第十四章-膨化工艺

第十四章

膨化工艺

1概论膨化加工设备与机械挤压膨化产品的加工质量指标膨化对饲料养分的影响2一、概论1、概念：是将配合好的粉状原料或单一原料（如大豆），由蒸汽调质后，经膨化机挤压，在物料从模孔中排出的一瞬间迅速膨胀，并被切断成为一种多孔的颗粒饲料制品的过程。2、原理：膨化过程是物料在挤压机中，由于螺杆的作用，物料受到了强烈的挤压力和剪切力，部分机械能在此期间转换成热能，使物料迅速升温，达到了较高的温度，但在这样的高温下滞留时间极短。当物料被很大压力挤出模孔时，由于突然离开机体进入大气，温度和压力骤降，使物料中水分快速蒸发，饲料体积迅速膨胀，形成多孔性结构。3、膨化方法分类：

膨化挤压膨化气体热压膨化干法挤压湿法挤压湿法挤压干法挤压连续式(间歇式)(间歇式、连续式)34、挤压膨化特点对饲料进行有效灭菌、消毒，并去除某些有害物质大大提高淀粉消化率使蛋白质变性便于更换不同性状的模孔改变某些饲料组分分子结构，变非营养或抗营养因子为营养因子5、湿法膨化相对干法膨化优点增设蒸汽预处理有助于饲料异味挥发和去除提高膨化生产率降低原料损失延长易损件使用寿命46、膨化的优点：适口性好、避免饲料分级、便于运输和喂饲、减少采食过程中饲料浪费提高饲料的消化率和利用率高温、高压膨化可杀死多种细菌，预防动物消化道疾病可得到质松、多孔的水浮颗粒料模板可制成不同形状的模孔——不同形状、动物所喜爱的膨化颗粒料针对幼畜，可提高饲料香味和消化率在饲料资源开发上具有特殊作用含水量低，可较长时间储藏57、膨化料的缺点对维生素C和氨基酸等有一定破坏作用，故一般在膨化后再添加电耗大、产量低

成本6二、膨化加工设备与工作条件(4.27)1、膨化工艺1．斗式提升机2．给料器3．粉碎机4．膨化机5．切割机6．干燥机7．破碎机8．分级机9．外涂机10．打包秤11．热风机12．冷却器72、膨化基本过程将物料从缓冲仓喂入，通过一个搅拌滚筒后进入膨化腔膨化腔是由螺杆、螺筒、压模等组成从入口至出口摩擦力越来越大的通道被膨化的物质受到递增的压力、相互的摩擦力以及通过膨化腔而产生的压力，在少于30秒内、1.5~4.0MPa压力下从室温加热至135~160℃当被膨化物质从膨化机出口挤出时，突然下降的气压使物质迅猛膨胀，同时蒸汽从产品中逸出从营养角度出发，各种膨化机通常能起有益效果：淀粉的剪切与糊化、蛋白质变性与剪切、破坏微生物和一些毒素、脱水作用82、膨化加工设备及工作条件(1)膨化机基本组成910(2)膨化系统原理喂料阶段—输送阶段—成形阶段—压模11喂料阶段膨化系统的第一部分将已调质好的物料进行输送并压缩，使物料充满螺旋槽内此段螺杆为单头螺纹，占螺杆的总长为10~25%水和蒸汽通常在此处注入，因为其内压力相对较低，且有足够长的输送时间，以保证物料与水充分混合12输送阶段物料从这一区域向前输送螺杆为双头螺纹，等直径，螺槽沿着物料推移方向由深变浅，对物料形成压缩，这段距离较长，占螺杆总长的50%在多数情况下，被送入的物料具有粉料的物理特性；在输送过程中，与水混合后形成面团状物体13成形阶段从物理的角度看，大量的“工作”在成形段里完成亦为双头螺纹等直径，螺槽更浅，挤压力可达30~100kg/cm2，温度可达120~170℃（压力最大、温度最高，因此此段螺杆、螺套磨损亦最严重）。此段长度占螺杆总长的15~30%温度和压力迅速上升，剪切力大大增加如果各条件得以满足，最终产品即膨化料将具有良好结构、密度、色泽、形状和特性14“剪切”在膨化过程中起极其重要的作用产品通过筒体时，受到剪切作用，并与筒体和螺杆发生相互摩擦，产生摩擦热，引起物料温度上升输送段的剪切作用比成形段的温和在输送段和成形段进行的揉搓（混合）动作可确保产品均匀一致由于螺杆结构以及压模对物料流动产生的阻力，物料受到的压力在成形段最终部分，即压模前面是最大的15压模膨化机的最后一部分在大多数情况下主要用于为膨化机提供一个阻力许多膨化机的压模是一块平板，上面开一个或几个孔，物料必须从孔内挤压过去开孔的数量与膨化机产量有关第二个重要用途是使产品成形物料从模板的模孔中挤出，从模孔中出来的物料进入大气，而压力和温度骤降，使其体积迅速膨胀，水分快速蒸发，脱水凝固，即成膨化料经膨化后的体积，要比原体积增大9~13倍在许多情况下，形状是用来吸引用户的，其本身对产品的功能性和实用性不一定重要16(3)膨化机的分类按结构特征单螺杆膨化机和双螺杆膨化机两类按调质机理湿法膨化机和干法膨化机两类目前较常用的膨化机是单螺杆湿法膨化机压力和流量稳定性17(4)单螺杆湿法膨化机设计较为简单，功能的多样性——低成本目前90%的宠物饲料和畜禽饲料所用的膨化大豆都由单螺杆膨化机生产结构：缓冲仓、喂料器、调质器、膨化机构、模板、切刀装置、传动装置1819202122232425筒体内壁开有若干个直槽和螺旋线槽螺旋线槽有助于推动料液向前运动，而直槽则有阻止料流向前运动的作用物料在开有螺旋线槽内壁的筒体内前移较快，而在开有直槽内壁的筒体内前移较慢，这时物料所受的机械剪切力较大应当根据挤压膨化具体要求，选用相应槽形内壁的筒体262728成型模板（压模）安装于筒体末端阻流器的作用，用来增大成形区/熟化区段内物料的压力单式/复式单式成型模主要有圆柱孔、窄缝孔和环形孔３种型式，饲料工业上主要应用单式成型模复式成型模，由单式成型模配合而组成的多相料成型模，用于生产双重特性的制品，如双色或多味制品，主要用于膨化食品生产29（5）单螺杆干法膨化机也由喂料段、输送段和成形段组成与湿法膨化机最大的区别是不需要调质器，因此不需要的蒸汽管道系统，而只需简单的加水管道，将具有一定压力的水加到膨化系统的喂料段即可3031喂料系统中的缓冲仓和喂料器是一体的，仓内有破拱装置，底部为螺旋喂料器，由无级调速电机带动膨化系统与湿法膨化机相似，由螺杆、套筒、阻力圈、压模、主轴及温度传感器装置等组成不同的是不用蒸汽加热，只加水进行增湿，套筒不是夹套式的323334（6）双螺杆膨化机结构复杂，能膨化粘稠状物料，出料稳定，不受供料波动影响;主要在脂肪添加在17％以上、新鲜肉汁或其他湿原料占35％以上、且制粒直径为1.5mm以下时35为分段结构根据水生动物饲料和庞物饲料调质要求，可增减挤压螺套长度，以改变挤压物在机内的逗留时间一般要求挤压螺杆长度与其直径之比的范围为10~20：1通过螺杆的物流量稳定，一般不会出现断流或波涌现象，生产过程稳定可靠双螺杆膨化机运转过程中机械转化的热量，可以提供膨化所需热量的大部分，少量热量来自加热夹套单螺杆膨化机往往需要加设调质设备预热物料双螺杆膨化机主要特性36物料在机内滞留时间分布范围比较窄，温度比较容易控制，能量利用充分，产量和质量均很稳定有自清螺杆表面的作用，输送物料稳定，工作完毕腔内物料残留量极少；若要变换生产品种，不必停机清理生产率较大，适应加工含高油物料（＞17%）和高湿度物料（超过35%含水量）双螺杆膨化机构造较复杂，机械加工精度要求高，选用这种机型时投资大；但在产品效益中能得到补偿37（7）湿法膨化机内压力、温度的变化物料在通过膨化机筒体过程中压力和温度变化对膨化料生产有较大的影响在喂料口物料受到的压力为零，随着物料充满筒体压力开始逐渐增大物料在进入膨化区前，压力也