擠壓技術作為一種經(jīng)濟的加工方法近年來在食品以及飼料行業(yè)中越來越廣泛的得到應用。而雙螺桿擠壓機相對于單螺桿擠壓機有著不可比擬的優(yōu)勢，其加工范圍廣、高熟化、自清潔能力強、操作控制穩(wěn)定等優(yōu)勢逐漸被大家認可。對于要求比較高的食品行業(yè)來說雙螺桿擠壓機的這些優(yōu)勢可以得到更好的發(fā)揮，目前在早餐谷物、組織蛋白、膨化米粉、休閑食品等膨化產(chǎn)品的加工中，眾多廠家都逐漸傾向于使用雙螺桿擠壓機。
目前市場上的各種類型的雙螺桿擠壓機很多，但其性能卻相差比較大。作為食品行業(yè)的生產(chǎn)廠家如何選擇一臺適合于自身的雙螺桿擠壓機？一臺高標準的、性能*的、能給使用廠家?guī)?的雙螺桿擠壓機具有哪些特征？本文主要從雙螺桿擠壓設備各方面的特征與相應的應用來探討該問題，同時給食品行業(yè)中廠家對雙螺桿擠壓機的選擇作出參考。
1. 調質設備是高性能雙螺桿擠壓機系統(tǒng)中*的配置
1.1 調質設備使擠壓機的生產(chǎn)能力得到提高
從20世紀30年代*臺擠壓機用于膨化玉米以來，伴隨著擠壓技術的發(fā)展，擠壓機的產(chǎn)量有了很大幅度的提升，擠壓機的一個重要的性能指標——噸料電耗量與zui初的擠壓機相比已有成倍的下降。究其原因，這固然和擠壓技術的提升有關，但另外一個重要的因素是使用了調質設備，以及調質技術在在這些年的發(fā)展中也得到了快速的提升。
研究膨化產(chǎn)品在先調質后擠壓zui后烘干的這樣的一個工藝流程中各種能量對膨化產(chǎn)品的作用比例時，我們可以以下為例。經(jīng)過粉碎一定細度（98%過80目）的淀粉含量在20%以上的物料在調質器中首*行預調質3~3.5分鐘，調質溫度達到95℃，經(jīng)調質后物料水分達到26%，保證物料達到*的水合程度；調質后使用雙螺桿擠壓機進行擠壓膨化，物料在擠壓機中停留時間25秒，模板前的物料壓力為39bar，同時保持135℃的溫度；物料進入烘干設備烘干后水分為9%。在這一個過程中產(chǎn)品在各個工段中得到的能量作用大致如圖1?？梢钥闯鑫锪显谡{質器中得到的能量達到占總能量的50%。
沒有調質器的發(fā)展，今日難以造出大產(chǎn)量的擠壓機。調質通過蒸汽提高物料溫度，軟化物料，降低物料摩擦阻力，由此降低擠壓能耗，提高產(chǎn)量，提升擠壓機運行的平穩(wěn)性，也延長擠壓機各部件的使用壽命。
1.2 調質設備使擠壓機加工產(chǎn)品品質得到提升
由上可知物料的熟化主要在調質設備和擠壓機中完成，調質設備中的熟化主要與水分、溫度和時間有關，而對于擠壓機，物料的熟化程度主要依賴于在擠壓腔內部的剪切程度。在調質與擠壓中，這四種因素相互影響，共同促進物料的熟化。
可以簡單的把物料的熟化過程分為兩種：一為弱調制、高剪切；二為強調制、低剪切。G.J.Rokey曾對這兩種不同加工工藝的膨化產(chǎn)品作出比較，其使用的原料為玉米片。結果發(fā)現(xiàn)前者使物料過度的剪切、產(chǎn)品焦味與苦味特征扁高，而后者屬于一種溫和的加工方式，其產(chǎn)品基質較佳，從感官評估和物理結構分析都優(yōu)于前者。因此配置性能*的調質設備能提升產(chǎn)品的品質。
1.3 性能*的調質設備具備的特征
對擠壓機來說物料在調質器中進行調質就是對物料進行預熟化，而熟化的程度是衡量一臺調質器性能的重要的指標，在熟化的過程中同時要考慮到物料熟化程度的均一性。
在調質器中物料可以簡單看作一個蒸煮過程，蒸煮的程度主要指標是淀粉的糊化程度，及淀粉的糊化度，淀粉的糊化度主要通過時間、溫度及水分來保證。在調質過程中溫度和水分可以根據(jù)實際情況進行調節(jié)，而調質時間是一個固有因素，調質時間的長短也是衡量一臺調質設備重要的指標。
調質設備在物料調質過程中與水和蒸汽的水合能力是衡量一臺調質器性能的另外一項重要指標。即物料在調質過程中能和水及蒸汽進行充分的吸收及滲透，在一些有著特別要求的場合，如需要在調質其中添加其它液體或粉體，側需要調質設備具有使物料與被添加物混合均勻的能力。
一臺性能優(yōu)良的調質器還應該具備*先出的特點，通過*先出可以保證物料在調質過程中均一性。當然一臺性能優(yōu)良的調質器也應該具備便于操作、便于清理、殘留量小和電耗低等特征。
1.4 雙軸差速調質器
雙軸差速調質器的設計首先得符合物料在達到一定的濕度后再進行蒸汽調質的這個基本的要求，即先加水后加蒸汽。同時要求蒸汽使用盡量遠離出料口，延長物料被蒸汽作用的時間。如圖2所示，一般添加水被霧化后從殼體上方添加，蒸汽從下方添加。物料在調質機體內部呈堆積狀，在堆積位置處需要足夠的混合攪拌強度來保證物料與水及蒸汽的滲透程度，同時需要合適的漿葉配置保證物料的*先出。如圖2中機體內部的深色區(qū)域表示調質器在正常運轉過程中突然停止運轉后物料在機體內部堆積的程度，該堆積的程度即為物料的充滿度。
在實際應用中物料的充滿度可以在40～60%之間進行調整。使用該調質器進行調質時，當調質后水分達到16%以上、調質時間為180秒時，物料中淀粉的糊化度可以達到45%~50%。圖3表示雙軸差速調質器調質時間與淀粉糊化度的關系。
物料預熟化能力達到45%以上的調質設備配套雙螺桿擠壓機，對于食品行業(yè)不管是早餐谷物、組織蛋白、米粉、休閑食品等絕大多數(shù)應用來說已經(jīng)能滿足其要求。
1.5 調質器
調質器是另外一種符合食品行業(yè)配套雙螺桿擠壓機要求的調質設備，如牧羊生產(chǎn)的SLTZ型調質器。該調質器經(jīng)過大量試驗，物料經(jīng)調質后糊化度能達到50%以上。
調質器使高速調質與保溫均質分開，二者功能分工明確,效果明顯。上筒是高速調質，使添加蒸汽、水能夠充分與物料混合、滲透，提高調質效果。下筒是保溫均質，使物料調質更均勻，利用其大容積、底速輸送的特征保證足夠的調質時間。
2. 高性能雙螺桿擠壓機主機的特征
衡量一臺雙螺桿擠壓機性能的主要指標是能否穩(wěn)定的加工出品質均一的合格的膨化產(chǎn)品，以及其產(chǎn)量、單位產(chǎn)量電耗量等指標是否*。對于食品行業(yè)，品質均一的主要指標是要求膨化產(chǎn)品的容重控制在±5克/升以內，膨化顆粒大小色澤一致，以及膨化顆粒內部的氣孔大小一致并分布均勻。擠壓主機的特征和膨化產(chǎn)品的品質有直接關系。
如圖4所示，典型雙螺桿主機主要由主電機、傳動箱、控制系統(tǒng)、底座、擠壓腔、出料模板和切割等組成。
2.1 主電機為擠壓提供機械能
為了提高擠壓機的可控性以及增加產(chǎn)品的加工范圍，一般雙螺桿擠壓機的主電機都配置可調速的變頻電機。物料在擠壓腔內所進行的剪切與摩擦是由擠壓機的機械能提供，機械能的大小由主電機的功率決定。
對于雙螺桿擠壓機，配置的主電機的功率越大，其受到很多方面的限制，如傳動箱的限制、主軸強度的限制。
主要的原因是當雙螺桿擠壓機螺桿直徑確定后，兩根主軸之間的中心距會得到限制。對于傳動箱來說，當兩個輸出軸的的中心距限制后，軸承的選擇、輸出軸直徑的大小會得到一個比較苛刻的約束；對于膨化腔內的主軸來說同樣如此，中心距限制了主軸的zui大直徑，即限制了主軸zui大轉矩的提高。
對于大直徑螺桿配置小功率的擠壓機，會產(chǎn)生“大馬拉小車”的現(xiàn)象，物料的膨化效果得不到保證，同時對于產(chǎn)量的提升會受到限制。所以目前國內外的雙螺桿擠壓機都在從擠壓機的設計、材料的選擇和加工工藝等方面尋求突破空間的限制，盡可能配置大功率的電機。目前*雙螺桿擠壓機不同螺桿直徑配置主機功率情況如表1。
2.2 擠壓腔是擠壓機的核心部分
膨化產(chǎn)品的品質主要由擠壓腔決定，擠壓腔主要由擠壓筒體和擠壓轉子組成。
2.2.1 擠壓筒體
擠壓筒體有整體式和分段式兩種。目前雙螺桿擠壓機一般都是采用分段式擠壓筒體。分段式擠壓筒體就是把整個筒體縱向分為多段，每段筒體使用螺栓或抱箍緊固。
分段式筒體的優(yōu)勢是可以通過蒸汽加熱的方式對特定區(qū)域被擠壓的物料帶來足夠的能量，或通過水冷卻的方式對特定區(qū)域被擠壓的物料帶走多余的能量。這正符合擠壓機加工工藝的要求，分別可以控制不同位置筒體的溫度，而控制不同擠壓區(qū)域物料
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