單螺桿原料膨化機(jī)的應(yīng)用

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日期：2010-02-25
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單螺桿原料膨化機(jī)的一般描述

擠壓膨化加工定義為這樣一種工藝過程，即：迫使飼料/食品原料在一種或幾種工藝條件下（如攪拌、加熱、剪切）流動(dòng)通過壓模，令物料成形和/或噴發(fā)汽化（Rossen and Miller，1973）。在當(dāng)今飼料和食品工業(yè)中，擠壓膨化機(jī)是指一種帶螺旋特點(diǎn)（即一個(gè)帶葉片的旋轉(zhuǎn)螺桿，十分嚴(yán)密地安裝在一個(gè)圓筒內(nèi)輸送流體）連續(xù)地加工一種產(chǎn)品的機(jī)器。擠壓膨化機(jī)可以設(shè)計(jì)成包括各種作業(yè)，如粉碎、攪拌、勻質(zhì)、熟化、冷卻、抽真空、成形、切割。無論是干法原料膨化機(jī)或是濕法原料膨化機(jī)，都是由主要幾個(gè)部件組成：喂料器，單筒調(diào)質(zhì)器（僅濕法配置），螺桿，機(jī)鏜，模頭裝置，切刀和出料系統(tǒng)，主機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)裝置。

原料膨化的目標(biāo)

飼料原料膨化的目標(biāo)就是提高飼料原料的生物效價(jià)，即達(dá)到原料中的淀粉充分α化、蛋白質(zhì)改性、抗?fàn)I養(yǎng)因子降解、有害微生物被殺滅。其結(jié)果是提高了原料應(yīng)用價(jià)值，使一些通常不能用于飼料的原料得以利用，使一些比例受到限制的廉價(jià)原料可以增加使用量。從而實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大原料來源，拓展配方設(shè)計(jì)空間，提高消化吸收率，提高誘食性，降低飼料系數(shù)，健康養(yǎng)殖和凈化環(huán)境的目的。

單螺桿原料膨化機(jī)的分類

1.干法原料膨化機(jī)

• 是一種自熱式擠壓膨化機(jī)，靠摩擦產(chǎn)生熱能或機(jī)械能作為對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行熟化和脫水的唯一熱源，對(duì)原料不進(jìn)行預(yù)調(diào)質(zhì)處理而直接進(jìn)行擠壓膨化加工。

• 不需要調(diào)質(zhì)器，不需要配置蒸汽系統(tǒng)，投資成本低，產(chǎn)量較低，能耗高，磨損較大。

• 適用于小產(chǎn)量原料膨化加工，通常使用55和75kw二個(gè)規(guī)格產(chǎn)品，根據(jù)用戶需求90kw也可選用。

2. 濕法原料膨化機(jī)

• 是一種多熱源擠壓膨化機(jī)，需要將原料進(jìn)行預(yù)調(diào)質(zhì)處理，在調(diào)質(zhì)器或機(jī)筒注入蒸汽，通常所加工的擠壓膨化產(chǎn)品水分較高，還需要配置冷卻或烘干設(shè)備。

• 需要調(diào)質(zhì)器，也需要配置蒸汽系統(tǒng)，投資成本相對(duì)較高，產(chǎn)量也高，能耗低，產(chǎn)品品質(zhì)好。

• 適用于所有原料膨化加工，產(chǎn)品規(guī)格齊全，從小產(chǎn)量機(jī)型55、75、90、110kw到大產(chǎn)量機(jī)型132、160、200kw及250kw以上。

• 目前市場(chǎng)上132kw機(jī)型是飼料加工中的主力機(jī)型。

單螺桿原料膨化機(jī)的硬件配置

1. 螺旋喂料器：是一個(gè)定量加料機(jī)構(gòu)，配用的電機(jī)是變頻電機(jī)，可以通過變頻器來調(diào)整螺旋主軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到控制喂料量的目的。用于均勻給料，通常選用不銹鋼材質(zhì)制造。

2. 單筒調(diào)質(zhì)器：用于將干物料與水、蒸汽或其他液體原料混合和加熱，是一種固液汽三相物質(zhì)混合的特殊容器，主要是添加適量的蒸汽與粉狀混合物料進(jìn)行充分的混合，將物料中的淀粉糊化并為在擠壓過程中提供潤(rùn)滑作用，減少擠壓部件的磨損。一般調(diào)質(zhì)后的物料溫度應(yīng)達(dá)到90℃～95℃才能保證較好的調(diào)質(zhì)效果。除了添加蒸汽外，調(diào)質(zhì)器還配有水、油脂添加口。在這些添加口中，可以根據(jù)實(shí)際需要加入各種液體營(yíng)養(yǎng)成分來滿足配方的要求。為了加強(qiáng)調(diào)質(zhì)效果，也有雙軸調(diào)質(zhì)器和雙軸差速調(diào)質(zhì)器用于配置在原料膨化加工，這主要取決于用戶的需求。

3. 組合螺桿：在一根軸桿上由多個(gè)螺旋及元件裝配而成，多采用硬質(zhì)合金材料或硬化處理材料制造。

4. 機(jī)鏜：由多節(jié)鑄件機(jī)筒組成，內(nèi)套通常采用硬質(zhì)合金鋼材料制造。大功率機(jī)型通常都帶有夾套裝置，用于蒸汽輔助加熱或水冷卻，以改善大直徑螺旋在機(jī)械能轉(zhuǎn)換過程中的均一性。

5. 模頭或模具裝置：模具裝在機(jī)鏜末端，模板固定其上，用于產(chǎn)品成形出料。通常膨化大豆用單孔模頭，膨化玉米用單孔或多孔（3孔以上）模頭，膨化片狀混合料用環(huán)隙出料模頭裝置。

6. 切刀出料：切割出模成形物料為顆粒產(chǎn)品。

轉(zhuǎn)刀：裝在擠壓機(jī)壓模面板的中央位置；

飛刀：其旋轉(zhuǎn)軸線處于機(jī)鏜縱軸線側(cè)面，這比裝在中央的轉(zhuǎn)刀有更高的行刀速度通過物料；

截?cái)鄼C(jī)切刀：用于切段較長(zhǎng)或慢速擠壓的場(chǎng)合.

7. 動(dòng)力傳動(dòng)裝置：由主電機(jī)、軸承箱及皮帶輪組成。

單螺桿原料膨化機(jī)的應(yīng)用

• 膨化大豆

膨化全脂大豆粉作為飼料原料，擠壓膨化加工不僅能有效地使大豆中的抗?fàn)I養(yǎng)因子如抗胰蛋白酶、脲酶等滅活，而且有利于蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化和大豆油細(xì)胞破裂，可顯著提高大豆的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

膨化全脂大豆粉用于乳（仔）豬飼料與豆粕加油脂型飼料具有無可比擬的優(yōu)越性，它克

服了添加油脂對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求及產(chǎn)品質(zhì)量的影響，更有效消除了其中一些使動(dòng)物過敏的因子而引起的仔豬消化紊亂、腸粘膜出現(xiàn)炎癥、導(dǎo)致仔豬下痢的癥狀，從而越來越受到飼料加工者的歡迎。

• 膨化玉米：加工成熟化玉米粉作為飼料原料

膨化玉米粉通常用于乳（仔）豬飼料, 玉米經(jīng)膨化加工后淀粉高度α化，消化吸收率提高30%以上，由于玉米淀粉分子間氫鍵斷裂而糊化并生成葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖及麥芽糊精等低分子量產(chǎn)物，特別有利于幼小動(dòng)物的消化吸收。膨化玉米粉形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)提高了淀粉黏結(jié)度而具有十分好的黏結(jié)能力，在飼料加工中有利于顆粒成形。

由于采用�？壮隽戏绞郊庸づ蚧衩追勰軌虻玫捷^好的熟化度或膨化度的產(chǎn)品，但產(chǎn)量低、電耗高；以環(huán)隙出料方式加工玉米粉或玉米混合料，其熟化度也能達(dá)到70-89%，產(chǎn)量明顯提高。以金地三福SG132kw機(jī)型膨化玉米粉為例，�？壮隽蠒r(shí)的產(chǎn)量為1300-1500kg/h，環(huán)隙出料時(shí)的產(chǎn)量為4000-5000kg/h，其產(chǎn)品質(zhì)量能滿足加工膨化乳豬料或其他要求，產(chǎn)量高達(dá)3倍，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。

• 膨化全價(jià)乳豬料：

將全價(jià)乳豬料直接加工成膨化片狀料或先膨化加工“大配方”料再經(jīng)粉碎、二次配料混合“小配方”料后再制粒加工成膨化顆粒料。

1. 熟化度可達(dá)60-70%。

2. 使飼料具有良好的適口性和易消化性。

3. 由于高溫滅菌和鈍化不明因子的作用，飼用膨化乳豬料與傳統(tǒng)顆粒飼料相比，經(jīng)擠壓膨化后仔豬料清潔衛(wèi)生，細(xì)菌含量少，可有效控制仔豬的腹瀉以及斷奶期的膘情，減少發(fā)病率、死亡率.。

4. 同樣肉雞料也可以進(jìn)行膨化加工，膨化后的肉雞料細(xì)菌數(shù)會(huì)極大減少，有利于肉雞的快速生長(zhǎng)。

膨化貂狐料：

1. 玉米+麩皮等其他原料直接膨化加工為配合飼料

2. 單獨(dú)膨化玉米，使用膨化玉米粉與其他原料配比混合后加工為配合飼料

3. 對(duì)玉米的熟化度要求較高，膨化產(chǎn)品的熟化度為90%以上和容重通常為150-250g/l.，

• 膨化糧食和油料加工副產(chǎn)品。

1. 膨化麩皮、米糠，有效提高消化率和適口性，延長(zhǎng)飼料原料的保質(zhì)期。糠麩中所含的大量粗纖維不利于營(yíng)養(yǎng)素的消化吸收，膨化后有一定程度的降解，減輕粗纖維的不良影響�？符熤袣埩舻呐哐亢谢盍軓�(qiáng)的氧化酶，易導(dǎo)致米糠和麩皮變質(zhì)，膨化使氧化酶滅活，保證了麩糠保鮮和安全使用。

2. 膨化豆粕、菜籽粕、花生粕、棉籽粕，在擠壓膨化過程中添加適當(dāng)?shù)奶砑觿�，能有效�?/span>

除或降低餅粕中的有害因子和毒性。

豆粕：含有抗胰蛋白酶、皂角苷等多種耐高溫抗?fàn)I養(yǎng)因子，在90℃高溫下也很難將其有效去除，但膨化過程中產(chǎn)生的高溫和高壓，抗胰蛋白酶去除率達(dá)到97%。通常飼料加工采購(gòu)的熟豆粕不需要再次膨化。

菜粕：含硫葡萄糖甙類化合物，經(jīng)膨化處理，主要抗?fàn)I養(yǎng)因子芥子堿的去除率達(dá)到92%。

棉粕：主要毒素為游離棉酚、環(huán)丙烯脂肪酸，在擠壓和高水份高熱條件下，有毒的游離棉酚降解或與蛋白質(zhì)結(jié)合成無毒的結(jié)合棉酚，游離棉酚去除率84%。

田箐籽：生物堿去除率86%。

• 膨化羽毛粉

利用擠壓膨化高溫、高壓和高剪切的作用及在擠壓膨化過程中外加添加劑的方法加工膨化羽毛粉。羽毛蛋白質(zhì)分子中二硫鍵的交聯(lián)作用使消化酶不能將其分解，在高溫高壓和剪切作用下，蛋白質(zhì)表面電荷重新分布，結(jié)構(gòu)重組，分子間氫鍵、二硫鍵等次級(jí)鍵被打開斷裂（50%以上），胱氨酸增加，膨化羽毛粉消化率達(dá)到飼用要求（胃蛋白酶的消化率>75%）的同時(shí)，各種氨基酸生物學(xué)效價(jià)與高壓水解羽毛粉無差異，從而不僅克服了傳統(tǒng)高壓水解或酸堿水解所需設(shè)備投資大、能耗高、勞動(dòng)強(qiáng)度大和環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)，而且初步實(shí)現(xiàn)了羽毛加工連續(xù)化的生產(chǎn)工藝，為資源的合理利用提供了新的開發(fā)途徑。

• 膨化動(dòng)物動(dòng)物屠宰加工副產(chǎn)品如血粉、肉骨粉等。

膨化血粉：血細(xì)胞緊密的細(xì)胞膜使血粉消化率很低，膨化使血細(xì)胞破壁，蛋白質(zhì)容易被消化，體外消化率達(dá)到97%。

膨化肉骨粉、動(dòng)物內(nèi)臟粉、動(dòng)物屠宰加工下腳料混合物、魚粉及水產(chǎn)品加工下腳料混合物等：經(jīng)膨化加工后，使這些原料中蛋白質(zhì)變性、滅酶、滅菌、除異味，提高消化率和誘食性。經(jīng)高溫滅菌消毒，這些廢棄物上的細(xì)菌全部被殺滅消除。

• 膨化尿素（緩釋尿素）

將玉米和尿素按一定比例混合后膨化，膨化后可直接用于奶牛及育肥牛飼料。適口性好，釋放氨的速度緩慢，產(chǎn)奶及產(chǎn)肉率更高，飼料成本更低，提高了養(yǎng)殖回報(bào)率

• 用于各種油料加工的預(yù)處理。

膨化大豆

膨化菜籽

膨化棉籽

膨化花生

葵花籽

膨化其他油料

各種油料經(jīng)擠壓膨化加工預(yù)處理，由于油料的含油細(xì)胞被徹底破壞，油脂充分外露，有害物質(zhì)得到鈍化，且物料疏松多孔而強(qiáng)度又高，通過干燥后進(jìn)行直接浸出。能夠強(qiáng)化浸出效果、提高設(shè)備產(chǎn)量、降低能量消耗

• 各種谷物作為食品原料或小食品。

膨化米粉

膨化小麥粉

膨化蕎麥

膨化燕麥

膨化谷物混合物

以上作為食品原料或小食品，僅用于投資少、產(chǎn)量規(guī)模小和產(chǎn)品品質(zhì)要求較低的項(xiàng)目。

通常膨化食品加工推薦使用雙螺桿擠壓膨化機(jī)及其配套烘干設(shè)備

• 其他各種適用于以壓膨化加工的物料。

膨化各種適用于以擠壓膨化加工物料�？梢哉f擠壓膨化機(jī)是一種“萬(wàn)能機(jī)”，任何原料均可以來試驗(yàn)加工。但對(duì)于單螺桿機(jī)型不能適用于高油脂、高水分、高纖維、高粘結(jié)性或低粘結(jié)性等難以加工的原料

單螺桿原料膨化機(jī)的選用

• 按產(chǎn)量：用戶對(duì)產(chǎn)量要求較小時(shí)通常選用干法單螺桿原料膨化機(jī)：而產(chǎn)量較大或批量生產(chǎn)膨化原料的產(chǎn)品時(shí)，一定要選擇濕法單螺桿原料膨化機(jī)，這樣有利于生產(chǎn)成本的控制和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

• 按產(chǎn)品類型：有的用戶要求膨化大豆和膨化玉米的“香味”，則干法膨化機(jī)當(dāng)然是首選，但同樣是在較小產(chǎn)量時(shí)適用。如果用于膨化加工乳豬料產(chǎn)品，首選一定是濕法機(jī)型。

• 按投資額：干法機(jī)型投資小于濕法機(jī)型。

• 總之，通常建議選用濕法單螺桿原料膨化機(jī)，主要由于其加工產(chǎn)量大、產(chǎn)品質(zhì)量好、質(zhì)量穩(wěn)定、電耗相對(duì)較低。只有一些產(chǎn)品單一、產(chǎn)量小、投資少、產(chǎn)品質(zhì)量要求相對(duì)較低的項(xiàng)目可以選用干法原料膨化機(jī)

單螺桿原料膨化機(jī)的操作

開機(jī)前的準(zhǔn)備：

• 將膨化機(jī)及相關(guān)設(shè)備裝配妥當(dāng)。調(diào)緊所有的緊固件，將所有部件校直找平。

• 在機(jī)鏜和螺桿裝配之后，應(yīng)當(dāng)用手轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿確認(rèn)能運(yùn)動(dòng)自如。

• 將模具用螺栓固定在膨化機(jī)機(jī)機(jī)鏜末端；對(duì)于膨化玉米，則需裝上旋轉(zhuǎn)切刀，將刀片調(diào)節(jié)到能夠利落地切出成品，同時(shí)還要注意延長(zhǎng)刀片使用期；對(duì)于加工片狀膨化料，則需調(diào)整模頭間隙。

• 按要求給機(jī)鏜接上水和蒸汽通路。蒸汽通路上的凝結(jié)水必須清除。

• 檢查所有的喂料器和調(diào)質(zhì)器。計(jì)算好每批飼料的原料喂入量。

啟動(dòng)與生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)

• 為盡量減少起動(dòng)階段的浪費(fèi)，要讓膨化機(jī)盡快進(jìn)入作業(yè)條件和平衡狀態(tài)�？上韧ㄈ胝魵鈱C(jī)鏜和模具預(yù)熱到所要求的作業(yè)溫度可達(dá)此目的。

• 將水泵按作業(yè)速度1.5倍的速度起動(dòng)，水一進(jìn)入機(jī)鏜即分步啟動(dòng)或連鎖啟動(dòng)膨化機(jī)、調(diào)質(zhì)器和喂料器。

• 喂料加速，同時(shí)逐漸將水流速度降到作業(yè)水平。

• 當(dāng)機(jī)鏜和壓模達(dá)到穩(wěn)定的作業(yè)溫度時(shí)，調(diào)節(jié)水流量、蒸氣流量和喂料速度，使之能在中度扭矩水平（電機(jī)負(fù)載的90%或更低）生產(chǎn)運(yùn)行。

停機(jī)步驟：

• 與啟動(dòng)操作一樣，膨化機(jī)的停機(jī)操作也必須依次進(jìn)行。

• 關(guān)掉蒸氣閥門，逐漸提高水流速度，讓未熟化的物料將已熟化物料趕出機(jī)外。

• 令機(jī)鏜溫度降下來以停止熟化反應(yīng)，這樣可以防止停機(jī)后物料燒焦。

• 順序關(guān)停喂料器、調(diào)質(zhì)器，當(dāng)負(fù)載低于25%時(shí)，關(guān)停膨化機(jī)并關(guān)掉水泵。

• 逐步仔細(xì)地卸下模具，松開螺栓，要特別注意模板后面可能仍有一定的壓力。

• 清洗清理機(jī)鏜、螺桿、模具等。

單螺桿原料膨化機(jī)的配套

• 清理設(shè)備：永磁筒和滾筒清理篩。

• 粉碎設(shè)備：錘片式粉碎機(jī)或?qū)髂シ鬯闄C(jī)。

• 混合設(shè)備：螺帶式混合機(jī)和漿葉式混合機(jī)。

• 冷卻設(shè)備：逆流式冷卻器或滾筒式冷卻機(jī)

• 輸送設(shè)備：螺旋輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、氣力輸送裝置（風(fēng)機(jī)、剎克龍、風(fēng)管）

• 包裝設(shè)備：人工打包或自動(dòng)打包機(jī)

SG系列單螺桿原料膨化機(jī)的特性

• 北京金地三福膨化機(jī)制造有限公司主要生產(chǎn)制造、組裝、經(jīng)營(yíng)具有高技術(shù)水平的雙螺桿擠壓膨化機(jī)和配套烘干及油脂噴涂設(shè)備和單螺桿原料膨化機(jī)，為水產(chǎn)飼料、寵物食品、植物組織蛋白和食品加工及飼料加工全套工程建設(shè)服務(wù)。在此基礎(chǔ)上研制開發(fā)了SG系列單螺桿原料膨化機(jī)，產(chǎn)品規(guī)格從55KW、75KW、90KW干法機(jī)型到90KW、132KW、160KW、200KW、250KW濕法機(jī)型，能夠滿足用戶的各種需求。

• 消化吸收美國(guó)WENGER公司的UPC技術(shù)應(yīng)用于SG系列單螺桿原料膨化機(jī)，與同類原料膨化機(jī)相比產(chǎn)量可提高10-20%；有效保證產(chǎn)品的熟化度及熟化均勻度；有效保證產(chǎn)品的抗?fàn)I養(yǎng)因子或有害成分的滅活度。

• 膨化筒體帶有加熱（冷卻）夾層，可根據(jù)需要，向夾層內(nèi)通入蒸汽，使得熟化更均勻充分，產(chǎn)量更高。

• 可靠的軸承箱，提高了機(jī)器的使用壽命。

• 配置全不銹鋼材質(zhì)螺旋喂料器和單筒調(diào)質(zhì)器。

• 易損件采用硬質(zhì)合金鋼材料制造，降低了客戶的配件成本。

應(yīng)用實(shí)例：

1. “膨化混合飼料+ 低溫制粒”工藝（適用于生產(chǎn)乳豬教槽料）：

先對(duì)大配方（主要為玉米、豆粕等，不含熱敏性原料）進(jìn)行一次配料及混合，再由環(huán)隙出料方式的膨化機(jī)進(jìn)行膨化（輔以?shī)A層加熱，膨化產(chǎn)量可達(dá)5-6t/h），產(chǎn)量高于傳統(tǒng)膨化方式3倍以上（傳統(tǒng)方式很難超過1.5t/h），產(chǎn)出物料為片狀（片狀尺寸視混合料中玉米粉含量而定，一般約30x30mm～80x300mm左右），螺旋磨損較輕；膨化后的片狀料經(jīng)過打碎、冷卻、粉碎后，再進(jìn)行二次配料混合（加入熱敏性原料），然后進(jìn)入制粒機(jī)低溫制粒（70℃以下）。采用此工藝生產(chǎn)乳豬叫槽料，產(chǎn)品品質(zhì)明顯高于單一制粒，成品顆粒松軟，熱敏性原料的營(yíng)養(yǎng)成分得以充分保留，熟化度也完全達(dá)到小豬需求，且產(chǎn)量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的單一原料膨化方式。該工藝適用于新廠建設(shè)和老廠改造，在國(guó)內(nèi)已有多家飼料加工企業(yè)運(yùn)用此工藝生產(chǎn)“膨化+低溫制粒乳豬教槽料”，大大降低了生產(chǎn)成本，并取得了令人滿意的飼養(yǎng)效果。

2．專業(yè)化生產(chǎn)膨化原料產(chǎn)品成套工程：

適用于專業(yè)化大產(chǎn)量規(guī)模（5-10T/h以上)膨化原料生產(chǎn)企業(yè)，主要用于加工全脂膨化大豆和膨化玉米。

北京金地三福膨化機(jī)制造有限公司

汪沐高級(jí)工程師曹衛(wèi)東高級(jí)工程所

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