操作参数对双螺杆挤压机挤压效果影响的研究
国外双螺杆挤压膨化机的研究现状
用 eryt hrosin 作为示踪物研究了螺杆转
速和喂料速度对 R TD 和轴向混合程度
的影响 。实验结果表明 ,螺杆转速和喂
料速度的增加都会减小 R TD 值 ,且喂料
速度的影响更为显著 。R TD 的研究还
表明 :同向旋转双螺杆挤压机很难充分
利用机筒长度的剪切和热量传递 ,大约
75 %的机筒长度主要用于输送物料 ,填
型 :美 国 Wenger 公 司 的 TX 型 、瑞 士 Buhler 公 司 的 B I2EX 型 、法 国 Creust2 Loive 公司的 Clextral - BC 型 、英国 Bak2 erPerkins 公 司 的 MPF 型 、德 国 Werner &Pflerder 公 司 的 ZSK 型 、日 本 Kowa Kogyo 公司的 KEI 型等 。这些国 家生产的双螺杆挤压机已经能够实现温 度 、压力 、转速的自动调节和数字显示 , 已形成一定的规模产业 。本文从挤出理 论 、停留时间分布等方面介绍国外 80 年 代以来双螺杆挤压机的研究进展 ,目的 是为了加快我国双螺杆挤压机的研究 , 提高对纤维资源的利用 。
停留时间分布被认为可用来表示双 螺杆挤压机的全部混合特性 ,由于螺杆 结构及其它因素的影响 ,使得同时进入 挤压机的流体微元在不同的时间离开 。 Danckwerts 的研究表明 ,停留时间分布 可以用彼此密切相关的 E、F 函数来定 量描述 ,其中 E 函数为物料离开挤压设 备的时间分布 ,因为所有的示踪物在同 一时间进入挤压设备 ,故用 Edt 给出在 t 至 t + dt 之间物料离开挤压机的数量 。 显然在 E 函数下面的总面积为 1 ,对于 不随时间变化 ,产量为常数的挤压系统 来说 ,示踪物浓度的标准化可以通过将
反向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件的设计论文_大学论文
毕业设计（论文）题目：反向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）反向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。
班级：机械94学号：0923168作者姓名：2013 年5 月25 日无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目反向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计2、专题二、课题来源及选题依据螺杆挤压机能将一系列的化工基本单元过程集中在挤压机中进行，螺杆挤出已连续生产代替间歇生产，必然有较高的生产率和较低的能耗，也已实现自动化，同时螺杆的搅拌作用业提高了混合质量这些因数加在一起，避让降低生产成本。
挤压加工技术作为一种经济实用的新型加工方法广泛应用于食品生产中，并得到迅速的发展。
反向旋转型双螺杆挤出机因其具有突出的高效工作性能, 受到了食品行业的广泛重视。
根据收集的相关文献, 对反向双螺杆挤压机在食品工业中的应用、发展前景、主要组成部分，以及挤压机的各项参数等进行综合的分析和论述,希望对我国反向型双螺杆食品挤压的研究与发展有益。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：①了解挤压机的工作原理；②了解挤压机的内结构；③熟练掌握反向旋转型双螺杆机压机的优缺点；④熟练绘制双螺杆挤压机的装备图，挤压部件装配图，挤压机零件图。
四、接受任务学生：机械94 班姓名沈杰五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任〔学科组组长研究所所长〕签名系主任签名2012年11月12日摘要本文先分析了膨化食品的市场需求和生产现状，并初步探讨了挤压机生产膨化食品的工艺可行性；提出了用双螺杆挤压机生产膨化食品的工艺流程。
重组牛肉干双螺杆挤压工艺研究
重组牛肉干双螺杆挤压工艺研究杨晓玲;邓力;董楠;李秋萍【摘要】以牛肉为主要原料,添加大豆分离蛋白、马铃薯淀粉和调味料等辅料,利用双螺杆挤压技术加工以肌纤维为质构主体的重组牛肉干.通过单因素试验,考察机筒温度、喂料速度、螺杆转速、物料含水率对挤出物组织化度的影响规律.采用Box-Behnken试验设计,综合考查Ⅲ区机筒温度、螺杆转速、物料含水率对挤出物组织化度的影响,推导出描述组织化度的二次回归模型.响应面分析得到最佳挤压工艺条件为Ⅲ区机筒温度143.1℃、螺杆转速115.64 r/min、物料含水率44.96％,在该条件下挤出物组织化度可达1.83.【期刊名称】《食品与机械》【年(卷),期】2013(029)004【总页数】5页(P107-111)【关键词】重组;牛肉干;双螺杆挤压;组织化度【作者】杨晓玲;邓力;董楠;李秋萍【作者单位】贵州大学,贵州贵阳550025;贵州大学,贵州贵阳550025;贵州大学,贵州贵阳550025;贵阳市南明区质量技术监督检测所,贵州贵阳 550002【正文语种】中文肉干是中国传统休闲食品，风味独特、食用方便，深受广大消费者喜爱。
长期以来，传统肉干加工由于技术原理限制，干燥时间长、干燥程度不易控制，产品质地不均。
肉块在干燥过程中受热不均，表层因受热过长而变干变硬，而受热不足部分水分含量仍很高。
肉干水分高，口感好，但易霉变；水分低，口感坚硬、咀嚼困难，成本高，这一矛盾是低水分肉制品实现嫩化工艺的难点所在［1］。
其次，由于原料肉来源部位、年龄等条件的不同，即使加工条件相同，肉干品质也会出现较大差别，从而降低产品质量稳定性。
为了改善肉干的嫩度，许多研究者［2－5］对原料肉进行嫩化处理，如机械法、电刺激法、超高压法等物理方法和酶、多聚磷酸盐、钙盐等化学嫩化法及微生物发酵等。
此外，还有通过微波成型、微波干燥、高压电场干燥等改进干燥工艺［6－8］。
部分经济实用的方法已应用于工业生产，但有些方法成本较高、工艺繁琐、条件不易控制，难以推广。
双螺杆挤出机关键技术研究与分析
在图 2 中，各组齿轮所承载的扭矩从之前的 50%下降 到 24%，达到较高扭矩输出的目的。因为进行运转的时候， 会被 B 轴的轴承所限制，经过长久运转之后，会降低系统 的稳定性，影响到最终产品的质量。
从图 3 中可知，对于此方案来说，其中的第一输出轴 A 上边装设了齿轮 A1，并和两过渡轴 C、D 上边的齿轮 C1、D1 予以啮合，而在过渡轴 C、D 的另外一边，依次存在 斜齿轮 C2、D2，同时和第二输出 B 轴上边的斜齿轮 B1 相 啮合，其中 A 轴的传递功率是总功率的大约 1/2。B 轴的传 递功率则是 1/4。
关键词院双螺杆挤出机；高扭矩；高转速；关键技术
0 引言 从当前双螺杆挤出机的技术发展情况来看，在技术与 产品质量方面存在着很大的差异性。基于提升国内产品的 市场占有份额的目的，确保产品的质量，应该以满足客户 的需求作为宗旨，系统掌握双螺杆挤出机中的关键技术， 从而制造出性价比更高的产品，达到既定的发展目标。鉴 于此，深入探究与分析双螺杆挤出机的关键技术显得尤为 必要，具有重要的研究意义和实践价值。 1 双螺杆挤出机技术相关概述 对于 双 螺 杆 挤 出 机 而 言 ，主 要 涵 盖 了 挤 出 、传 动 两 部 分构成内容，其中，依靠挤出部件能够确保重要部件的质 量，而借助传动部件则使产品的生产效率获得提升。实际 上，可以将扭力分配箱的升级、更新视为双螺杆技术提高 的标志，所以，不难看出，传动系统十分关键。 作为双螺杆挤出机中关键的部件之一，传动部件的重 要性是不容忽视的。这好比汽车的发动机，只有供应充足 的动力，方可以输出大量的能量，因此，为了使挤出效率获 得提升，首先应该依靠传动系统供应充足的动力。对于双 螺杆挤出机来说，主要依靠螺杆构件进行旋转运动形成相 应的动力，并将其转化为扭转力，当扭力很大且所输送的 物料较多的时候，应该借助较高扭矩传动系统供应一定的 动力，方可以产生较高的产量[1]。参考当前双螺杆挤出机行 业的发展状况而言，有关传动系统主要分为圆柱外齿轮系 扭矩分配传动、行星齿轮系扭矩分配传动两种不同的技术 方案。 2 双螺杆挤出机的关键技术说明 2.1 圆柱外齿轮系扭矩分配传动技术方案分析 2.1.1 两输出轴扭矩分配构造不同的传动方案介绍 关于平行三轴传动构造图见图 1。
双螺杆挤压工艺对杂粮重组米感官品质影响研究
双螺杆挤压工艺对杂粮重组米感官品质影响研究作者：何忠源马天文王庆峰肖志刚朱旻鹏来源：《农业科技与装备》2017年第09期摘要：采用双螺杆挤压法生产杂粮重组米，考察挤压机机筒温度、螺杆转速及原料水分含量等参数对最终产品感官品质的影响。
在单因素条件基础上，利用旋转正交试验对杂粮重组米的生产工艺进行优化，结果表明，在挤压机机筒温度60 ℃、物料水分含量30%、螺杆转速160 r/min条件下所得重组米的感官评分最佳。
关键词：重组米；挤压法；感官品质；旋转正交试验中图分类号：TS212.4 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2017）09-0063-06挤压重组米是以碎米为原料，粉碎调质后进入挤压机重新制粒，干燥后最终得到挤压重组米成品。
双螺杆挤压机能充分、彻底混合揉捏物料，且具有广泛的原料适应性。
杂粮中蛋白质、脂肪、碳水化合物等营养成分配比更为均衡，并含有丰富的膳食纤维，符合现代人的饮食需要。
目前，以大米或碎米为原料挤压生产重组米已有广泛研究，而以碎米为原料复配杂粮来制备杂粮重组米鲜有报道；同时，在挤压参数对重组米感官食用品质的影响方面缺乏系统研究。
因此，本研究以碎米和杂粮为原料，采用双螺杆挤压技术制备重组米，考察挤压机机筒温度、螺杆转速及原料水分含量等参数对最终产品感官品质的影响，并在单因素条件基础上，利用旋转正交试验对杂粮重组米的生产工艺进行优化，为杂粮重组米生产提供理论支持。
1 材料与方法1.1 试验材料大米（碎米）、燕麦、小米、玉米均为市售。
1.2 仪器设备DS56-Ⅲ双螺杆挤压膨化机：济南赛信机械有限公司。
1.3 挤压法生产营养强化米1.3.1 单因素试验将燕麦250 g、玉米850 g、小米400 g、大米（碎米）1 500 g粉碎，过60目筛，混合，调节水分含量为30%，考察各挤压参数对生产出的杂粮重组米感官品质的影响。
1）机筒温度对挤压重组米外观品质的影响。
机筒温度单因素试验设计见表1。
双螺杆挤压机操作参数对蚕豆挤出物径向膨化率的影响
１ ． ３ 试验 设计
标是膨化率 ， 它反应 出产 品的感官形态及 口感 ， 而挤 压参 数对 径 向膨 化 率有 着 直接 的影 响 Ｉ ４ Ｊ 。本 研 究
探讨 双螺 杆挤压 操 作 中挤 压 温度 、 物料 含 水率 、 喂料 速度 和 螺杆 转速 ４个重 要参 数对 蚕 豆径 向膨 化率 的 影响规律 ， 进 一 步 明确 挤 压 温 度 、 物料含水率、 Ｓ ＭＥ
早餐食 品 、 饲料、 酿酒 、 制药、 饮料、 油脂 等领 域 。尤 其在 玉米 、 小米 等禾 谷 类 膨 化 食 品 的生 产 中较 为 突 出， 但 在蚕 豆膨 化 食 品 的加 工 中 尚未 开 展 深 入 的 研 究 。蚕豆是 食 用 豆类 之 一 ， 是 重 要 的 加 工 原 料 。蚕 豆膨 化 食 品 是 经蚕 豆 原 料 处 理 、 挤压、 整形、 切 割 等
在预 试验 的基 础 上 进 行单 因素 试 验 ， 以 物 料 含 水率、 挤压温度、 喂料 速 度 和 螺 杆转 速 为 影 响 因 素 ， 因素水平 设计 见表 １ ， 各 因素 的 固定水 平 值 分 别 为 ： 挤压温度 １ ６ ０℃ ， 物料含水率 ２ ０ ％， 喂料速度 ３ ５ ｇ ／ ｍ ｉ ｎ ， 螺 杆转 速 １ ６ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ＿ ５ Ｊ 。
２ ０ １ ３年 ７月 第２ ８卷 第 ７期
中国粮油学报
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｃ ｅ ｒ ｅ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ Ｏ ｉ ｌ ｓ Ａｓ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖ０ １ ． ２８． Ｎｏ ． ７
喂料区 １ ０ ０ ｍ ｍ，Ｉ区 １ ５ ０ ｍｍ， １ Ｉ区 １ ５ ０ ｍ ｍ， Ｉ Ｕ区
挤压膨化工艺参数对产品质量影响概述
2005年4月第20卷第2期中国粮油学报Journal of the Chinese Cereals and O ils A ss ociati onVol.20,No.2Ap r.2005挤压膨化工艺参数对产品质量影响概述注魏益民1,2 蒋长兴2 张 波1(中国农业科学院农产品加工研究所1,北京 100094)(西北农林科技大学食品科学与工程学院2,陕西杨凌 712100)摘 要 挤压膨化加工工艺参数指在挤压膨化加工过程中能够人为改变且影响产品质量的一系列参数,包括加工温度、物料含水量、喂料速度和螺杆转速等。
膨化产品质量的评价指标包括膨化率、吸水性和质构等物性指标,以及产品的营养成分。
大量研究表明,膨化加工工艺对产品质量有重要影响。
本文根据国内外研究论文和报告,从膨化加工工艺对产品质量影响的角度,介绍了挤压膨化技术的研究现状和进展。
关键词 挤压膨化 工艺参数 产品质量 双螺杆挤压机0 前言挤压膨化是将物料喂入挤压机中,借助螺杆强制输送,通过摩擦、剪切和加热产生高温、高压,使物料经受挤压、混炼、剪切、熔融、杀菌和熟化等一系列复杂的连续化处理。
当物料从机筒末端模具中被挤出时,压力骤然降至常压,水分急剧汽化而产生巨大的膨胀力,物料瞬间膨化,形成多孔状的产品〔1〕。
膨化食品主要是经挤压膨化加工而成,它具有味道鲜美、口感酥脆、便于消化吸收、食用方便和耐贮藏等特点,深受广大消费者的青睐。
膨化食品种类很多,按原料分有玉米、大米、小米等谷物膨化制品,花生、豆粕、全脂大豆粉和脱脂棉籽等植物蛋白膨化制品,以及动物蛋白与淀粉混合物的膨化制品;从消费对象来分,有婴幼儿膨化食品、老人膨化食品和营养保健食品;另外还有鱼饲料和宠物食品。
膨化食品的质量评价指标包括膨化率(VE I)、吸水性(WA I)、水溶性指数(W S)、容积密度(BD)、抗张力(BS),以及产品中淀粉的糊化度、老化度、结晶度、分子量大小和其它营养成分(脂肪、灰分、蛋白质和可溶性纤维等)在挤压膨化过程中的变化。
双螺杆挤出机有什么特点？这些因素在影响它的性能
双螺杆挤出机有什么特点？这些因素在影响它的性能双螺杆挤出机是一种常用的塑料加工设备，是用于塑料制品生产过程中最重要的机器之一。
它的特点有哪些，又有哪些因素会影响它的性能呢？本文将从机械结构、挤出工艺和操作方法等方面进行阐述。
机械结构双螺杆挤出机是由两条并列于同一轴线方向的螺杆组成的挤出机，这种结构与单螺杆挤出机相比具有以下优点：•可以更好地混合和塑化塑料原料，因为两根螺杆的互相作用形成了更均匀的剪切和混合；•可以更高效地排一些挤出难度高的材料，如高分子物质和矿物填料等；•可以更好地控制挤出效率和产量，因为双螺杆挤出机的加工区域分为三个部分，分别是进给区、塑化区和挤出区，每个部分的加温温度和转速都可以进行独立调节，以适应不同的塑料原料和不同的生产需求。
但是，双螺杆挤出机的结构相对比较复杂，装卸和维护需要更高的技能和成本，而且成本相对较高。
挤出工艺双螺杆挤出机的挤出工艺相对于单螺杆挤出机更为复杂，但是也更为灵活。
以下是一些挤出工艺方面的优点和注意点：•可以进行多层挤出工艺，这种方法可以在同一台机器上实现多层结构的产品，如同层复合板、异层复合板等；•能够灵活调节挤压流动速度，适应不同的原料性质，比如高分子材料、增强材料和矿物填料；•能够实现物料的在线回收，减少废品率，并且可以在挤出机出料口处精准控制物料的形状和尺寸；•由于挤出的缺陷主要集中在熔体的温度和流动方案中，因此需要通过适当调整温度、流量和挤压比等参数来控制挤出的质量。
需要注意的是，虽然双螺杆挤出机的挤出工艺比单螺杆挤出机更强大，但也更为复杂，需要更好地掌握一些操作要点和技巧。
操作方法操作双螺杆挤出机需要一些特殊的技术和经验，遵循以下几点注意事项可以使使用双螺杆挤出机的效果更佳：•在加热和降温的过程中要控制好加热温度，避免温度过高或过低而导致塑料原料的熔化不充分或者热变形；•定期检查和维护机器的各个部位，确保有充足的润滑，螺杆和筒表面无明显损伤和磨损；•在生产过程中要注意物料的质量，尽可能使用优质的原材料，并且分别储存在不同的罐中，以便长时间一直保持一定的质量；•精确定位模具、添加剂和挤出压力等参数，按照生产需求掌握好整个挤出过程。
双螺杆构型及挤压参数的建模与试验研究
双螺杆构型及挤压参数的建模与试验研究双螺杆构型及挤压参数的建模与试验研究摘要：本文以双螺杆挤压机为研究对象，通过建立数学模型，探讨了双螺杆挤压机的构型及挤压参数对挤出过程的影响。
同时进行了实验研究，对比分析了模型与实际的挤压效果，验证了模型的准确性和可行性。
研究结果表明，双螺杆构型及挤压参数对挤压过程起着重要的作用，可以通过调整这些参数来控制产品质量和生产效率。
关键词：双螺杆挤压机；构型；挤压参数；数学模型；实验研究1. 引言双螺杆挤压机作为塑料加工的重要设备之一，在塑料工业中得到了广泛的应用。
挤压过程是通过双螺杆挤压机将熔融的塑料物料挤出成型，受到挤压机的构型及挤压参数的影响。
因此，研究双螺杆挤压机的构型及挤压参数对挤出过程的影响，对于提高产品质量和生产效率具有重要意义。
2. 双螺杆挤压机的构型及工作原理双螺杆挤压机的构型可分为共转双螺杆挤压机和差动双螺杆挤压机两种。
共转双螺杆挤压机的两个螺杆同步旋转，工作原理与单螺杆挤压机类似；差动双螺杆挤压机的两个螺杆差速旋转，其中一个螺杆为主螺杆，另一个为辅螺杆，辅螺杆的转速通常低于主螺杆。
双螺杆挤压机的挤压过程主要有熔融、输送和排出三个阶段。
在熔融阶段，上料装置将塑料颗粒送入双螺杆挤压机，通过螺杆融化，形成熔融塑料。
在输送阶段，熔融塑料被双螺杆挤压机的螺杆转动推送，向模具出口流动。
在排出阶段，挤出塑料经过模具的形状，得到所需的产品。
3. 双螺杆挤压机的建模为了研究双螺杆挤压机的构型及挤压参数对挤出过程的影响，需要建立合适的数学模型。
在建模过程中，考虑到实际生产过程的复杂性，可以采用离散元法和数值模拟方法等较为精确的模拟方法。
通过对挤压机的几何结构、材料参数和运行参数进行描述和建模，可以得到一系列方程表示挤压过程的动态变化规律。
双螺杆挤压机的数学模型包括传热计算模型、流动模型和传输模型等。
传热计算模型用于描述熔融塑料的温度变化规律，流动模型用于描述熔融塑料在螺杆腔中的流动行为，传输模型用于描述熔融塑料的质量传递过程。
双螺杆挤出机使用中若干问题的探讨
双螺杆挤出机使用中若干问题的探讨一、前言在制粉设备中双螺杆挤出机是关键设备，也是挤出机中保有量最多的机型。
尽管在其设计和制中已得越来越完善的结果，也确实适用于各种类型粉末的加工，还能够达到满意的效果。
毕竟还是很多早期的产品设备，国产二代及三代先期设备还有广大用户使用。
其结构和性能不是那么完善，因此我们主要针对这些设备使用中的若干问题在其广大用户们商榷。
二、双螺杆挤出机使用中的几个主参数1、熔化段温度的设定为了进行混炼，必先将配料升温，尤其组分中的可熔物必须尽快彻底熔化，并保持在一定温度下（即设定温度），让其成为组分中各种不可熔物的包衣。
并且相互混合，所以设定温度有两个目的，一是尽快将可熔物熔化，熔化时间越快越好，这样可使其在机筒中所占位置长度的比例越小，相应混炼的时间变长，可以提高混炼效果；二是限制其温升到定值时启动冷却机，防止物料固化。
在熔化区物料温度最低，又以吸热为主，设定温度应该最高，而在早期使用说明书中定得最低是不得意，因为那里的螺杆转速很低，产量也低。
物料在机筒内前过速度很慢，可以有充分时间加热，提高设定温度固然很好，但使喂料段升温会过高，其螺杆的输料能力因熔化料在该段产生并增加而减弱或丧失，使人们“小心”起来。
况且有人主张螺杆转速不得超过100转每分钟，实际成了误导，但还是有高人指下，比如当年高远公司老总就说：他定到160℃会更好。
所以，随着人们经验的积累，理论水平的提高，尤其螺杆转速的不断提高（60螺杆已达千转），加强对机筒温度场的研究，就有了新认识（有关事宜另行商榷）只要喂料区冷却效果有保障，或者能用较低温度的冷却水，或与熔化区间具有良好的隔热措施，或有后内冷设施等等，该区即使设定温度高于固化点也无妨。
总之，喂料区的设定温度最高，具体数值应接近固化温度，而与螺杆转速即物料在机筒内前进速度成正比。
2、其他工作区温度的设定熔化区前各区温度设定的原则是逐渐降低，螺杆转速越低，降得越多，非高光粉加工的高速机型应该少降，甚至不降。
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9 张力田 . 碳水化合物化学 . 北京 中国轻工业出版社 1988 314 322.
10 张本山 杨连生 . 玉米预糊化淀粉结晶性质的研究 . 华南理 工大学学报 1997 25 2 107 111.
11 王煜明.非晶体及晶体缺陷的X射线衍射.北京 科学出版社 1988 69.
12 裴光文 钟维烈 岳书彬.单晶 多晶和非晶物质的X射线衍 射 . 济南 山东大学出版社 1985 446.
系统参数(Y) 物料停留时间
模头压力 单位质量产品 消耗热能 机械能等
目的参数(Z) 膨化指数 产品外观 口感 淀粉糊化度
水溶性指数等
黑龙江省自然科学基金资助项目 项目编号 C9901
6 V.Garcia,P.Colonna,B.Bouchet.Structure Changes of Cassava Starch Granules after Heating at Intermediate Water Content.Starch,1997,49(5):171 179.
的参数 z 三种 这三种参数存在着如下关系 y=y x z=z y 实践证明 依据系统分析模型进行研
究 可以大大简化研究过程 并且能够得出可靠的结 论 1.2 物料及其配比
实验将薏米 黑米 荞麦三种谷物的混合物 料确定为实验原料 这三种谷物都含有丰富的营养物 质 特别是荞麦中还含有丰富的膳食纤维 但是这三 种谷物质地都非常坚硬 用正常的蒸煮方法难以加工 需经过特殊工艺处理 而挤压膨化技术可以达到这一 目的 实验选取这三种物料的混合物为原料 对于开 发营养丰富的谷物膨化食品具有一定代表性 表 2 为 三种物料配比 1.3 设备情况
实验采用可旋转的中心组合设计方法 这种设 计方法是在标准要因实验设计的基础上 通过增加若 干个点实现的 由于本实验有三个自变量 所以依据 可旋转中心组合实验设计的规则需要增加 7 个点 这
实验设计过程中 要处理好两个问题 一是各自
变量选取一个可行的起点 二是确定不同水平之间的
间距 这两个问题可以根据实践经验解决 也可以先
7 Jian Ya Qian,Yang Zhou,Manfred Kuhn,Stuttgart. Chracterization of Amaranthus Cruentus and Chenopodium Quinoa Starch.Starch,1999,51(4):116 120.
8 Y.E.M.Vander Burgt,J.Bergsma,I.P.Bleeber.Structur al Studies on Methylated Starch Granules.Stach,2000.52(2 3):40 43.
14 2001,Vol.22,No.2
食品科学
基础研究
操作参数对双螺杆
挤压机挤压效果影响的研究
杨绮云 李德溥 徐克非 黑龙江商学院 哈尔滨 150076
摘 要 通过实验研究了荞麦 黑米 薏米三种谷物的混合物料为原料时 双螺杆挤压机的螺杆转速 物料 湿度 机筒温度三种操作参数对双螺杆挤压机的挤压膨化效果 以糊化度衡量 的影响 依据可旋转中心组合实 验设计及实验数据建立了相关的统计模型 通过对响应面和等高线的分析 得出了三种操作参数的最佳取值范围 本实验研究对于开发谷物膨化食品 探索双螺杆挤压机加工谷物原料的挤压机理具有重要的现实意义 关 键 词 双螺杆挤压机 系统分析模型 响应面分析法 Abstract The effects of varying screw speed barrel temperature and moisture content on extrusion quality(expressed as degree of dextrinization)of materials comprised of buckwheat, melan-rice and coix were studied by using a co-rotating twin-screw extruder. The statistical model was established by using a rotate central composite design and response surface methodology.The operation parameters were conducted by triaxial contour map and isohypsic analysis. The experiment results showed great significance of exploitation of grist extrudate and the mechanism of the twin-screw extruder. Key words Twin-screw extruder Systemic model Response surface methodology
实验设备为同向啮合型双螺杆挤压机 其主 要参数如表 3
名称 螺纹头数 机筒直径 螺杆总长 模孔长度 模孔直径
表3 挤压机主要参数
规格
名称
1
输送段螺距
68
压缩段螺距
470mm
均化段螺距
50mm
电机功率
6
规格 24mm 18mm 18mm 30kw
1.4 因素与目标函数 实验中将螺杆转速 机筒温度 物料湿度作为自
基础研究
食品科学
2001,Vol.22,No.2 17
收率 所以 机筒温度的设置应该综合考虑 一般是 在保证物料生化反应顺利进行情况下 机筒温度设置得 尽量低 这样不仅可以节约能源 也可以减轻辅机的负 担 并可以避免温度过高对物料所起的不良作用 图3 图 4 表明了温度对糊化度的影响情况 2.3 物料湿度的影响
2 结论 本实验研究表明,各因素对目标函数的影响规律 是复杂的 , 各因素之间相互联系 相互制约 共同影 响目标函数 各因素与目标函数之间呈非线形关系 不同的水平搭配使得实验结果差异很大 在实际中应 该针对不同的物料和挤压机通过实验等方法合理地确 定这些参数的值 从而得到良好的挤压加工效果 由 以上的分析及表 4 可以得出 用双螺杆挤压机挤压加 工薏米 黑米 荞麦的混合物料 三种物料配例为 1 1 1 当物料湿度在 15.6% 16.8 螺杆转速在 104 126r/min 机筒温度在174 183 范围内时 可 以达到较高的糊化度 可达 85.99% 以上
基础研究
2.2 机筒温度的影响 螺杆挤压机的机筒和模口处应该具有适当的温度
, 这是保证挤压膨化效果的重要因素 , 原料中淀粉的 糊化是在适宜的温度并吸收足够热量的条件下进行的 ,只有吸收了足够的热量,才能完成淀粉的糊化 在挤 压过程中 , 物料所吸收热量有两个来源 一是从机筒 壁传递的热量 二是物料在机筒内受剪切 摩擦作用 产生的热量 前者所起的作用更大 一般来说 机筒 温度高时 物料在有限的停留时间内吸收的热量多 有利于淀粉的糊化 但是机筒温度过高会使物料中的 蛋白质发生 美拉德 反应 降低了蛋白质的消化吸
一方面由于水分在模口处汽化而吸收大量的汽化潜热
使得机筒及模口处温度降低 因此 难以在模口处建
立起高温高压状态 进而影响挤压糊化效果 图 2 图
4 表明物料湿度对糊化度的影响情况
综合考察图 2 图 3 图 4 可知 , 当物料湿度在
(-0.4 0.8) 螺杆转速在(-0.4 1.3) 机筒温度在
(0.4 1.3)时 淀粉的糊化度较高 , 达到 85.955% 以
变量 将糊化度作为目标函数 理由如下 1. 螺杆转速 物料湿度 机筒温度是一台挤压
机重要的控制变量 也是影响挤压机系统特性和挤压 膨化效果的重要因素 研究这些参数对挤压加工效果 的影响规律 并确定其最优操作范围具有重要意义
2. 糊化度是衡量原料中淀粉糊化程度的指标 也是反映挤压效果的重要指标 研究各因素对其影响 对于提高挤压膨化产品质量具有十分重要的意义 1.5 实验设计及实验结果
具有指导意义
1 试验研究
1.1 双螺杆挤压机系统分析模型 在双螺杆挤压机的研究中 Measer等人提出的系
统分析模型 表 1 起着重要作用 在这个模型中 将 挤压机的参数分为过程参数 x 系统参数 y 和目
过程参数(X) 螺杆几何参数
模孔尺寸 喂料速度 物料湿度 螺杆转速 机筒温度 物料组分
表 1 系统分析模型
0 0
转速 x3 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 0 0 0 0 0
1.682 -1.682
糊化度 y % 81.4 85 84.5 85.24 68.6 87.9 82.18 87.9 98.6 78.5 63. 85.17 82 84.6 77
2 实验结果分析 本实验的统计模型推导 三维曲面图 等高
进行试验 根据试验结果分析归纳出合适的实验起点
和水平间距 表 4 为因素各水平实际数值与代码对照
表 表 5 为本实验的实验数据表
表4 水平实际数值与代码对照表
变量名称
物料湿度 机筒温度 螺杆转速
符号
X1 X2 X3
单位 %w.w.b
Rpm
间距
-1.682
代 –1 ٛ
0
2 12.64 14 16
10 153 160 170
线图的绘制均采用数据处理软件 STATISTICA5.0
16 2001,Vol.22,No.2
食品科学
2.1 螺杆转速对淀粉糊化度的影响 螺杆转速较低时 物料所承受的剪切作用低 随
着螺杆转速的增加 物料与螺杆以及机筒之间的摩擦 和剪切作用增强 物料在强烈的摩擦和剪切作用下 加速了淀粉颗粒的分解和糊化 但是螺杆转速过大 物料在机筒内停留时间过短 物料来不及从机筒壁吸 收足够的热量 会使生化反应进行得不彻底 降低了 淀粉的糊化度 所以螺杆转速过高 过低都将使糊化 度降低 图 2 图 3表明了实验条件下螺杆转速变化对 淀粉糊化度的影响情况