擠壓技術(shù)的原理和特點(diǎn)

實(shí)習(xí)報(bào)告能、構(gòu)造以及擠壓機(jī)進(jìn)展歷史，為我以后的總體設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的根底。一、擠壓技術(shù)的原理和特點(diǎn)1、原理高剪切力作用，使淀粉粒解體，同時(shí)機(jī)腔內(nèi)溫度和壓力上升(溫度可達(dá)150℃～1MPa以上)，然后從肯定外形的?？姿查g擠出。由于高溫高壓突然降至常溫常壓，其中游離水分在此壓下急驟汽化，水的體積可膨脹大約2023倍,膨化瞬間，谷物構(gòu)造發(fā)生了變化,它使淀粉轉(zhuǎn)化成熟淀粉(α-淀粉轉(zhuǎn)化為β-淀粉)，同時(shí)變成片層狀疏松的海綿體，谷物體積膨大幾倍到十幾倍2、特點(diǎn)應(yīng)用范圍廣谷類、薯類的加工,還可以用于加工蔬菜及某些動(dòng)物蛋白。擠壓技術(shù)除廣泛應(yīng)用于食品加工外,在飼料、釀造、醫(yī)藥、建筑等方向也廣為應(yīng)用。,螺旋擠壓機(jī)每小時(shí)生產(chǎn)力量達(dá)數(shù)十噸,且操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)本錢低,與傳統(tǒng)蒸煮法相比有著明顯的優(yōu)勢(shì)。成分,符合人體養(yǎng)分需要。但是,粗糧往往因口感粗糙而受到人們的冷落。粗糧經(jīng)擠壓膨化處理后,,使產(chǎn)品質(zhì)地變軟,改善了口感和風(fēng)味?？缮a(chǎn)多類產(chǎn)品。由于擠壓設(shè)備簡(jiǎn)潔,所以只需轉(zhuǎn)變?cè)虾湍＞哳^,就可生產(chǎn)出品種多類、外形各異的產(chǎn)品。物料鋪張少,產(chǎn)品無(wú)廢品。使用擠壓設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí),除開機(jī)、停機(jī)時(shí)需少量原料作“引子”外,整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程幾乎無(wú)廢棄物排出,不存在鋪張?jiān)虾统鰪U品現(xiàn)象。37中由于受熱時(shí)間短,養(yǎng)分成分破壞程度小,蒸煮擠壓時(shí),淀粉蛋白質(zhì)脂肪等大分子物質(zhì)的分子構(gòu)造均不同程度發(fā)生降解,呈多孔疏松質(zhì)構(gòu)造,有利于人體消化和吸取。有利于長(zhǎng)期貯存。經(jīng)蒸煮擠壓后的食品不易“回生”,有利于長(zhǎng)期貯存。二、擠壓設(shè)備的種類擠壓設(shè)備的種類很多,按其螺旋數(shù)量分類,可分為單螺旋擠壓機(jī)和雙螺旋擠壓機(jī);按擠壓機(jī)功能和特點(diǎn)分類,可分為高剪切蒸煮擠壓機(jī)、低剪切蒸煮擠壓機(jī)、高壓成型擠壓機(jī)、通心粉擠壓機(jī)、玉米膨化果擠壓機(jī)等;按擠壓機(jī)熱力學(xué)特性分類,又可分為自熱式擠壓機(jī)、等溫式擠壓機(jī)、多變式擠壓機(jī)。擠壓加工過(guò)程如圖1所示。擠壓機(jī)通常借助在機(jī)筒旋時(shí)!沿著螺槽方向向前輸送稱為加料輸送段。由于受到機(jī)頭的阻力作用，固體物三、擠壓成型與擠壓膨化的差異100981809%的含水量以蒸汽形式蒸發(fā)掉，產(chǎn)品因膨脹降低了密度。四、單、雙螺桿的性能差異單U形開口處總有另一螺桿的螺旋齒板旋轉(zhuǎn)著，通常起到了最小，削減物料沿間隙逆向漏流。即使對(duì)高水分、高油分的食品物料也能適用。五、擠壓系統(tǒng)及主要工作元件的技術(shù)性能擠壓機(jī)的螺桿、機(jī)筒、機(jī)頭、成型口模等零部件，共同構(gòu)成擠壓機(jī)的擠壓系統(tǒng)，又稱機(jī)膛。擠壓機(jī)對(duì)物料的擠壓膨化處理，就是在這里最終完成的。它是打算狀態(tài)的變化。當(dāng)機(jī)膛內(nèi)的物料，最終經(jīng)過(guò)機(jī)頭模板，被擠出機(jī)外的瞬間，熔融狀以，擠壓機(jī)是高溫、高壓運(yùn)行機(jī)械，而它的機(jī)筒，可以看做是厚壁容器。1、擠壓機(jī)機(jī)筒機(jī)筒是構(gòu)成機(jī)膛的主要部件。按長(zhǎng)度尺寸的差異，分整體式和分段式機(jī)筒；體物料的輸送率，從理論上講，可在與進(jìn)料段只有兩個(gè)螺栓，而且安裝、定位快速，裝拆便利，深受操作者的歡送2、螺桿工作的根本原理和技術(shù)性能,,由于,它們將打算加工原料在擠壓機(jī)內(nèi)的流淌行程。螺桿是擠壓機(jī)最重要的工作部件,其構(gòu)型和構(gòu)造,不僅打算擠壓料熟化作用和糊化作用的程度,而且還打算最終成品的構(gòu)質(zhì)特性。加工原料在擠壓機(jī)內(nèi)的流淌狀態(tài)模式,在很大程度上影響上述作用的力量。螺桿的作用力量,又打算于螺桿的設(shè)計(jì)參數(shù),也打算于螺桿的幾何外形特征參數(shù)(或稱為構(gòu)型參數(shù))和構(gòu)造參數(shù),其中包括:螺槽深度、螺槽寬度、螺紋界面徑,以及螺紋頭數(shù)和螺槽數(shù)(螺桿長(zhǎng)度)(參見圖1)。這些參數(shù)構(gòu)成螺桿具有擠壓熟化作用,其作用的程度,取決于多種因素的綜合影響,其中包括:摩擦作用、剪切作用、壓力、螺桿與擠壓料的接觸面面積,以及流淌湍流度等因素的影響。這中間任一因素影響的1螺桿設(shè)計(jì)參數(shù)L-螺桿長(zhǎng)度;D-螺桿直徑;h-螺槽深度;ω-螺槽寬度e-螺紋界面軸向?qū)挾?δ-螺桿與螺套的 旋角;γ-螺紋側(cè)面前向角;β-螺紋側(cè)面背向角t-螺紋節(jié)距;Qd-粘性流向;Qp-逆流向;Ql-滲漏流向增大,都將會(huì)增大擠壓螺桿的熟化作用。同時(shí),增大擠壓螺桿的熟化作用可承受不同的方法例如,增加螺槽數(shù)(螺桿長(zhǎng)度)和減小螺紋節(jié)距,會(huì)增大螺桿與擠壓料接觸,承受斷螺紋構(gòu)型螺桿,會(huì)增大湍流和滲漏流,從而,將會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦作用。另外,螺槽深度變淺,也會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦作用。影響擠壓熟化作用程度的另一個(gè)要素是螺桿壓縮比。螺桿壓縮比的定義是:螺桿每旋轉(zhuǎn)一周,進(jìn)料端起始用的數(shù)值為:1.5∶1~5∶1。螺桿壓縮比將會(huì)影響糊化作用的強(qiáng)度和效果。例如,螺桿壓縮比數(shù)值由1.5∶1增大到3∶1,擠壓玉米粉的糊化作用稍有增大;擠壓高粱粉熟化糊料的粘度減小。另外,在擠壓料區(qū)位至卸料區(qū)位呈現(xiàn)連續(xù)流淌的行程上,還可承受剪切阻流件來(lái)調(diào)整擠壓料的流淌狀態(tài)模式和熟化程度。多段螺桿組件的擠壓機(jī),通常配用剪切阻流件,以利于不同擠壓區(qū)段保持各自的工作溫度和壓力。剪切阻流件的直徑,將打算螺桿與螺套之間縫隙的大小。假設(shè)剪切阻流件的直徑變大,則將減小該間隙,從而,,螺桿之所以能,,固然,這必需是螺桿在,需要著重指出的是:大多數(shù)的擠壓機(jī),尤其是雙螺桿擠壓機(jī),其螺桿全長(zhǎng)不是在完全裝滿擠壓料的情下工作,這類似于螺旋輸送,隨即取出螺桿,或者翻開和卸下螺套,擠壓螺桿未完全布滿物料,只有在螺桿的局部長(zhǎng)度上完全布滿物料?？梢?確定螺桿的滿載長(zhǎng)度,對(duì)于設(shè)計(jì)、分析和掌握擠壓作用過(guò)程,具有格外重要的作用。這個(gè)理由很簡(jiǎn)潔,由于,,很明顯,螺桿必需有滿載區(qū)位,由于只有這樣,螺桿才有可能將擠壓料強(qiáng)制推動(dòng)通過(guò)模頭的模孔。螺桿在未完全裝載的區(qū)位內(nèi),主要起著螺旋運(yùn)送擠壓料的作用,但需要消耗相當(dāng)功率。不過(guò),螺桿在滿載之前的區(qū)位內(nèi),幾乎沒有粘性能耗。鑒于擠壓過(guò)程的一個(gè)主要目的是傳遞功,所以,螺桿就必需具有肯定的滿載長(zhǎng)度才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。事實(shí)上,,擠壓與螺套壁之間的熱傳導(dǎo)甚少,從而,這些區(qū)位內(nèi)的熱力傳遞很小。因此,在螺桿未完全滿載的區(qū)位內(nèi),熱量輸入擠壓料的傳遞作用,或者,熱量由擠壓料輸出的傳遞作用,,如何提高熱傳遞作用,將在后面爭(zhēng)論螺套技術(shù)性能時(shí)再作簡(jiǎn)述。擠壓螺桿的構(gòu)型組成一旦選定,接下來(lái)就要使擠壓機(jī)的輸出功、擠壓料流淌、壓力產(chǎn)生和熱力傳遞相互之間形成恰當(dāng)?shù)钠胶狻＞C上所述,螺桿的滿載長(zhǎng)度明顯是與壓力產(chǎn)生親熱相關(guān)的。3、螺套工作的根本原理螺套是擠壓機(jī)的另一個(gè)核心工作部件,對(duì)于擠壓熟化作用有重要影響。圍包在螺桿外面的螺套,可制成整體構(gòu)造,,通常加工成凹槽外形,其凹槽一般有兩種形式,直線型凹槽和螺線型凹槽(2)凹槽所起的作用,是在增加擠壓料滲漏流和削減擠壓料沿螺套壁滑動(dòng)的同時(shí),使擠,則將產(chǎn)生更多順流和較小的機(jī)械摩擦作用。螺套上還配裝固定的擋料銷件,安裝成凸伸在螺桿的螺槽之中,藉以增大湍流,以利于熟化作用。螺線型凹槽(縱向螺線凹槽)螺套,更多地應(yīng)用于單螺桿擠壓機(jī),它是單螺桿擠壓機(jī)高效作業(yè)所必需的工件。由于,單螺桿擠壓機(jī),壁面存在,螺線凹槽,則會(huì)有助擠壓物料沾滯而流淌。螺套技術(shù)性能上的一個(gè)重要問題,是如何提高擠壓機(jī)的熱傳遞作用。在前面爭(zhēng)論:,,或者,熱量由擠壓料輸出的傳遞作用,,這些區(qū)位上的螺套,通常配置擠壓機(jī)的熱傳遞成效蒸汽噴射裝置,藉以提高。,可使擠,想使擠壓料溫度取得類似的增量,,這時(shí),則很可能會(huì)處于極為不利的狀況,即增大轉(zhuǎn)速,;或者,增大設(shè)備長(zhǎng)度,繼而導(dǎo)致本錢太高。生產(chǎn)實(shí)踐業(yè)已證明,蒸汽噴射加熱確實(shí)是個(gè)很好的技術(shù)措施,它可大幅度地提高擠壓機(jī)的產(chǎn)量,,螺套配置蒸汽排放,能有效地冷卻擠壓料而不過(guò)度受熱,這可能也是一項(xiàng)有用的技術(shù)措施。通常,承受這種技術(shù)措施的主要目的,是為了將熟化后的料溫降低到足以使加工料在非爆脹條件下進(jìn)展擠壓。擠壓機(jī)局部區(qū)位在高于水分沸點(diǎn)的工作條件下,盡管可以快速熟化擠壓料,但是,,所以,擠壓機(jī)螺套有可能缺乏以被冷卻到可,尤其是如此。生產(chǎn)非爆脹的熟化成品時(shí),例如,生產(chǎn)沉性的水產(chǎn)飼料,螺套配置蒸汽排放可能是個(gè)可行的方,其相關(guān)的作用機(jī)理親熱,所以,在此同時(shí)進(jìn)展研討。這兩種傳熱過(guò)程,在利用熱含量(焓)大幅度變化的同時(shí),伴隨著蒸汽轉(zhuǎn)變成液態(tài)水,或者反過(guò)來(lái),,或者,水分蒸發(fā)而除去少量水分,都會(huì)使擠壓料的濕熱含量(溫度)產(chǎn)生大的變化。這樣,利用物料相態(tài)變化的作用,就有可能提高擠壓機(jī)工作的傳熱效率。和原理有了初步的了解。擠壓膨化技術(shù)在食品及飼料工業(yè)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,從較早期的便利食品、休閑食品、兒童膨化食品,到家畜飼料、水產(chǎn)飼料、植物組織蛋白等領(lǐng)域目前,在一些興旺國(guó)家,,利用擠壓技術(shù)改性蛋白質(zhì),爭(zhēng)論淀粉在擠壓過(guò)程中的變化,并進(jìn)一步爭(zhēng)論養(yǎng)分、吸取等問題。隨著工藝條,具有肯定水分和淀粉含量的物料進(jìn)入機(jī)筒內(nèi),擠壓機(jī)利用螺桿的推動(dòng)作用將物料從進(jìn)料端輸送到打算成品外形的模具端。在此過(guò)程中,物料被加熱,也可利用摩擦產(chǎn)生足夠的熱量蒸煮物料,,螺桿的壓縮比及雙螺桿位置的變化,使物料受到的擠壓力和剪切力發(fā)生轉(zhuǎn)變,從而使物料處于3~8MPa的高壓和