擠壓膨化實驗指導書

食品工程與生物技術學院擠壓膨化生產(chǎn)線實驗指導書目錄TOC\o"1-1"\h\z\u1概述 概述1.1工藝路線原料原料拌粉機上置螺旋上料機擠壓膨化機整形機斗式提升機烘箱夾心機產(chǎn)品粉狀原料放入拌粉機中，攪拌均勻，通過螺旋上料機送入擠壓膨化機內(nèi)進行擠壓膨化。夾心機與擠壓膨化機出口相連，可根據(jù)生產(chǎn)需要確定是否夾心。擠壓后產(chǎn)品經(jīng)整形機整形后落入提升機中，經(jīng)提升機送入烘箱，經(jīng)干燥后得到成品。1.2擠壓加工的特點①生產(chǎn)工藝簡單擠壓機能夠集原料的粉碎、混合、加熱、熟化、成型于一體，原料經(jīng)預處理后，即可連續(xù)地通過擠壓設備，生產(chǎn)出成品或半成品，發(fā)揮了一機多能的作用，方便了生產(chǎn)管理和產(chǎn)品質量管理，降低了勞動強度，減少了占地面積和生產(chǎn)人員。②生產(chǎn)效率高使用擠壓機進行生產(chǎn)，操作簡單，生產(chǎn)能力可在較大范圍內(nèi)調整。小型擠壓機的生產(chǎn)能力可達20-50kg/h，大型設備的生產(chǎn)能力可達5-10t/h。使用擠壓機進行生產(chǎn)，由于避免了多臺但功能機種的聯(lián)用，極大提高了能源的使用效率。一般情況下，能耗僅為傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的60%-80%。③應用范圍廣食品擠壓加工適用于小吃食品，即谷物食品、方便食品、乳制品、肉類制品、水產(chǎn)制品、調味品、糖制品、巧克力制品等許多食品生產(chǎn)領域，并且經(jīng)過簡單的更換模具，即可改變產(chǎn)品形狀，生產(chǎn)出不同外形和花樣的產(chǎn)品，因而產(chǎn)品范圍廣、種類多、花色齊，可形成系列化產(chǎn)品。④經(jīng)濟效益高擠壓加工技術與傳統(tǒng)生產(chǎn)加工方法相比，其生產(chǎn)流程短，減少了許多單機的使用，投資少、投資回收期短。同時生產(chǎn)費用低，有資料報道，用擠壓設備進行生產(chǎn)，其生產(chǎn)費用僅為傳統(tǒng)方法的40%左右，這很大程度上降低了產(chǎn)品成本。⑤產(chǎn)品品質好擠壓膨化屬于高溫瞬時加工技術，幾乎不破壞食品中的營養(yǎng)成分。擠壓膨化后食品的質構呈多孔狀，分子之間出現(xiàn)間隙有利于人體消化酶的進入，利于人體的消化吸收。含有較多的纖維素的食物口感較差，經(jīng)擠壓膨化后，在擠壓機中受到高溫、高壓和剪切、摩擦作用和在擠壓機擠出模孔的瞬間膨化作用，使得這些成分徹底地微粒化，并且產(chǎn)生了部分分子的降解和結構變化，使水溶性增強，改善了口感。在擠壓過程中的瞬間高溫能夠鈍化酶類，破壞有害物質，提高食品的使用安全性。2拌粉機2.1攪拌設備結構組成傳動裝置攪拌裝置攪拌軸攪拌器攪拌設備軸與軸封罐體攪拌罐附件2.2粉體混合機理顆粒狀態(tài)或粉狀固體的混合主要靠流動性。固體顆粒的流動性是有限的，它主要與顆粒的大小、形狀、相對密度和附著力有關。在食品加工中，固體混合常遇的有：谷物的混合，面粉的混合，面粉中加輔料和添加劑，干制食品中加添加劑，湯粉的制造及速溶飲品的制造等。固體的混合是對流混合、擴散混合和剪切混合三者同時發(fā)生的過程。固體混合時重要的是要防止離析現(xiàn)象的發(fā)生。如：相對密度差和粒度差大者易發(fā)生離析；混合器內(nèi)存在速度梯度的部分，因粒子群的移動易引起離析；干燥的顆粒，由于長時間混合而帶電，也易發(fā)生離析。2.3本設備介紹本設備為間歇式固定容器式混合機，其特點為：工作時容器固定不動，內(nèi)部安裝有旋轉混合部件?；旌线^程以對流作用為主，適用于物理性質差別較大及配比差別較大的散料混合。本設備中攪拌器為槳葉式攪拌器，其葉輪的葉片徑向尺寸較大，由軸延伸至葉輪外緣，只有一對平直結構的葉片。適用于處理低粘度物料。本設備攪拌器采用底部攪拌安裝形式，具有軸短而細的特點，無需中間軸承，可用機械密封結構，具有維修方便、壽命長等優(yōu)點。其底部出料口能得到充分的攪動，有利于物料的排出。其缺點是槳葉葉輪下部至軸封處常有固體物料黏積，容易變成小團物料混入產(chǎn)品中影響產(chǎn)品質量。2.4操作說明圖1、圖2為拌粉機實物圖。使用時，打開上蓋，關閉出料口，加入適當比例的物料，蓋上蓋子后閉合空氣開關開始攪拌，從加水口加入適量的水分，攪拌適當?shù)臅r間后打開出料口，即可使混合均勻的物料進入下一單元操作。待物料完全送出之后斷開空氣開關，完成操作。加水口加水口空氣開關出料口進料口（有蓋）空氣開關出料口進料口（有蓋）圖圖1拌粉機電機（內(nèi)部）攪拌罐電機（內(nèi)部）攪拌罐圖圖2拌粉機3上置螺旋上料機3.1螺旋輸送機結構組成螺旋葉片輸送螺旋螺旋軸軸承螺旋輸送機料槽電動機及傳動裝置3.2工作原理螺旋輸送機是一種不帶撓性牽引件的連續(xù)輸送機械，主要用于各種干燥松散的粉狀、粒狀小塊物料的輸送。它利用螺旋的轉動將物料向前推移而完成物料的輸送。當螺旋旋轉時，由于葉片的推動作用，同時在物料重力、物料與內(nèi)壁間的摩擦力以及物料的內(nèi)摩擦力作用下，物料以與螺旋葉片和機槽相對滑動的形式（即物料不與螺旋葉片一起旋轉）在槽體內(nèi)向前移動。物料的移動方向取決于葉片的旋轉方向及轉軸的旋轉方向。3.3本設備介紹根據(jù)輸送形式，螺旋輸送機分為水平螺旋輸送機和垂直螺旋輸送機兩大類。其中，水平螺旋輸送機除可用于水平輸送外，還可傾斜安裝，但傾角一般應小于20°。本設備即為傾斜安裝的水平螺旋輸送機，其螺旋葉片采用實體型葉片，適用于輸送干燥、粘度小的小顆?；蚍蹱钗锪稀Ｋ土线^程呈封閉形式輸送，可減少物料與環(huán)境間的相互污染。因輸送過程中物料與機殼和螺旋間都存在摩擦力，所以不宜輸送有機雜質含量多，表面過分粗糙、顆粒大及磨損性強的物料。這種機器功率消耗較大，輸送距離不宜太長，過載能力較差，需要均勻進料，且應空載啟動。3.4操作說明圖3為本設備實物圖。在進料前應先接通電源使機器空載啟動，啟動后即可打開圖1中拌粉機出料口使物料進入螺旋輸送機的料槽，物料即可在由輸送螺旋輸送至出料口進入下一單元操作。電動機電動機及傳動裝置圖3上置螺旋上料機料槽輸送螺旋圖3上置螺旋上料機料槽輸送螺旋4擠壓膨化機4.1擠壓設備的組成擠壓膨化機是整條擠壓膨化生產(chǎn)線的核心設備。食品擠壓設備除了擠壓機——主機外，還有輔助和控制系統(tǒng)。4.1.1主機一臺食品擠壓機（主機）主要由下列四個系統(tǒng)組成。①擠壓系統(tǒng)：此系統(tǒng)主要由螺桿、筒體和機座組成，是主機的核心部分。②傳統(tǒng)系統(tǒng)：此系統(tǒng)用來驅動螺桿轉動，它主要由電機、減速裝置和齒輪組成，保證螺桿所需的扭矩和轉速。③模頭系統(tǒng)：此系統(tǒng)用來保證擠壓食品的形狀和建立模頭前的壓力，它主要由能與機筒連接的模座，分流板和成型模頭組成。④加熱（冷卻）系統(tǒng)此系統(tǒng)通過在夾層筒體內(nèi)通過蒸汽或電加熱原件加熱筒體而把熱量傳遞給物料，或通入冷卻循環(huán)水冷卻筒體。4.1.2輔機在生產(chǎn)過程中，除主機外，根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品和所用原料的不同，還需要有不同配套的輔機才能滿足不同生產(chǎn)需要。①原料混合器（詳見2拌粉機）②預處理裝置原料在進入喂料器之前，可在預處理裝置中根據(jù)工藝要求，利用水或水蒸氣來調整原料的含水量和溫度。③喂料器用來保證喂料的連續(xù)均勻。④切割裝置擠出食品通過模頭在正常工作條件下連續(xù)不斷地被擠出，然后根據(jù)產(chǎn)品的形狀要求在切割裝置中用切刀切斷。⑤烘干（冷卻）裝置被切割成型后的產(chǎn)品有的需要進一步脫水，然后進入烘干機；有的需要迅速降溫再進入冷卻裝置。一般采用電加熱烘箱，風冷。（詳見8烘箱）⑥調味裝置可根據(jù)產(chǎn)品需要，將調味料噴涂在產(chǎn)品表面上。⑦其他輔機4.1.3控制系統(tǒng)食品擠壓機的控制系統(tǒng)主要由測量儀器、顯示儀表、電器、執(zhí)行機構和按鍵等組成，用來完成以下任務：①顯示擠壓機的工作狀態(tài)，如轉速、溫度、壓力等。②按程序啟動，控制主機、輔機的轉速和協(xié)調它們的運行。③按工藝要求控制喂料量、溫度和壓力。4.2擠壓膨化的原理當疏松的食品原料從加料斗進入機筒內(nèi)時，隨著螺桿的轉動，物料沿著螺槽方向向前輸送，由于螺桿與套筒構成的空腔體積逐漸變小，加之模板的阻力作用，顆粒狀物料逐漸受到擠壓，同時物料受到螺桿與機筒的強烈攪拌、混合、剪切等作用，造成物料摩擦生熱或來自機筒的外部加熱，使物料溫度迅速上升。物料受到高溫高壓的作用，固體顆粒熔融呈流態(tài)化，熔融態(tài)的物料分子相互交聯(lián)、重組，在成型模頭前物料熔融體進一步混合均勻，最后定量、定壓地被擠出?？祝锪嫌筛邷馗邏核查g進入常壓，水分急劇汽化而形成多孔的膨化組織結構。4.3本設備介紹本設備為外熱式高剪切力雙螺桿擠壓機。在套筒中并排安防兩根螺桿，套筒截面是∞型，兩根螺桿不完全嚙合，螺桿旋轉時物料由于嚙合螺紋的推動能力作用而向前移動。在加工過程中，通過外部加熱器提高擠壓機機筒和物料的溫度，采用三區(qū)加熱（喂料區(qū)，擠壓區(qū)，膨化區(qū)），分別進行溫度控制。高剪切力擠壓機通常有較高的的轉速和較高的擠壓溫度，產(chǎn)品多為膨化產(chǎn)品。螺桿采用整體式螺桿，即把螺桿形狀的各個要素都加工在一根軸上，不可拆卸。螺桿結構為等徑變距式，螺桿直徑保持恒定，螺紋距離大小為喂料區(qū)＞積壓區(qū)＞膨化區(qū)。本設備配備了不同形狀的模板，如錐面出口模板，突變式出口模板，以及為了生產(chǎn)夾餡產(chǎn)品的共擠出模板，可根據(jù)不同的生產(chǎn)需要選擇合適的模板。為了將產(chǎn)品切割成一定的長度，在機頭處可根據(jù)需要安裝切割器。切割器采用旋轉刀片完成切割操作，刀片旋轉平面與模板端面平行，通過調節(jié)切割器轉速來控制切割長度。4.4操作介紹圖4為擠壓機實物圖，圖5為操控面板。開機前，必須安裝好擠壓機及其相應的輔助設備。尤其是螺桿和套筒裝配要準確，用手轉動確保擠壓機螺桿和機筒之間不得有任何摩擦或卡死現(xiàn)象。還要檢查設備的潤滑系統(tǒng)如潤滑劑是否需要更換或添加等。根據(jù)生產(chǎn)需要選擇合適的模具，并正確安裝模頭（如生產(chǎn)夾心產(chǎn)品，則?？滋幮枧c夾心機正確連接，詳見5夾心機），固定模頭時，應固定最上方的螺釘，然后按對角線順序擰緊。如需使用切割刀要確保切割刀安裝到位，切刀相對于模頭的調整要精確，通常切刀和模板表面之間保持有很小的間隙（0.05-0.2mm）。調節(jié)溫度控制面板來設置三個不同區(qū)段的溫度，打開加熱開關開始加熱。當溫度達到生產(chǎn)要求后，轉動轉速旋鈕以調整主電機達到合適的轉速。溫度和轉速調整完畢后即可開始生產(chǎn)。開機時首先開啟油泵幾秒鐘，油泵工作使機器得到充分潤滑后打開主電機開關，待機器運轉正常后打開喂料電機開始進料（此時物料經(jīng)3螺旋上料機送至喂料電機）。一開始應從進料口緩慢手動加入一些水，防止物料堵塞，待出料口有物料均勻送出時即可停止加水。膨化后的物料均勻從模孔中送出，此時蓋上保護罩打開旋切電機將產(chǎn)品切成小段，制成成品，根據(jù)需要的產(chǎn)品大小調節(jié)旋切電機的轉速，轉速越快產(chǎn)品尺寸越小。有時根據(jù)不同的產(chǎn)品需求可不使用切刀及保護罩，則需配合使用整形機。（詳見6整形機）擠壓機處于穩(wěn)定運轉狀態(tài)后，應保證進料系統(tǒng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，確保維持操作過程主要參數(shù)的恒定。操作人員密切觀察擠壓機的運轉狀態(tài)，根據(jù)溫度、及產(chǎn)品狀態(tài)等變化及時調整擠壓機的進料量、螺桿轉速等。除此之外、進料人員和配料人員的工作應細心認真，嚴格防止石塊、鐵釘?shù)入s物混入原料中，否則會損壞設備。運轉中避免突然停機，防止機內(nèi)物料焦化，造成堵機。停機時首先將加熱系統(tǒng)關閉，同時緩慢降低螺桿轉速和進料量，可適當加水，直到溫度下降到100℃停機后要對擠壓機的構件進行清理。首先拆下模板，拆卸式需要仔細，防止機內(nèi)殘存壓力突然釋放可能帶來的危險，模板拆下后，接著開動螺桿把機內(nèi)剩余物料旋轉出來。最后將螺桿、套筒、模具、切割器完全拆卸，進行認真的清洗，以免這些部件上粘附有殘余物料。喂料器喂料器圖4雙螺桿擠壓膨化機旋切電機模頭和模板機筒和螺桿喂料電機進料口圖4雙螺桿擠壓膨化機旋切電機模頭和模板機筒和螺桿喂料電機進料口油泵電機開關油泵電機開關旋切速度顯示屏喂料速度旋鈕喂料電機開關主機電機開關轉速調節(jié)旋鈕轉速顯示屏加熱開關電流顯示屏緊急停止按鈕旋切電機開關調溫按鈕溫度顯示屏圖5雙螺桿擠壓膨化機操控面板旋切速度顯示屏喂料速度旋鈕喂料電機開關主機電機開關轉速調節(jié)旋鈕轉速顯示屏加熱開關電流顯示屏緊急停止按鈕旋切電機開關調溫按鈕溫度顯示屏圖5雙螺桿擠壓膨化機操控面板5夾心機5.1設備結構組成夾心機其實質為液體攪拌機，其結構與拌粉機類似，可參照2.1攪拌設備結構組成。主要部件有：電動機、減速器、溫度計、攪拌槳葉、出料管、擋板、料管、容器夾套。5.2液體攪拌的目的在食品加工中，液體混合主要用于互溶或互不相容的液體與液體之間的混合，固體懸液的制取以及促進液體中固體的溶解、強化熱交換的操作中。其目的在于促進物料的傳熱、使物料溫度均勻化；促進物料中各成分混合均勻；促進溶解、結晶、浸出、凝聚、吸附等過程的進行；促進酶反應等生化反應和化學反應過程的進行。5.3本設備介紹本設備貯液槽為立式圓柱形，攪拌器采用立式中心安裝。這種安裝方式阻力均勻、結構簡單，需要注意主軸處潤滑劑的泄露，對于圓形槽易出現(xiàn)環(huán)流，剪切作用差，影響攪拌效果，必要時需設擋板予以改善。本設備貯液槽外壁為中空結構，內(nèi)有加熱裝置，可向夾層中加水以對物料加熱，防止如巧克力等易凝固物料凝固。5.4操作介紹圖6為夾心機實物圖。使用時，將液體物料加入貯液槽，閉合攪拌器空氣開關物料即開始攪拌，待需要夾心時，即可打開出料電機開關，開始向擠壓機模孔出喂料。如需加熱則需在外壁夾層內(nèi)加水，打開加熱開關設置溫度。攪拌電機攪拌電機出料管圖6夾心機貯液罐出料管圖6夾心機貯液罐6整形機6.1設備組成及原理介紹整形機結構組成比較簡單，主要由動力裝置、整形裝置、切割裝置、控制裝置組成。由擠壓機出口處擠壓而成的產(chǎn)品進入整形機的整形槽中，在整形槽和整形輪的共同作用下被調整成為合適的形狀，再由切刀切成大小一定的小段，進入下一操作單中。6.2操作介紹首先通過調節(jié)整形器上方螺旋使整形器之間的空隙達到合適的尺寸，之后調節(jié)切刀上方螺旋使切刀達到合適的位置。閉合空氣開關1，打開整形器開關使整形器開始運轉，并通過速度調節(jié)旋鈕調節(jié)整形器傳送速度與擠壓機出料速度保持一致，閉合空氣開關2打開切刀開關使切刀開始運轉，根據(jù)產(chǎn)品的尺寸要求，通過切刀速度調節(jié)旋鈕調節(jié)切刀旋轉速度，長條狀物料由擠壓機經(jīng)整形機被切割成適當?shù)男《芜M入下一操作單元中。調節(jié)螺旋調節(jié)螺旋圖7整形機切刀轉速調節(jié)切刀開關空氣開關2空氣開關1整形器轉速調節(jié)整形器開關切刀整形器圖7整形機切刀轉速調節(jié)切刀開關空氣開關2空氣開關1整形器轉速調節(jié)整形器開關切刀整形器7斗式提升機7.1設備結構組成斗式提升機主要由牽引件、滾筒（或鏈輪）、張緊裝置、驅動裝置和料斗組成。7.2斗式提升機原理和特點在機器牽引件上裝置著一連串的小斗（料斗），隨牽引件向上移動，達到頂端后翻轉，將物料卸出。料斗常以背部（后壁）固接在牽引帶或鏈條上，雙鏈式斗式提升機有時也以料斗的側壁固接在鏈條上。斗式提升機主要用在不同高度間升運物料，適合將松散的粉粒狀物料由較低位置提升到較高位置上。其主要有底單是占地面積小，提升高度大，生產(chǎn)率范圍較大，但過載較敏感，必須連續(xù)均勻進料。7.3本設備介紹本設備為傾斜式斗式提升機，料斗布置為密集型。整形機切割后的產(chǎn)品以“撒入式”進入料斗里，這種進料方法用于大塊物料的提升，輸送速度較低，一般不超過1m/s，物料輸送到達指定位置后通過重力卸料的方式（即靠物料的重力使物料落下而達到卸料目的）進入下一單元7.4操作說明圖8為斗式提升機實物圖