thus, the drum is efficiently heated by direct conduction and radiation from the electric heating collars to and through the drum wall while the thermal losses are minimal.
In a particularly advantageous embodiment according to the invention, the supply of the grains is structurally combined with the drive of the rotatable inner wall in a space located at the closed end of the
<Desc / Clms Page number 3>
solid drum, which is thus divided into an antechamber and an actual puff chamber.
For this purpose, a feeding screw (Archimedean screw) is mounted on the drive shaft of the inner drum, i.e. between the closed end of the fixed drum and the front face of the driven inner cylinder, between which surfaces a feeding chamber is thus formed in which the grain is supplied from the outside, at preferably via a vertically placed supply line which opens into said pre-chamber. In this way, the grain can easily be fed by gravity from a feed hopper into the drum.
Between the feed hopper and its lower inlet opening, the feed line is equipped with a metering and feed shaft combined with a suitable shut-off valve, e.g. a globe valve or star valve, which regulates the desired grain feed and, in closed position, the lower part of the feed line, which is directly connected stands with the puff drum, hermetically sealed. The pressurized gas is also introduced into the pre-chamber, preferably through a conduit opening into the bottom part of said grain supply conduit.
It will be clear that the innovative construction concept according to the invention results in a compact and mechanically greatly simplified puffing device, the functioning and reliability of which are also considerably improved. Further technical features and embodiments of the invention are defined in the following minor claims.
The invention will be explained in its various aspects with reference to the drawings described below.
Fig. 1 schematically shows an overall view of a puffing device according to the invention.
Fig. 2 represents a puff drum with adapted feed device. Fig. 3 shows an embodiment detail of the connection between the rotatable inner cylinder and the sealing cover of the puff drum. Fig. 4 shows the pressure gas supply and its control.
Fig. 5a shows the bearing of the drive shaft for the inner drum. Fig. 5b shows a variant for the embodiment of the shaft bearing. Fig. 6 shows an embodiment of a damping mechanism for the closing cover. The puff device shown in Fig. 1 comprises a horizontal outer drum 1, fixed on a supporting chassis 13. Inside the fixed drum is a rotatable inner drum which is rotated by a shaft 4. This shaft is passed through a closed bore and seal 11 through the closed end face of outer drum 1 and connected to the inner drum. The
<Desc / Clms Page number 4>
The shaft 4, well supported and mounted in 15 and 16, is driven by a geared motor 8 and drive chain 10 via sprockets 9.
The other end of the drum is provided with a sealing cover 3 with seal 7 to keep the puff space 1 pressure-tight in operation.
The cover 3 is mounted on a rotatable arm 5 which is hingedly connected to the frame 13. A hinged lever rod on upper arm 6 (rotatable in 6 'with frame plate 13') is pressed firmly against cover arm 5 by screw 17.
Around the outer drum, annular heating elements 12 are provided which can completely enclose the outer circumference of the drum. The chassis 13 can, if necessary, be equipped with a tilting mechanism to bring the drum 1 into an inclined or vertical position (not shown). The supply line 14 can be used for supply of compressed gas as well as for the grain feed. However, if the inner drum reaches to the closed end of the inner drum, it is recommended to feed the grain load through the open end of the drum when the lid 3 is folded down.
A preferred embodiment of a puffing device according to the invention is shown in fig. 2. Here the interior of the puffing drum is divided into 2 parts: an actual puffing chamber A with which the inner drum 2 corresponds, and an antechamber (feeding space) B with the grain supply line 14 in flows out. The passage of the grain mass to the puffing chamber A is effected by means of a transport screw (Archimedes) 21 which is mounted on the drive shaft 4 of the rotating inner drum. Preferably, the inner drum is secured (welded) to the outer periphery 22 of the inwardly facing screw conveyor end. The pressure gas supply (usually heated steam) is supplied via line 22.
The inner drum is preferably provided on the inner side with longitudinal, parallel ridges 23 through which the grains are carried higher during the rotation and are turned more intensively and mixed so as to achieve a more efficient and homogeneous heating during the heating and the pressure treatment.
The grain feed from hopper 18 via supply line 14 to the pre-chamber B is controlled via a globe valve feeder 20, the globe valve of which is pneumatically operated. The rotating inner drum thus ensures that the grain mass remains in motion and is brought to an even temperature and kept without the mechanical and operational disadvantages of a conventional puff gun being completely revolved.
Fig. 3 shows a structural detail element of the end of the inner drum. When the puff drum with lid 3 (cf. seal 7) is closed, the inwardly bent portion 25 almost adjoins the lid inside 24, so that at most a narrow gap is created through which no grains of grain can pass. This prevents cereal grains from settling between the inner and outer drums.
Fig. 4 shows the gas or steam supply to the puff drum 1, in this case to antechamber B. On supply line 22 there is a pneumatic valve 26
<Desc / Clms Page number 5>
which automatically operates to direct a desired amount of gas or steam into the puff drum filled with grain at a specified time for a given period of time. A pressure gauge 27, a pressure switch 28 and an overpressure safety valve 29 are also mounted on this line.
The drive shaft 4 on which the grain conveying screw 21 and inner drum 2 are mounted is subject to large and varying loads, in particular a high shock load during the explosive expansion of the grains ('puffing shot').
In order to ensure a stable and constant shaft position, and especially to prevent the shaft from being pushed backwards when opening the lid due to the enormous reaction force of the puff explosion, the shaft bearing (see fig. 5) is equipped with a tapered bearing 31 at the level of the outer shaft support 16, and further with radial support bearings 15 provided with a conical pull sleeve 30.
As a result of this clamping, the shaft 4 cannot move to the right (forward) either.
Fig. 6 shows a damping mechanism with which the closure lid is equipped to absorb the high kinetic energy that the lid receives from the puff explosion when the puff drum is opened. After all, at that moment the cover 3 with hinged support arm 5 is knocked down forcefully. The damping mechanism includes a rubber head thrust rod 32 positioned below pivot axis 5 'of lid arm 5 and slidably guided through a sliding sleeve 33 provided in chassis member 34 to which support arm 5 is pivotally connected. The rear end 35 of push rod 33 is provided with a spring 36 and is braked by a hydraulic damper 37.
Fig. 7 shows an additional technical characteristic of the closing lid, namely a system for automatically returning the heavy lid to its vertical closing position after the puffing operation. For this purpose lid support arm 5 is equipped with a gear wheel 38 which is fixedly mounted on pivot shaft 39 of arm 5.
This gear meshes with an underlying rack 40 which slides as a slide in a rack guide 41 and is actuated by a pressure cylinder 42.
When the cylinder is actuated, the rack is moved to the right, causing the engaging gear to move counterclockwise and thus rotate the lid support arm 5 connected thereto to bring the cover against the puff drum. When the lid is in the closing position, the top rod 6 (see Fig. 1) is actuated by the pressure cylinder 17 so that the lid 3 is hermetically clamped against the puff drum 1 via the supporting arm 5.
After the lid is closed and clamped, cylinder 42 retracts so that the rack support arm 5 can freely rotate back and down when the puff drum and puff explosion is opened.
Said lid closing and opening mechanisms are actuated automatically using an adapted machine control system (program) which also controls the other operational steps (steam supply and the like).
<Desc / Clms Page number 6>
In addition to the nature of the starting material (grain type, moisture content, starch structure, surface condition / peel, etc.), the parameters temperature, pressure and time determine the popping result (uniformity and completeness of grain expansion). The most suitable puffing conditions must therefore be determined empirically for each grain type.
The puffing device according to the invention is suitable for preparing puffed grains from all expandable grain materials.
Due to the significant mechanical and operational improvements inherent to it
EMI6.1
new concept can increase the total cycle time per puff shot t. Conventional pop guns are significantly reduced, partly due to the automatic integrated power supply, the more efficient heating, the adapted sealing cover mechanisms and the flexible machine controls.
It will therefore be clear that the new puffing device greatly exceeds the production capacity of existing, much heavier and more complex devices with comparable drum contents.
Of course, the cycle time can be further shortened by reducing the necessary "in situ" heating time, eg by preheating the supplied grains. This possibility is easily applicable to and can be integrated into the puffing device according to the invention, especially because the system makes the automatic grain supply to an antechamber more structurally attractive. For example, the supply pipe, preferably in the lower part, can be equipped with a heat exchange element in which a transverse flow of hot air or steam preheats the supplied grains.
For example, the transport screw in the pre-chamber with superheated steam can also be brought to a sufficiently high temperature so that the grains end up in the actual puffing chamber during transport, due to the direct contact with the screw.
In a practical test, the grains were preheated to a temperature of 140 to 160 ° C. The grain material was then introduced into the puffing space of the rotating inner drum, which was kept at a temperature of 250 to 3000 ° C.
After a certain rotation time, superheated steam (approx. 300 OC) was added so that the pressure in the puff drum rose to 11 to 12 bar.
The steam supply was shut off and the pressure in the heated filled puffing chamber further increased to 13-14 bar. After a desired pressure was reached, the lid was opened and the grain mass was ejected explosively. The quality of the popped grain was impeccable (waste less than 5%). The amount of puffed product prepared under these conditions was about 100 kg per shot or an average total cycle time of 3 minutes (4 to 7 minutes with a traditional device). The considerable time savings are the result of more efficient heating and faster partial steps (feeding, steam treatment, etc.) that are made possible by the more efficient, automatically controlled puffing device according to the invention.