食品擠壓加工設(shè)備

食品擠壓加工設(shè)備

食品擠壓加工設(shè)備第一節(jié)擠壓熟化技術(shù)的基本概念第二節(jié)單螺桿擠壓熟化機(jī)第三節(jié)雙螺桿擠壓機(jī)第四節(jié)擠壓過(guò)程工藝變量的測(cè)控第一節(jié)擠壓熟化技術(shù)的基本概念一、擠壓熟化技術(shù)的概念二、擠壓熟化技術(shù)的特點(diǎn)三、擠壓熟化食品的特點(diǎn)四、擠壓機(jī)類(lèi)型及特點(diǎn)一、擠壓熟化技術(shù)的概念食品擠壓加工技術(shù)屬于高溫高壓食品加工技術(shù)，特指利用螺桿擠壓方式，通過(guò)壓力、剪切力、摩擦力、加溫等作用所形成的對(duì)于固體食品原料的破碎、捏和、混煉、熟化、殺菌、預(yù)干燥、成型等加工處理，完成高溫高壓的物理變化及生化反應(yīng)，最后食品物料在機(jī)械作用下強(qiáng)制通過(guò)一個(gè)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的孔口（模具），便制得一定形狀和組織狀態(tài)的產(chǎn)品。這種技術(shù)可以生產(chǎn)膨化、組織化或不膨化的產(chǎn)品。二、擠壓熟化技術(shù)的特點(diǎn)1.連續(xù)化生產(chǎn)2.生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單3.物耗少、能耗低4.應(yīng)用范圍廣5.投資少6.生產(chǎn)費(fèi)用低三、擠壓熟化食品的特點(diǎn)根據(jù)不同的生產(chǎn)目的和產(chǎn)品需要，利用擠壓機(jī)可生產(chǎn)出膨化或不膨化的組織化的成品或半成品。所謂膨化食品是指原料（主要是谷物原料）進(jìn)行高溫高壓處理后，被迅速釋放到低壓環(huán)境，體積大幅度膨脹而內(nèi)部組織呈多孔海綿狀態(tài)的食品。擠壓熟化食品具有以下特點(diǎn)：1.不易產(chǎn)生“回生”現(xiàn)象2.營(yíng)養(yǎng)成分損失少、食物易消化吸收3.產(chǎn)品口感細(xì)膩4.風(fēng)味好、食用方便5.產(chǎn)品衛(wèi)生水平高，保存性能好四、擠壓機(jī)類(lèi)型及特點(diǎn)1.按螺桿數(shù)量分類(lèi)可將擠壓機(jī)分為單螺桿擠壓機(jī)、雙螺桿擠壓機(jī)和多螺桿擠壓機(jī)。其中以單螺桿和雙螺桿最為常見(jiàn)。（1）單螺桿擠壓機(jī)：擠壓機(jī)配置一根擠壓螺桿。（2）雙螺桿擠壓機(jī)：擠壓機(jī)配置有兩根擠壓螺桿，擠壓作業(yè)由兩者配合完成，是由單螺桿擠壓機(jī)發(fā)展而來(lái)。根據(jù)兩螺桿的相對(duì)位置又分為嚙合型（包括全嚙合型和部分嚙合型）和非嚙合型，根據(jù)兩螺桿旋轉(zhuǎn)方向分為同向旋轉(zhuǎn)和異向旋轉(zhuǎn)。主流機(jī)型為同向旋轉(zhuǎn)、完全嚙合、梯形螺槽。2.按擠壓機(jī)功能分類(lèi)（1）擠出成型機(jī)：螺桿結(jié)構(gòu)具有較大的加壓能力，利用夾層機(jī)筒和空心螺桿內(nèi)通入冷卻水抑制物料的過(guò)熱，制取結(jié)構(gòu)致密、均勻的未膨化成型產(chǎn)品，一般為中間產(chǎn)品，需要經(jīng)后續(xù)加工或利用。（2）擠壓熟化機(jī)：又稱為擠壓蒸煮機(jī)，主要利用擠壓機(jī)的加熱蒸煮功能制取未膨化糊化產(chǎn)品。（3）擠壓膨化機(jī)：可在擠壓過(guò)程中迅速把物料加熱到175℃以上，使淀粉流態(tài)化，當(dāng)物料被擠出?？讜r(shí)極度膨脹成松脆質(zhì)地的產(chǎn)品。用于生產(chǎn)膨化產(chǎn)品。3.按擠壓過(guò)程的剪切力分類(lèi)（1）高剪切力擠壓機(jī)：擠壓過(guò)程中能夠產(chǎn)生較高剪切力的擠壓機(jī)。設(shè)備往往具有較高的轉(zhuǎn)速和較高的擠壓溫度，但由于剪切力較高，形狀復(fù)雜的產(chǎn)品成型較困難，適合于簡(jiǎn)單形狀的產(chǎn)品生產(chǎn)。（2）低剪切力擠壓機(jī)：生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的剪切力較低，它的主要作用在于混合、蒸煮、成型。4.按按擠壓壓機(jī)的的受熱熱方式式分類(lèi)類(lèi)（1））自熱熱式擠擠壓機(jī)機(jī)：擠擠壓過(guò)過(guò)程所所需的的熱量量來(lái)自自物料料與螺螺桿之之間、、物料料與機(jī)機(jī)筒之之間、、物料料與物物料之之間的的摩擦擦。（2））外熱熱式擠擠壓機(jī)機(jī)：依依靠外外部熱熱源加加熱提提高擠擠壓機(jī)機(jī)機(jī)筒筒和物物料的的溫度度。根根據(jù)擠擠壓過(guò)過(guò)程各各階段段對(duì)溫溫度參參數(shù)要要求的的不同同，可可設(shè)計(jì)計(jì)成等等溫式式擠壓壓機(jī)和和變溫溫式擠擠壓機(jī)機(jī)。第二節(jié)節(jié)單單螺桿桿擠壓壓熟化化機(jī)該熟化化機(jī)由由喂料料、預(yù)預(yù)調(diào)質(zhì)質(zhì)、傳傳動(dòng)、、擠壓壓、加加熱與與冷卻卻、成成型、、切割割、控控制等等部分分組成成。1.喂喂料料裝裝置置用于于將將貯貯存存于于料料斗斗的的原原料料定定量量、、均均勻勻、、連連續(xù)續(xù)地地喂喂入入機(jī)機(jī)器器，，確確保保擠擠壓壓機(jī)機(jī)穩(wěn)穩(wěn)定定地地操操作作。。2.預(yù)預(yù)調(diào)調(diào)質(zhì)質(zhì)裝裝置置用于于將將原原料料與與水水、、蒸蒸汽汽或或其其他他液液體體連連續(xù)續(xù)混混合合，，提提高高其其含含水水量量和和溫溫度度及及其其均均勻勻程程度度，，然然后后輸輸送送到到擠擠壓壓裝裝置置的的進(jìn)進(jìn)口口處處。。3.傳動(dòng)裝裝置用于驅(qū)動(dòng)擠擠壓螺桿，，保證其在在工作過(guò)程程中所需要要的扭矩和和轉(zhuǎn)速。4.擠壓裝裝置由螺桿和機(jī)機(jī)筒組成，，是直接進(jìn)進(jìn)行擠壓加加工的部件件，為整個(gè)個(gè)擠壓熟化化機(jī)的核心心部分。5.加熱與與冷卻裝置置用于控制擠擠壓室內(nèi)物物料的溫度度。6.成型裝裝置又稱擠壓成成型模頭，，模頭上設(shè)設(shè)有一些使使物料從擠擠壓機(jī)擠出出時(shí)成型的的?？?。7.切割裝裝置擠壓熟化機(jī)機(jī)中常用的的切割裝置置為盤(pán)刀式式切割器，，刀具刃口口旋轉(zhuǎn)平面面與模板端端面平行。。8.控制裝裝置主要由微電電腦、電器器、傳感器器、顯示器器、儀表和和執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)等組成。。二、單螺桿桿擠壓原理理機(jī)筒及機(jī)筒筒中旋轉(zhuǎn)的的螺桿構(gòu)成成擠壓室。。在單螺桿桿擠壓室內(nèi)內(nèi)，物料的的移動(dòng)依靠靠物料與機(jī)機(jī)筒、物料料與螺桿及及物料自身身間的摩擦擦力完成。。螺桿上螺螺旋的作用用是推動(dòng)可可塑性物料料向前運(yùn)動(dòng)動(dòng)，由于螺螺桿或機(jī)筒筒結(jié)構(gòu)的變變化以及由由于出料模?？捉孛姹缺葯C(jī)筒和螺螺桿之間空空隙橫截面面小得多，，物料在出出口模具的的背后受阻阻形成壓力力，加上螺螺桿的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)和摩擦生生熱及外部部加熱，使使物料在機(jī)機(jī)筒內(nèi)受到到了高溫高高壓和剪切切力的作用用，最后通通過(guò)?？讛D擠出，并在在切割刀具具的作用下下，形成一一定形狀的的產(chǎn)品。三、單螺桿桿擠壓機(jī)主主要工作構(gòu)構(gòu)件1.螺桿2.機(jī)筒3.模具4.加熱與與冷卻裝置置1.螺桿螺桿是擠壓機(jī)機(jī)的核心部件件，是擠壓機(jī)機(jī)性能的決定定性部件，按按總體結(jié)構(gòu)分分為普通螺桿桿和特種螺桿桿。（1）普通螺螺桿：普通螺螺桿的整個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)度布滿螺紋紋，因螺紋旋旋向、螺距、、螺槽深度等等又具體分為為等距變深螺螺桿、等深變變距螺桿、變變深變距螺桿桿、帶反向螺螺紋的螺桿（（壓縮熔融段段或計(jì)量均化化段加設(shè)反向向螺紋，使物物料產(chǎn)生倒流流趨勢(shì)，進(jìn)一一步提高擠壓壓及剪切強(qiáng)度度，提高混合合效果。）（2）特種螺螺桿：分離型型螺桿、屏障障型螺桿、分分流型螺桿、、波狀螺桿2.機(jī)筒機(jī)筒和螺桿共共同組成了擠擠壓機(jī)的加壓壓系統(tǒng)，完成成對(duì)物料的固固體輸送、熔熔融和定壓定定量輸送。常常見(jiàn)的機(jī)筒有有整體式和分分段式兩種結(jié)結(jié)構(gòu)形式。3.模具模具是物料從從擠壓室排出出的通道，通通道的橫截面面積遠(yuǎn)小于螺螺桿與機(jī)筒間間空隙的橫截截面積。物料料經(jīng)?？讜r(shí)便便由原來(lái)的螺螺旋運(yùn)動(dòng)變?yōu)闉橹本€運(yùn)動(dòng)，，有利于物料料的組織化作作用。常見(jiàn)的的?？變?nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)有錐形模模孔、突變模模孔、側(cè)向模模孔、長(zhǎng)管模?？住⒐矓D模模頭。4.加熱與冷冷卻裝置（1）電阻加加熱器（2）電感應(yīng)應(yīng)加熱器（3）機(jī)筒冷冷卻（4）螺桿冷冷卻（1）電阻加加熱器由于電阻加熱熱器是采用電電阻絲加熱機(jī)機(jī)筒外表面后后再以傳導(dǎo)的的方式將熱量量傳遞到物料料，而機(jī)筒本本身很厚，會(huì)會(huì)沿機(jī)筒徑向向形成較大的的溫度梯度，，因而所需加加熱時(shí)間較長(zhǎng)長(zhǎng)。（2）電感應(yīng)應(yīng)加熱器電感應(yīng)加熱是是通過(guò)電磁感感應(yīng)在機(jī)筒內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生渦流電電而直接使機(jī)機(jī)筒發(fā)熱的一一種加熱方法法。（3））機(jī)筒筒冷卻卻水冷卻卻速度度較快快，但但易造造成急急冷，，因一一般未未經(jīng)軟軟化處處理的的水，，使水水管易易出現(xiàn)現(xiàn)結(jié)垢垢和銹銹蝕現(xiàn)現(xiàn)象而而降低低冷卻卻效果果或造造成水水管被被堵塞塞、損損壞等等。（4））螺桿桿冷卻卻螺桿冷冷卻的的目的的是改改善加加料輸輸送段段物料料的輸輸送，，防止止物料料過(guò)熱熱，利利于物物料中中所含含的氣氣體從從加料料輸送送段的的冷混混料中中返回回并從從料斗斗中排排出。。5.螺螺桿的的支撐撐形式式擠壓機(jī)機(jī)工作作時(shí)物物料對(duì)對(duì)于擠擠壓室室構(gòu)件件作用用有巨巨大的的軸向向力和和徑向向力。。為了了使工工作穩(wěn)穩(wěn)定進(jìn)進(jìn)行，，必須須對(duì)螺螺桿進(jìn)進(jìn)行可可靠的的支撐撐，一一般在在螺桿桿尾部部設(shè)置置兩個(gè)個(gè)向心心軸承承和一一個(gè)推推力軸軸承。。按推推力力軸軸承承所所處處位位置置，，分分四四種種形形式式，，如如圖圖所所示示。。四、、單單螺螺桿桿擠擠壓壓熟熟化化機(jī)機(jī)的的操操作作食品品擠擠壓壓熟熟化化設(shè)設(shè)備備是是一一種種連連續(xù)續(xù)、、高高速速處處理理物物料料的的裝裝置置，，不不同同型型號(hào)號(hào)的的擠擠壓壓熟熟化化機(jī)機(jī)有有不不同同的的操操作作特特點(diǎn)點(diǎn)，，需需要要操操作作人人員員了了解解和和掌掌握握操操作作規(guī)規(guī)程程。。1.開(kāi)機(jī)機(jī)前的準(zhǔn)準(zhǔn)備工作作2.啟動(dòng)動(dòng)操作與與穩(wěn)定運(yùn)運(yùn)行操作作3.停機(jī)機(jī)操作1.開(kāi)機(jī)機(jī)前的準(zhǔn)準(zhǔn)備工作作開(kāi)機(jī)前，，檢查擠擠壓機(jī)，，螺桿、、機(jī)筒和和其他零零部件之之間不得得有摩擦擦或卡死死現(xiàn)象。。在啟動(dòng)動(dòng)前切割割裝置需需安裝到到位。啟啟動(dòng)前要要對(duì)喂料料器和調(diào)調(diào)節(jié)裝置置進(jìn)行檢檢查以確確定其是是否正常常。2.啟動(dòng)動(dòng)操作與與穩(wěn)定運(yùn)運(yùn)行操作作擠壓機(jī)的的傳動(dòng)功功率、模模板溫度度、模板板處的擠擠出壓力力等關(guān)鍵鍵參數(shù)以以及被擠擠壓物料料狀態(tài)，，這些參參數(shù)可作作為操作作人員在在啟動(dòng)期期間進(jìn)行行操作的的依據(jù)。。3.停機(jī)機(jī)操作擠壓機(jī)停停機(jī)時(shí)首首先應(yīng)將將通入預(yù)預(yù)調(diào)質(zhì)器器和機(jī)筒筒的蒸汽汽關(guān)閉，，向原料料中加入入過(guò)量水水分，直直到出料料溫度降降低到100℃℃以下后后終止喂喂料，擠擠壓機(jī)則則需繼續(xù)續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)到到?？壮龀霈F(xiàn)濕冷冷物料為為止。第三節(jié)雙雙螺桿桿擠壓機(jī)機(jī)雙螺桿擠擠壓機(jī)由由料斗、、機(jī)筒、、兩根螺螺桿、預(yù)預(yù)熱器、、模板、、傳動(dòng)裝裝置等構(gòu)構(gòu)成。圖圖9-18是擠擠壓組件件透視圖圖。一、雙螺螺桿擠壓壓機(jī)分類(lèi)類(lèi)及特性性根據(jù)兩兩螺桿桿間的的配合合關(guān)系系又可可將雙雙螺桿桿擠壓壓機(jī)分分為全全嚙合合型、、部分分嚙合合型和和非嚙嚙合型型；根根據(jù)螺螺桿轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)方方向，，雙螺螺桿擠擠壓機(jī)機(jī)可分分為同同向旋旋轉(zhuǎn)型型和異異向旋旋轉(zhuǎn)型型兩大大類(lèi)。。1.非非嚙合合型與與嚙合合型雙雙螺桿桿擠壓壓機(jī)2.開(kāi)開(kāi)放型型與封封閉型型雙螺螺桿擠擠壓機(jī)機(jī)1.非非嚙合合型與與嚙合合型雙雙螺桿桿擠壓壓機(jī)（1））非嚙嚙合型型雙螺螺桿擠擠壓機(jī)機(jī)又稱為為外徑徑接觸觸式或或相切切式雙雙螺桿桿擠壓壓機(jī)，，兩螺螺桿軸軸距至至少等等于兩兩螺桿桿外半半徑之之和。。在一一定程程度上上可視視為相相互影影響的的兩臺(tái)臺(tái)單螺螺桿擠擠壓機(jī)機(jī)，其其工作作原理理與單單螺桿桿擠壓壓機(jī)基基本相相同。。（2）嚙合合型雙螺桿桿擠壓機(jī)兩根螺桿的的軸距小于于兩螺桿外外半徑之和和，一根螺螺桿的螺棱棱伸入另一一根螺桿的的螺槽。根根據(jù)嚙合程程度不同，，又分為全全嚙合型和和部分嚙合合型。全嚙嚙合型是指指在一根螺螺桿的螺棱棱頂部與另另一根螺桿桿的螺槽根根部不設(shè)計(jì)計(jì)任何間隙隙。部分嚙嚙合型是指指在一根螺螺桿的螺棱棱頂部與另另一根螺桿桿的螺槽根根部設(shè)計(jì)留留有間隙，，作為物料料的流動(dòng)通通道。對(duì)于嚙合型型，根據(jù)嚙嚙合區(qū)螺槽槽是否設(shè)計(jì)計(jì)留有沿著著螺槽或橫橫過(guò)螺槽的的可能通道道，劃分為為縱向開(kāi)放放或封閉，，橫向開(kāi)放放或封閉。。2.開(kāi)放型型與封閉型型雙螺桿擠擠壓機(jī)（1）縱向向開(kāi)放或封封閉：如果果物料可由由一根螺桿桿的螺槽流流到另一根根螺桿的螺螺槽，則稱稱之為縱向向開(kāi)放；反反之稱為縱縱向封閉。。（2）橫向向開(kāi)放或封封閉：在兩兩根螺桿的的嚙合區(qū)，，若物料可可通過(guò)螺棱棱進(jìn)入同一一根螺桿的的相鄰螺槽槽，或一根根螺桿螺槽槽中的物料料可以流進(jìn)進(jìn)另一根螺螺桿的相鄰鄰兩螺槽，，則稱之為為橫向開(kāi)放放。橫向開(kāi)開(kāi)放必然也也縱向開(kāi)放放。3.同向旋旋轉(zhuǎn)與異向向旋轉(zhuǎn)雙螺螺桿擠壓機(jī)機(jī)（1）同向向旋轉(zhuǎn)：兩兩根螺桿旋旋轉(zhuǎn)方向相相同。（2）異向向旋轉(zhuǎn)：兩兩根螺桿的的旋轉(zhuǎn)方向向相反，包包括向內(nèi)旋旋轉(zhuǎn)和向外外旋轉(zhuǎn)兩種種情況。二、雙螺桿桿擠壓機(jī)擠擠壓過(guò)程與單螺桿擠擠壓機(jī)相比比，雙螺桿桿擠壓機(jī)強(qiáng)強(qiáng)制輸送、、強(qiáng)烈混合合。1.同向旋旋轉(zhuǎn)型雙螺螺桿擠壓過(guò)過(guò)程2.異向旋旋轉(zhuǎn)型雙螺螺桿擠壓過(guò)過(guò)程3.雙螺桿桿擠壓過(guò)程程的停留時(shí)時(shí)間分布1.同向旋旋轉(zhuǎn)型雙螺螺桿擠壓過(guò)過(guò)程當(dāng)物料進(jìn)入入螺桿的輸輸送段后，，在兩根螺螺桿的嚙合合區(qū)所形成成的壓力分分布如圖9-21所所示。在擠壓過(guò)程程中，螺桿桿和機(jī)筒共共同將物料料分割成若若干個(gè)C形形扭曲單元元。雙螺桿螺槽槽內(nèi)物料的的流動(dòng)見(jiàn)圖圖9-23。為了加強(qiáng)對(duì)對(duì)物料的剪剪切作用，，在壓縮段段的螺桿上上通常安裝裝有1~3段反向螺螺桿和混捏捏元件。混混捏元件一一般為薄片片狀橢圓或或三角形捏捏和塊，可可對(duì)物料進(jìn)進(jìn)行混合和和攪動(dòng)。2.異異向向旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)型型雙雙螺螺桿桿擠擠壓壓過(guò)過(guò)程程在半半封封閉閉設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)中中，，螺螺槽槽間間存存在在很很小小的的漏漏流流，，而而在在螺螺桿桿嚙嚙合合處處的的螺螺棱棱頂頂部部與與螺螺槽槽根根部部之之間間形形成成較較高高的的壓壓力力。。這這種種壓壓力力迫迫使使螺螺桿桿壓壓向向機(jī)機(jī)筒筒壁壁而而產(chǎn)產(chǎn)生生摩摩擦擦，，摩摩擦擦將將隨隨著著螺螺桿桿轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速增增加加而而增增大大。。反反向向旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)雙雙螺螺桿桿一一般般僅僅適適于于低低速速作作業(yè)業(yè)，，產(chǎn)產(chǎn)量