阅读说明：本技术 旋转头挤出机、挤出方法和挤出产品 (Rotating head extruder, extrusion method and extruded product ) 是由 乔治·C·莫拉莱斯-阿尔瓦雷斯 V·N·莫含·姚 于 2018-04-26 设计创作，主要内容包括：一种改进的旋转头挤出机,其结合了包括有多于一个的螺旋钻的螺旋钻系统,以产生密度在约3.0lbs/cu ft至约6.0lbs/cu ft范围内的非对称的基本上圆柱形的挤出产品。可以成功地将各种各样的细颗粒(例如粉状物和粉末)引入旋转头挤出机中并在旋转头挤出机内输送到模具组件中,其中物料被烹制以形成具有不规则不对称形状的硬且致密的挤出苛奈。在螺旋钻的下游端的过渡件允许到模具组件的连续均匀的流动,在模具组件中进行烹制。通过使用所述设备,可以对除了通常使用的玉米粉以外的原物料进行生产,同时保持不规则挤出产品的所期望的堆积密度、质地和脆性。(An improved rotary head extruder incorporating an auger system including more than one auger to produce an asymmetric substantially cylindrical extruded product having a density in the range of about 3.0lbs/cu ft to about 6.0lbs/cu ft. A wide variety of fine particles (e.g., powders and dusts) can be successfully introduced into a rotary head extruder and conveyed within the rotary head extruder to a die assembly where the material is cooked to form a hard and dense extrusion die having an irregular asymmetric shape. A transition at the downstream end of the auger allows continuous uniform flow to the die assembly where cooking takes place. By using the apparatus, raw materials other than the commonly used corn flour can be produced while maintaining the desired bulk density, texture and friability of the irregularly extruded product.)

旋转头挤出机、挤出方法和挤出产品

相关申请的交叉引用

本申请是于2014年11月11日提交的序列号为14/538,532的美国申请的部分继续申请，该美国申请所披露的内容通过引用以其全文并入本文。

发明背景

技术领域

本发明总体上涉及一种改进的旋转头挤出机，其用于加入以其他方式难以包括在某些旋转挤出的苛奈(collet)中的原料，所述旋转挤出的苛奈在行业中被称为不规则苛奈。

相关领域的描述

在不规则苛奈(random collet)产品的形成过程中，由于旋转头挤出机的局限性，加入除基本均匀的玉米粉(即颗粒尺寸相似的玉米粉)或精制粉以外的原料已经被证明是困难的。图1描绘了广受欢迎的玉米苛奈，已知为不规则玉米苛奈2，该苛奈是由旋转头挤出机来生产的。不规则玉米苛奈2包括独特的扭曲(“不规则”)的形状和突起以及非常理想的脆性质地，这种脆性质地只能利用旋转头挤出机来产生。目前业界普遍接受的事实是这种类型的挤出机不能处理类似于粉状物的物料或非精制的颗粒物料。因此，用于不规则苛奈的挤出机配方仅包括玉米渣或玉米粉以及水，以形成图1中的苛奈2。虽然可以加入一些其他原料来稍微改变直接膨胀的产品，然而到目前为止，这些数量还不足以显著改变不规则苛奈产品的种类或口味。此外，将小颗粒物料(如粉状物或粉末)引入到连续的不规则挤出生产线中通常会导致堵塞和停产。因此，需要一个能够连续处理另外的配方以进行连续批量生产的旋转头挤出机。特别地，特别期望的是将除玉米粉以外的原料引入到旋转头挤出机中并且同时效仿不规则玉米苛奈2的吸引人的特性，这些特性也即口味、外观、致密度和口感(或质地)。这种非玉米的不规则苛奈产品应仿效传统生产的基于玉米的保质期稳定的和即食的不规则苛奈的感官特性(包括口感和质地)。

发明内容

一种改进的旋转头挤出机，其用多于一个的螺旋钻取代了通常使用的单个螺旋钻，以便对不规则挤出产品进行持续生产和实现高吞吐率。多于一个的螺杆或螺旋钻被装在旋转头挤出机的单个料桶内。单个料桶的下游的过渡件确保了到下游定子的输送是连续和均匀的，确保了进入到挤出机的料桶中用于挤出的物料的适当流动。定子是围绕单个料桶的下游的内部部分的输出端的固定盘。转子(或可旋转盘)设置在定子的下游。所述可旋转盘可以包括多个指部(finger)，所述多个指部围绕位于模具间隙内的突出的鼻锥，所述模具间隙位于所述定子和所述转子之间。

将旋转头挤出机的旋转模系统与本文所述的螺旋钻或螺旋钻系统一起使用进行挤出，允许将各种细颗粒尺寸和宽范围颗粒尺寸分布的原料组合物成功地引入旋转头挤出机并且在旋转头挤出机内将其输送到模具组件中，在该模具组件中，物料被烹制以形成各种各样的不规则挤出产品。

所述不规则挤出的产品除了典型使用的玉米粉配方外，还包含具有各种原料成分的配方，同时保持所期望的仅由玉米制成的不规则挤出的苛奈产品的堆积密度、质地以及松脆(crunch)。本领域技术人员将了解到本发明的其他益处和优点。

附图说明

被认为是本发明的特性的新颖的特征在所附权利要求中进行了阐述。然而，本发明本身及其使用模式、进一步的目的和优点将通过参考以下结合附图阅读的说明性实施例的详细说明而得到最好的理解，附图中：

图1描绘了行业中已知的典型的不规则玉米苛奈。

图2描绘了在生产苛奈过程中使用的现有技术的旋转头挤出机的透视图。

图3A描绘了图2所描绘的旋转头挤出机的主要工作部件的特写视图。

图3B描绘了图2所描绘的挤出机的主要工作部件的细节截面视图。

图4描绘了改进的旋转头挤出机的一个实施例的分解视图。

图5A描绘了组装的改进的挤出机的一个实施例的顶视图。

图5B描绘了改进的旋转头挤出机中的螺旋钻系统的一个实施例的部分截面侧视图。

图6A描绘了本文所描述的一个实施例中的螺旋钻的下游端的前视图。

图6B描绘了过渡件的一个实施例的下游端的透视图。

图7描绘了本文所描述的挤出机的另一个实施例。

图8描绘了包含有本文所描述的挤出机的一个实施例的不规则挤出生产线。

具体实施方式

本文使用的词和短语应理解和解释为具有与相关领域技术人员对这些词和短语的理解保持一致的含义。本文中术语或短语的一致使用并不意在暗示术语或短语的特殊定义(即与本领域技术人员所理解的普通含义和习惯含义不同的定义)。如果一个术语或短语意在具有特定的含义，即不是本领域技术人员所理解的含义，那么这种特定的定义就以直接且明确地为该术语或短语提供特殊定义的定义性方式在说明书中进行明确的阐述。术语“包括”、“包含”、“具有”及其变体是指“包括但不限于”，除非另有明确的规定。在所附的原始或修改形式的权利要求中使用时，术语“包括”意指包容性的或开放性的，而并不排除任何额外的、未记载的要素、方法、步骤或物料。术语“由…组成”不包括在权利要求中指明的要素、步骤或物料之外的要素、步骤或物料。如本文所使用的，“上游”和“下游”是指关于加工方向相对于另一物***置的物***置，其中“下游”是指将要通过本文所述的模具系统进行挤出的食品物料的流动方向。

为了更好地理解关于旋转头挤出机在其典型地使用的玉米配方方面的局限性，以及本文所述的改进的挤出机和方法的优点，对传统的旋转头挤出机进行讨论是有帮助的。

旋转头挤出机使用两个圆盘来烹制和糊化玉米粉。一个盘是转动的，而另一个盘是静止的，产生所需的摩擦力以生产不规则苛奈。这些挤出机是高剪切、高压机器，其在相对较短的时长内以摩擦的形式产生热。没有将料桶加热应用到旋转头挤出机中，因为用于烹制挤出物的能量由机械能的粘性耗散来产生。在旋转头挤出机中没有使用添加水、加热元件或冷却元件来控制温度。相反，旋转头挤出机使用在圆盘中(而不是在螺旋钻或螺杆区中)产生的摩擦力来烹制挤出物。在旋转头挤出机的螺旋钻上不存在混合，且只有非常有限的压缩；具体的，只足够在料桶内的间隙区域内输送物料。如下所述，剪切器反而在指部26(在图3A中最佳示出)。虽然螺旋钻区有助于将物料运输到模具组件10，但其不能混合物料，并且是对于混合物料和某些原料(其包括非常小的原料，例如粉末或粉状物)的不良的输送装置。相反，旋转头挤出机被局限于非常窄的颗粒范围内的精制谷物粉配方。任何其他物体通常会导致沿单螺旋钻的不平顺流动，这在挤出机流动中形成阻塞，导致挤出机的失效和停机。此外，最大进料吞吐能力被限制在约400lbs/hr(磅/小时)至约450lbs/hr。

图2示出了用于生产图1所描绘的不规则玉米苛奈2的典型旋转头挤出机的透视图。预浸湿的玉米粉由料斗4进行重力供料并且送入到挤出机6中。旋转头挤出机6包括两个使苛奈形成其扭曲的(“不规则”)不对称的形状的主要的工作部件：单个螺杆或螺旋钻8和旋转模具组件10。图3A和3B示出了挤出机6的两个主要工作部件12的特写视图和详细的侧视图。图3A描绘了转子20的部分截面视图和透视图。图3B以截面视图方式描绘了模具组件10，其中为了清楚起见图3A中示出的夹具30在图3B中省略。螺旋钻8被容纳在圆柱形壳体或料桶14中，并且包括开口供料部分16，如图3A所示，玉米粉穿过该开口供料部分16。应注意的是，为了更好地描述螺旋钻8，开口供料部分16在图3A中被略微转动。实际上，料斗从上方供料到开口供料部分16。而为了清楚起见，附图中的料桶14非常短，但应理解的是，其展现方式只是为了描述目的，而料桶的长度并不是按比例绘制的。螺旋钻8输送并压缩玉米粉，以将其供应到旋转模具组件10，在旋转模具组件中，在进一步如下描述的玻璃化转变过程中将玉米粉塑化成流化状态。

模具组件10包括两个黄铜合金圆盘：定子18(具有固定盘)和转子20(旋转盘)。浸湿的淀粉原料的凝结化发生在两个盘18、20之间的同心腔内。定子18是包括有定子头部(stator head section)22和圆形固定黄铜盘24的组件，所述固定黄铜盘24用作模具，凝结化的融化物流过该模具。固定盘24具有凹槽48，当定子18与转子20一起工作时，凹槽48辅助玉米粉的压缩。转子20是包括有指部26和鼻锥28的旋转盘。鼻锥28将玉米粉导向指部26，并且通过转子18和定子20之间的小间隙来帮助排出凝结化的玉米粉。指部26的作用产生了压力和热的必要条件，以在大约260°F至320°F(127℃至160℃)下实现原料的塑化。具体地，指部26迫使玉米粉返回到定子头24的凹槽中，使得在定子18和转子20之间的间隙中产生玉米粉的摩擦以及压缩。转子20上的黄铜面32也有助于产生热和压缩。因此，不规则挤出可以由通过模具组件10的金属-金属相互作用而引起的原料的热-机械转变来进行表征。

在不规则挤出过程中，在模具组件10中发生了几件事。第一，玉米粉受到高的剪切速率以及压力，其产生用于烹制玉米的大部分的热量。因此，与其他挤出机不同，大部分的烹制都发生在所述旋转头挤出机的旋转模具组件10中。如上文所述，在该挤出机中不存在用于控制温度的添加水或外部热。第二，快速的压力损失导致玉米团中的过热水转变成蒸汽，在烹制的玉米离开模具组件时将其膨化。第三，在一个旋转盘20和一个固定盘18之间的玉米的流动扭曲了膨胀的玉米，使其某些部位扭曲并折叠，从而形成了如图1所示的产品特征形状。不规则苛奈在图3A所描绘的直箭头的大体方向上、在从指部的中心的径向路径上、沿从定子和转子之间的间隙沿圆周向外离开旋转头挤出机。然后，刀具组件中的刀具刀片切断由于定子-转子相互作用的膨胀过程而产生的苛奈2。这一过程完全是独特的，提供了非系统化的、不规则形状的苛奈以及在其脆性方面独特的质地，从而产生了一些自制的(homemade)效果。

典型的现有技术中的用于旋转头挤出机的玉米粉规格例如包括颗粒尺寸分布，其中不超过2.5％的颗粒可以小于300微米。另一方面，本文所述的挤出机可以成功地处理具有包括超过约5％至10％的颗粒小于300微米的颗粒尺寸分布的任何食品物料。尽管其他挤出机在本文所介绍的部件方面可以提供更大的灵活性，但是只有旋转头挤出机可以进行不规则挤出并产生不规则苛奈2，其中在苛奈2从挤出机离开时，具有独特的形状以及约3.0lbs/cu ft(磅/立方英尺)至约6.0lbs/cu ft，或者更优选地约4.0lbs/cu ft至约5.25lbs/cu ft的堆积密度。

图4示出了根据本发明的一个实施例的改进的旋转头挤出机的部件的分解视图。所述旋转头挤出机包括料斗16，其与上述的图3的旋转头挤出机的料斗非常相似，原料通过料斗16进入到料桶14中。例如，可以通过料斗或其他漏斗装置来引入物料。在料桶14中是螺旋钻系统，其包括有多于一个的螺旋钻42a、42b，也在图5A和图5B中对其进行了描绘。如图5A和图5B最佳示出的，过渡件40围绕螺旋钻42a、42b的端部。过渡件40紧凑地配合在定子头部22中。在一个实施例中，螺旋钻的外表面与料桶14的内壁之间的距离可以在约0.1mm至约0.150mm之间。在一个实施例中，螺旋钻的外表面与料桶的内表面之间的距离或它们之间开口在约0.1mm至约0.25mm之间。在一个实施例中，从螺旋钻底部上升的螺纹(flight)将在距离壁至少0.1mm处停止。在包括如图5A和图5B所示的两个螺旋钻的实施例中，过渡件40的内部形状提供了到更宽的端部的内部流动路径44。在本实施例中，在内部流动路径44的上游端示出了8字形的形状(如图6A所示)。内部流动路径44围绕每一个螺旋钻42a、42b的端部，该内部形状在其底部或上游端具有8字形，该8字形分开到更宽的环形下游端，如图6B所示。图7是本文所描述的挤出机的另一个实施例的顶视图，该挤出机包括位于料桶14内的三个螺杆。

返回参考图5A，在一个实施例中，所述改进的旋转头挤出机包括：螺旋钻系统和模具组件10。所述螺旋钻系统包括位于单个料桶14内的多于一个的可旋转螺旋钻42a、42b，以及在可旋转螺旋钻42a、42b的下游端处的过渡件40，该过渡件具有8字形开口，该8字形开口包括漏斗形流动路径。所述模具组件10包括定子18和转子20或由定子18和转子20组成，该定子18与转子20之间具有模具间隙，其中该定子包括围绕所述过渡件的输出端的固定盘24，并且转子20是所述定子下游的可旋转盘。所述可旋转盘包括多个指部26，所述多个指部26围绕位于所述模具间隙内的所述可旋转盘的突出的鼻锥28。单个料桶14被设置在由齿轮箱(未示出)来控制的轴的端部，并且被可移动地设置为使得当挤出机***作以进行食品物料的不规则挤出时指部26围绕两个螺旋钻42a、42b的下游端。应当注意的是，图5A中的一个指部26仅被部分地示出，以便更好地描绘鼻锥28。在一个实施例中，指部26中的每一个具有近似相同的长度并且周向地围绕鼻锥以及两个螺旋钻42a、42b的下游端的至少一部分。

在一个实施例中，两个螺旋钻42a、42b中的每一个等距地设置在鼻锥28上并位于鼻锥的相对侧。螺旋钻42a、42b中的每一个包括大体上圆柱形的柄(shank)，柄的外周提供大体上螺旋形的螺杆螺纹配置，其中螺旋钻及其相应的螺杆螺纹配置是足够接近的以相互啮合(intermesh)。在一个实施例中，所述螺纹在沿螺旋钻的长度上是等间隔的，并且每一个螺旋钻的直径在其整体长度上保持一致。在一个实施例中，两个螺旋钻被设置为彼此非常接近，使得一个螺旋钻的螺纹穿过另一个螺旋钻的通道，以使得一个螺旋钻与另一个螺旋钻啮合。也就是说，在一个实施例中，两个螺旋钻是共轭的，每一个螺旋钻具有实质上相同的螺杆螺纹配置(即，在大小、数量、角度和形状方面实质上相同或一致的螺纹)。如图5A和图5B所示的共轭螺旋钻紧凑地配合在单个料桶内，使得挤出的物料穿过围绕集合式螺旋钻组件的外部部分，而在螺旋钻之间几乎没有通道。在另一个实施例中，只要向模具组件输送物料，螺旋钻可以是不共轭的，以允许每个螺旋钻周围都有通道。

在一个实施例中，图5A和图5B描绘了在其间具有小模具间隙的定子18和转子20，该小模具间隙存在于旋转头挤出机的操作期间。在一个实施例中，模具间隙在约1.25mm至约2.54mm之间。如前面关于现有技术的旋转头挤出机所述的，烹制和膨胀的或膨化的产品将从模具间隙沿圆周向外离开挤出机。然后，切割系统将膨化的产品切割成多个休闲食品大小的部分。

根据一个实施例，图5B描绘了在螺旋钻42a、42b的外表面与料桶14的壁之间的内部流动路径44。内部流动路径44紧密地包围两个螺旋钻42a、42b的端部，在过渡件40的最上游端朝向料桶14形成8字形开口(如图6所最佳示出)。该开口在沿螺旋钻下游端的一段长度内保持恒定，并且然后以漏斗状扩展开，在盘内的待塑化的物料的离开端加宽。也就是说，在一个实施例中，内部流动路径的长度在其下游端以漏斗或锥形形状逐渐变宽。单个料桶14容纳两个螺旋钻42a、42b，并沿着其与过渡件40的连接的至少一半水平延伸并进入流动路径44的8字形形状。虽然过渡部分40在附图中被描绘为分离的部件，但其也可以是邻近螺旋钻的下游端的定子头部22的整体的组成部分。

回到图5A和图5B的实施例，定子18包括定子头22，该定子头在其出口端具有内凹槽46。为了清楚起见，定子的凹槽46被描绘为在长度上略微夸大。内凹槽被优选地水平且周向地间隔设置在圆形开口的周围。此外，内凹槽46应在其下游端与固定盘24的凹槽48基本上对齐，该固定盘24围绕定子头22的出口端。在一个实施例中，固定盘24包括青铜或由青铜组成。只要在操作中仍产生摩擦力，其他金属也是可以的。在上游端，内凹槽46与过渡件40的下游端和内流动路径44接触，该形状具有向外延伸以与内凹槽46接触的坡度。因此，在一个实施例中，内部流动路径44包括漏斗状形状，其宽端面向定子18的凹槽46。在一个实施例中，过渡件40的内部部分的坡度开始于螺旋钻后面的位置处或者螺旋钻的下游顶端处，以与定子头22的内凹槽46接触。在一个实施例中，所述坡度小于约75度。在一个实施例中，所述坡度小于约65度。在一个实施例中，所述坡度小于约60度。所述坡度总体上应允许挤出物平顺地过渡且连续流动到模具组件。在一个实施例中，定子头22围绕内部部分44，该内部部分44在两个螺旋钻端部和定子18之间提供快速过渡或短坡度端部部分。如图5B可能最佳示出的，过渡件40包括沿其长度具有基本恒定或相等厚度的上游部分。该相等厚度的上游杆(stem)部分跨越过渡件40的长度的至少一半。过渡件40的下游端具有漏斗形的形状，该漏斗形的形状在其最下游端倾斜扩展至具有更宽开口的嘴。该内部部分提供了物料到模具组件10的平顺流动，在该模具组件处物料最终将被烹制和膨化。转子20具有其自身的电机驱动装置(未示出)，以控制转子在挤出过程中的速度和旋转。

通过将所描述的螺旋钻系统成功地结合到仍能进行不规则挤出过程的挤出机中，改进了挤出机内部细的或颗粒物料向旋转模具的转移，允许正向位移。本文所述的旋转头挤出机改善了整个过程的稳定性，并建立了能够接受宽泛的原料种类以用于生产各种不规则苛奈的强健的不规则挤出系统。在一个实施例中，在不规则挤出过程中，螺旋钻42a、42b可以独立地但以相同的方向旋转(由单独的动力源或传动齿轮进行致动)，以提供彼此啮合效果，从而在单个料桶的壁和螺旋钻之间输送物料。在一个实施例中，螺旋钻经由齿轮箱来连接。如图5A和图5B所描绘的，在一个实施例中，螺旋钻被水平地设置在单个料桶内，彼此邻近且基本上平行(即，在同一水平面内)。然而，在一个实施例中，螺旋钻42a、42b也可以被竖直设置，或者将一个设置在另一个之上。在一个实施例中，螺旋钻将以约100rpm(每分钟转数)至约500rpm的速度进行旋转。在另一个实施例中，两个螺旋钻将以约200rpm至约350rpm的速度进行旋转。在又一个实施例中，两个螺旋钻将以约300rpm至约320rpm的速度进行旋转。

所述螺旋钻系统是自清洁式且紧密互啮合的，凭借其共同旋转机构通过正向位移作用来传递物料，其使得过程更加独立于原料的性质和组成。克服了由于难以输送的原料的组成(如纤维、油性颗粒、小颗粒或其他润滑剂作用的成分)所造成的转移局限，并且改善了输送性。本文所描述的旋转头挤出机不需要添加水、加热元件和冷却元件。用于烹制挤出物的能量是由模具组件的摩擦力来产生的。定子或转子上不存在孔或开口，并且不规则苛奈从定子和转子之间的间隙沿圆向向外离开旋转头挤出机。

本文所述的挤出机可以成功地处理不同物料和不同尺寸的物料的连续不规则挤出。例如，已经对具有宽范围的颗粒尺寸的玉米粉成功地进行了测试，包括以前由于玉米粉的颗粒尺寸非常不同而带来挑战的那些。在一个实施例中，可将包括有约200微米至约900微米之间的颗粒尺寸分布的食品物料供送到本发明的旋转头挤出机中。在本实施例中，上至或约80％重量的颗粒尺寸分布可以包括约400微米的细颗粒尺寸。在其他实施例中，所述颗粒范围可以为约200微米至约1200微米，可选地，约50％的颗粒尺寸分布高达或约400微米。下文提供了能够被成功挤出的原料的其他实施例和示例。

根据本发明的另一方面是一种不规则挤出方法，该方法包括步骤：将原料供送到包括有多于一个的螺旋钻的单个料桶中；将原料通过单个料桶和过渡件向模具组件进行输送，所述过渡件具有开始于所述螺旋钻的下游端并且分开至宽的输出端的流动路径，所述模具组件包括定子、所述定子下游的可旋转盘、以及所述定子与所述可旋转盘之间的模具间隙，其中所述定子包括所述螺旋钻下游的固定头以及围绕所述过渡件的输出端的固定盘，所述过渡件的所述宽的输出端与所述固定盘连通。

在一个实施例中，所述可旋转盘包括多个指部，所述多个指部围绕位于所述模具间隙内的可旋转盘的突出的鼻锥。在一个实施例中，所述原料在到达所述旋转模具组件之前穿过内部部分。

如图5A和图5B所描绘的实施例，所述转子的鼻锥28向内突出，其顶端面向定子，使得鼻锥28被设置在所述模具间隙内。容纳有所述螺旋钻系统的所述单个料桶壳体可以被设置以在所述定子和转子之间构建所述模具间隙。在一些实施例中，所述模具间隙可以为约1.35mm至约1.8mm。设置步骤将所述单个料桶与其螺旋钻放在一起，使得可旋转盘的指部围绕所述螺旋钻的下游端的至少一部分。在一个实施例中，所述指部也可以围绕所述螺旋钻的下游端，或者在一个实施例中，所述指部可以以约2mm至约6mm的距离位于所述下游端附近。所述供料步骤包括约200lbs/hr至约600lbs/hr的原料的进料速率。在一个实施例中，所述供料步骤包括约400lbs/hr至约550lbs/hr的进料速率。在一个实施例中，所述供料步骤包括450lbs/hr以上的进料速率。

包含有约1.0％至约18％的水分的原料通常可用于在本文所述的旋转头挤出机中以形成不规则挤出产品。在一个实施例中，所述方法可以包括对原料进行预浸湿或预水化以引入到旋转头挤出机中的步骤。在一个实施例中，所述原料包含约11％至约12.5％的初始水分含量。所述原料可以被预水化到按重量含约14.5％至约18％的水分。在一个实施例中，所述原料被预水化到按重量约16.9％的料桶内水分含量。在一个实施例中，所述方法可以包括预混合原料的步骤，其可以包括在将原料引入到改进的旋转头挤出机之前将一种类型的原料与水混合或者与其他的用水浸湿的原料混合。以这种方式，例如不同的物料可以被浸湿到相同的近似水分水平。

在挤出过程中，也可能更具体地说，输送步骤中，螺旋钻以相同的方向和/或速度(无论是按时钟方向还是逆时针方向)来共同旋转并相互啮合(无论是否相互独立)。在包括有两个螺旋钻的一个实施例中，可以使用双齿(twin shot)齿轮箱来同时旋转两个螺旋钻，或者使用单个齿轮箱，其中一个电机使两个轴运动。在一个实施例中，每一个螺旋钻可以包括其自身的齿轮箱，以彼此独立地以相同的速度进行共同旋转。在一个实施例中，所述输送步骤可以包括约100rpm至400rpm的螺旋钻转速。典型地，一旦单个料桶和转子被定位以设置间隙，则在挤出过程中模具间隙保持恒定，如果必要仅在±0.5mm范围内进行小调整。定子头的温度范围可以在约260F至约320F之间。在一些实施例中，转子转速可以被调节到约250rpm至约600rpm。

所述方法还包括将原料膨胀成具有约3.0lbs/cu ft至11lbs/cu ft(更优选地约3.0lbs/cu ft至6.5lbs/cu ft)之间的堆积密度的食品产品的步骤。在一个实施例中，已膨胀和已膨化的食品产品具有约4.5lbs/cu ft至约5.0lbs/cu ft之间的堆积密度。也可以使用切割步骤将已膨胀和已膨化的食品产品切割至所期望的尺寸。

以示例的形式，图8描绘了可以引入本文所述的旋转头挤出机的不规则挤出加工生产线。简言之，如图8所示，在不规则挤出生产线的第一步骤中，混合器60在其混合原料时添加水分。混合器可以是立式的，如图8所示，或水平的(未示出)。然后将原料转移至斗式升降机42，该升降机将物料提升至旋转头挤出机的料斗64。接着，利用旋转黄铜盘进行挤出以形成硬的致密的挤出产品，如前面所述的那样。然后该产品被输送到细料转鼓(finestumbler)68，在脱水之前该转鼓68从该产品中除去小的细料。然后，该产品穿过振动供料机70以向油炸机72(例如旋转油炸机)提供均匀供料，该油炸机减少水分并且为挤出的产品添加油。接下来，另外的振动供料机74将产品转移到涂覆转鼓76，在其中混合油、调味料和盐。然后，所述产品可以在调味料滚筒57中翻转，其中调味料被施加到不规则苛奈的表面上。

应当注意的是，尽管图8描绘了用于生产油炸不规则玉米苛奈的过程，但该图示并不意味着限制本实施例的范围。在一个实施例中，本文所述的旋转头挤出机可以被并入到用于生产油炸玉米苛奈的油炸玉米苛奈生产线中。在一个实施例中，本文所述的旋转头挤出机可以被并入到用于生产烘焙玉米苛奈的烘焙玉米苛奈生产线中。

适用于利用本文所述的旋转头挤出机进行挤出的原料由无团聚的细小分离颗粒组成。也就是说，改进后的挤出机可以成功地与未结合的、非团聚的颗粒(例如粉状物或粉末)一起使用。在一个实施例中，所述原料是细化颗粒尺寸的离散研磨或磨碎的食品产品；可选地在上述颗粒尺寸分布内的食品产品。如本文所使用的，非团聚的颗粒或非团聚的食品物质是指与其他食品物料分离并且不与其结合以导致其尺寸增大的研磨或磨碎的单独食品物料。

由本文所述的挤出产生的挤出的苛奈休闲食品包括由非团聚的食品物质组成的基体部分，所述非团聚的食品物质包括第一食品物料；堆积密度范围为约3.0lbs/cu ft至约6.0lbs/cu ft；水分含量小于3％。在一个实施例中，所述非团聚的食品物质包括与所述第一食品物料不同的第二食品物料。换言之，所述第二食品物料所包含的营养成分与第一食品物料所包含的营养成分不同。在一个实施例中，所述第一食品物料包括黄色玉米粉或全谷物玉米粉。在一些实施例中，所述非团聚的食品物质包括谷类粉、玉米粉和豆类粉中的一种或多种。在一个实施例中，所述非团聚食品物质包括离散水合碾磨或研磨的组分，包括但不限于粉状物或粉末。在一些实施例中，所述第一食品物料包括玉米粉，所述第二食品物料包括源自豆类或块茎的任何粉状物。在某些实施例中，所述非团聚的食品物质包括在其营养成分方面与所述第一和第二食品物料不同的第三食品物料。在一些实施例中，不同于所述第一和第二食品物料的第四食品物料存在于基体部分的非团聚食品物质中。任何数量的非团聚形式的另外的食品物料都可以存在于所述基体部分之内。苛奈的基体部分可以包括，例如，以下项中的一个或多个：全谷物玉米粉、大米、全谷物粉、米豌豆、糙米、小麦、全麦、豌豆、黑豆、平子豆、马铃薯、高粱、小米、扁豆和其他谷物豆类或块茎，而无论是粉状物、粉末或其他颗粒的形式。

现在将参考以下示例来进一步说明本发明，这些示例应被理解为非限制性的。本领域普通技术人员应当理解，以下示例中所披露的技术代表发明人发现的在本发明的实践中发挥良好作用的技术，因此构成了示例性的模式。一个本领域普通技术人员在掌握了本发明时应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在具体的实施例中做出许多改变并同时仍然获得相似或类似的结果。

示例1.全谷物掺合物

将全谷物玉米粉和黄色玉米粉混合，制成全谷物掺合物，用于全谷物不规则苛奈的挤出和成型。将含有约55％全谷物玉米粉和约45％标准玉米粉的混合物引入到混合器中，并向混合器中加入4％至7％的水。该混合物被混合以浸湿全谷物混合物，直至其达到约15％至18％的水分含量。这种特定的玉米粉的颗粒尺寸分布在100微米至700微米之间，高达58％的玉米粉具有约425微米的颗粒尺寸。确定料桶内水分含量约为15.9％。转子位置或间隙被设置在约1.52mm，定子头温度被记录为约146℃。螺旋钻的转速最初被设定约为228rpm，转子具有约为500rpm的转子转速。产品速率被测量约为467磅/分钟，所得的膨胀的膨化的产品的堆积密度约为4.75lbs/cu ft。

实例2.大米粉掺合物1

将大米粉、黄色玉米粉和黄色豌豆粉混合，制成大米粉混合物，以用于大米粉不规则苛奈的挤出和成型。该混合物包括约60％的大米粉、约30％的玉米粉和约10％的黄豌豆粉。将混合物引入到混合器中并加入7％的水。该混合物被混合以浸湿整个谷物混合物，直至其达到约17.5％的水分含量。转子位置或间隙被设置为约1.60mm，定子头温度被记录为约132℃，螺旋钻的转速最初被设定为约275rpm，转子具有约为530rpm的转子转速。产品速率被测量为约400磅/分钟，随后获得的膨胀的膨化的产品的堆积密度为约5.5lbs/cu ft。

实例3.大米粉掺合物2

将大米粉、黄色玉米粉和黄色豌豆粉混合，制成大米粉掺合物，以用于大米粉不规则苛奈的挤出和成型。该混合物包括约55％的大米粉、30％的全谷物玉米粉和15％的黄色豌豆粉。将混合物引入到混合器中并加入7％的水。该混合物被混合以浸湿整个谷物掺合物，直至其达到约17％的水分含量。转子位置或间隙被设置约为1.60mm，定子头温度被记录为约139℃，螺旋钻的转速最初被设定为约275rpm，转子具有约为530rpm的转子转速。产品速率被测量为约390磅/分钟，所得的膨胀的膨化的产品的堆积密度为约5.2lbs/cu ft。

除非另有公开，否则所有百分比均按重量计算。除非另有说明，否则本文所使用的所有百分比、部分和比率均指总重量的百分比、部分或比率。除非本文有具体说明，否则“一”，“一个”和“该”等术语并不限于这些要素之一，而是指“至少一个”，除非另外指明。本文所使用的术语“约”是指所指示的精确值以及在统计变化或测量误差范围内的值。

本文提供的任何和所有示例，或示例性的语言(如“例如”)仅仅是为了更好地说明本发明，而并非对本发明的范围构成限制，除非另有要求。说明书中的任何语言都不应被解释为表明任何未要求保护的要素对于本发明的实践而言是必不可少的。除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语和缩略语的含义与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的含义相同。

本文所示意性地披露的方法可以在不存在本文未特别披露的任何要素的情况下适当地实施。在一些实施例中，本文描述的方法可适当地包括所披露的步骤或特征或仅由所披露的步骤或特征组成。换言之，该配方可以包括所披露的组分或仅由所披露的组分组成。

虽然已参考优选的实施例而具体地示出和描述了本发明，但本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其形式和细节进行各种变化。本发明人期望技术熟练的从业者酌情实施这些变化，并且发明人意图本发明可以通过不同于本文所具体描述的方式付诸实践。因此，本申请所附的权利要求中所记载的主题的所有修改和等同方案均被包括在适用法律所允许的权利要求的范围以内。此外，除非本文另有说明或上下文另有明确的矛盾，否则上述要素在其所有可能变化中的任何组合均被涵盖在内。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种旋转头挤出机，包括：

螺旋钻系统，其包括位于单个料桶内的两个以上的可旋转螺旋钻、和在所述螺旋钻系统的下游端处的过渡件；

模具组件，其包括定子、可旋转盘、和在所述定子和所述可旋转盘之间的模具间隙，所述定子包括位于所述螺旋钻系统的所述下游端处的定子头、和围绕所述定子头的出口端并且位于所述单个料桶的下游的固定盘，并且所述可旋转盘位于所述固定盘的下游，其中所述过渡件位于所述定子头内，并且开始于所述可旋转螺旋钻的下游端的后面的位置处并分开至与所述固定盘连通的更宽的开口。

2.根据权利要求1所述的旋转头挤出机，其中，在所述挤出机的操作过程中，所述模具间隙为约1.35mm至约2.54mm。

3.根据权利要求1所述的旋转头挤出机，其中，所述定子头包括与所述过渡件连通的内凹槽。

4.(删除)

5.根据权利要求1所述的旋转头挤出机，其中，所述螺旋钻同时进行旋转。

6.根据权利要求1所述的旋转头挤出机，其中，所述螺旋钻以约100rpm至约500rpm的速度旋转。

7.根据权利要求1所述的旋转头挤出机，其中，所述螺旋钻被水平地设置在所述单个料桶内。

8.一种挤出方法，包括以下步骤：

将原料供送到旋转头挤出机的单个料桶中，所述单个料桶包括位于所述单个料桶内的两个以上的螺旋钻；

将原料通过所述单个料桶并通过过渡件向模具组件进行输送，所述过渡件具有在邻近于所述螺旋钻的下游端开始并且分开至宽的输出端的流动路径，所述模具组件包括定子、位于所述定子下游的可旋转盘、以及在所述定子与所述可旋转盘之间的模具间隙，其中所述定子包括位于所述螺旋钻下游的固定头以及围绕所述过渡件的所述输出端的固定盘，所述过渡件的所述宽的输出端与所述固定盘连通。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述供送步骤包括约200lbs/hr至约600lbs/hr的进料速率。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述原料具有约14％至约20％的料桶内水分含量。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述原料由无团聚的细小分离颗粒组成。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述原料包括以下项中的一种或多种：全谷物玉米粉、大米、全谷物粉、米豌豆、糙米、小麦、全麦、豌豆、黑豆、平子豆、马铃薯、和其他谷物豆类或块茎。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述原料包括玉米粉。

14.根据权利要求8所述的方法，包括将所述模具组件内的所述原料膨胀成食品产品的步骤，所述食品产品具有3.0lbs/cu ft至6.0lbs/cu ft的堆积密度。

15.根据权利要求8所述的方法，其中，所述食品产品具有小于约3％的最终水分含量。

16.根据权利要求8所述的方法，其中，所述定子头处的温度为约260°F至约320°F。

17.一种由根据权利要求8所述的方法所制造的产品。

18.一种挤出的苛奈休闲食品产品，包括：

由非团聚的食品物质组成的基体部分，所述非团聚的食品物质包括第一食品物料；

范围约3.0lbs/cu ft至约6.0lbs/cu ft的堆积密度；以及

小于约3％的水分含量，

其中，所述挤出的苛奈休闲食品产品通过根据权利要求1所述的旋转头挤出机进行制造。

19.根据权利要求18所述的挤出的苛奈休闲食品产品，其中，所述非团聚的食品物质包括与所述第一食品物料不同的第二食品物料。

20.根据权利要求18所述的挤出的苛奈休闲食品产品，其中，所述第一食品物料包括黄色玉米粉或全谷物玉米粉。

21.根据权利要求19所述的挤出的苛奈休闲食品产品，其中，所述第一食品物料包括黄色玉米粉，所述第二食品物料包括全谷物玉米粉。

22.根据权利要求19所述的挤出的苛奈休闲食品产品，其中，所述非团聚的食品物质包括与所述第一食品物料和所述第二食品物料不同的第三食品物料。

23.根据权利要求19所述的挤出的苛奈休闲食品产品，其中，所述非团聚的食品物质包括以下项中的一种或多种：谷类粉、玉米粉和豆类粉。

24.根据权利要求18所述的挤出的苛奈休闲食品产品，其中，所述非团聚的食品物质包括碾磨或研磨的组分。

25.根据权利要求1所述的旋转头挤出机，其中，所述螺旋钻是共轭的。