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膨化课件(修改后)2

发布时间:2013-12-19 09:33:43  

第六节 淀粉和谷物粉的挤压改性和降解
?挤压加工淀粉和谷物粉的主要指标 ?挤压加工中选择的主要操作参数
?挤压加工淀粉和谷物粉挤压过程中主要影 响因素 ?谷物粉和淀粉被挤压加工后变化

第六节 淀粉和谷物粉的挤压改性和降解
? 物料在挤压机内部处于高温、高压状态,当物料从挤压 机模孔挤出时,会发生直径变大、体积增大的现象,在 合成聚合物挤出加工中称这种现象为挤出胀大,在食品 和饲料加工中称为膨化。用膨化指数来度量挤出物的膨 化程度。 ? (1)轴向膨化指数(LEI) LEI=ue/ud ? (2)面积膨化指数(SEI) SEI=Ae/Ad ? (3)体积膨化指数(VEI) VEI=SEI×LEI ? (4)直径膨化指数(DEI) DEI=D/d

挤压加工淀粉和谷物粉的主要指标:
? ? ? ? ? ? 糊化度 水溶解指数 吸水指数 水溶性碳水化合物指数 淀粉降解程度 质构仪

? 另外可用光学显微镜和电镜观测挤出产品 的微观结构。

挤压加工中选择的主要操作参数:
? ? ? ? ? ? ? ? 原料种类 原料的含水量 喂料速度 加工温度 加工压力 机筒长度 螺杆结构 模头结构

一般挤压加工变性淀粉和变 性粉,原料湿基含水率在 14-30%范围内,温度在 100-200 ℃

挤压加工淀粉和谷物粉挤压过程中主要 影响因素
? 1.原料方面
– 1.1 原料本身化学组成及淀粉特性 – 1.2原料的水份 – 1.3 原料的粒度

? 2.设备方面
– 2.1螺杆转速及进料速度 – 2.2 螺杆与螺套的间隙 – 2.3 螺距大小 – 2.4 螺套螺纹锥度

1.原料方面
? 谷物原料进入挤压膨化机, 在机体内受剪切及摩 擦作用使原料在机腔内破裂, 机腔内温度和压力 急剧增加, 原料淀粉α化, 然后从一定形状喷嘴瞬 时挤出, 原料中游离水份在此压差下急骤汽化,体 积膨胀, 实现膨化的效果。

1.1 原料本身化学组成及淀粉特性
? 原料的水份、脂类、蛋白质含量及淀粉特性都会影响产 品膨化度, 水份与脂类都对原料在机腔内起润滑作用。 使机腔温度降低, 从而降低膨化度。另水份高的原料, 水 份来不及汽化, 残留着部分水份使本已α化的淀粉回生, 也降低了产品膨化度, 所以含油脂与水份较高的如大豆 、花生等豆类原料, 其膨化度相对要比谷物等低。

? 淀粉颗粒的特性对膨化度也有一定的影响,硬质淀粉颗 粒玻璃质及小颗粒淀粉如大米淀粉则具有较高的膨化度 , 其原因主要是硬质和小颗粒淀粉在机腔内摩擦力增大 的缘故。

? 1.2 原料的水份
? 目前我国使用的膨化机, 其原料水份大都要求在13%18%之间。 ? 适当水份有利于机腔内热量的平衡, 使得膨化后产品 内部孔洞细密、外皮壁层细薄、成品质量优良。
水份含量高,则机腔内温

度与 压力下降, 原料在机腔内形成 液态凝胶相对浓度较少, 产生 了一种润滑作用。其产品往往 外皮粗糙, 内部蜂窝状麻孔、 夹渣不均、口感骨硬。水份含 量太高的原料膨化时放出蒸汽 过多而形成许多不能愈合的通 路残痕同时, 一些来不及蒸发 的水份也会造成成品的回生。

原料水份过低时, 原料在机腔 内摩擦、剪切所产生的热量 会大于膨化所消耗的热量, 使 机腔的压力与温度过高, 产品 焦黄味苦, 出料困难, 膨化倍 数小, 时间长会引起淀粉在机 腔内碳化并堵塞喷嘴, 使设备 不能运转。

? 1.3 原料的粒度
? 挤压膨化机要求原料粒度适中, 目前所使用的膨化机 一般要求粒度在8目-35目左右 ? 粒度大:则摩擦力与剪切力所产生的热盆高, 物料在 机腔内推进困难, 机腔内温度升高过快及压力高, 严重 时机器无法运转 ? 粒度太小: 它不仅降低产品的膨化度, 同时也由于物 料在机腔内无法形成凝胶, 反而造成出料困难, 使物料 在机腔内“ 回流”并碳化。 ? 另外, 良好的膨化度也要求颗粒尽可能均匀, 对于含粉 末较多的物料特别对有添加某些粉末物料如可可, 盐 分及某些调味素, 必须根据具体情况控制在一定的范 围内, 添加过多会造成机腔内的物料间滑脱, 摩擦力降 低, 腔体内温度和压力降低, 从而使膨化度下降

2设备方面
? 2.1 螺杆转速及进料速度
? 其它条件不变, 进料速度一定, 若螺杆转速高则物料 在机腔内停留时间短, 其在螺杆与螺套之间的剪切 与混合时间不够, 淀粉α化较低可能使膨化后产品膨 松差, 膨化度较低。 ? 若转速过低, 原料在腔体内行走时间长, 温度升高, 膨化度也较高, 但出料慢, 机器喷嘴外淀粉也易因碳 化而堵死。 ? 如螺杆转速一定, 进料过快, 物料在腔体内摩擦力增 大, 温度升高, 也易造成淀粉碳化, 出料困难。 ? 进料速度过低则膨化度小、产品不膨松、产量低。

? 2.2 螺杆与螺套的间隙
? 间隙小:则机腔摩擦力大, 温度、产品膨化度也相 应较高。随着设备的运转, 螺杆与螺套也因相对运 动而产生一定的磨损。 ? 间隙增大: 过大的间隙则造成腔体内摩擦力及剪 切力减小压力及温度降低, 使膨化度降低, ? 所以, 在膨化机使用过程中, 要根据设备的使用情 况, 相应地调整影响膨化度的其它一些条件, 以保 证产品合适的膨化度。同时, 磨损到一定程度后, 螺套难以起到保证原料向喷嘴方向移动, 原料会朝 另一低压区移动一“ 回流”现象。

? 2.3 螺距大小
? 进料速度及其它条件一定时, 螺距大则物料
在腔体内推进快所产生的热量少、膨化度 低, 螺距小则相反, 此外, 目前新一代的膨化 机, 根据原料的要求特别是营养

素的特点, 采用变螺距的螺杆与螺套, 以保证产品具有 优良的品质。

? 2.4 螺套螺纹锥度
? 一般来讲锥度大则摩擦力大, 腔体压力和温度较高, 膨 化度相应也高, 锥度小则相反。 ? 模头出料截面积其它条件一定, 模头出料截面积大, 出 料容易, 腔体内外压差较小, 腔体温度低, 膨化度相应 也低。相反, 截面积小的喷嘴则机腔温度高, 内外压差 大, 物料挤出速度快同等进料量条件下膨化度较高, 但 过小则会造成因温度与压力过高所出现的问题。此外 , 在相同的总出料孔截面积条件下, 出料孔径小。
? 喷嘴个数多膨化时物料蒸发的蒸汽通道短、产品孔洞 细密、膨化度会稍高一些 ? 此外, 膨化车间具有良好的空气对流也对提高膨化度 有利, 对流良好, 空气相对湿度也小, 这对于保证物料 水份正常蒸发及产品回生少有重要意义

谷物粉和淀粉被挤压加工后形态变化
? 宏观:体积在直径方向和轴向膨大,挤出 产品内有许多微孔形成
? 不同的原料和操作条件下,挤压食品的孔 状结构各不相同,直径有大有小。 ? 小麦面粉 ? 玉米胚乳 ? 谷物膨化和大豆蛋白组织化

小麦面粉挤压产品在15倍和750倍的放大倍数 下的扫描电子显微镜观测

? 这种网孔结构作用:
① 明显改善挤压食品的口感、营养和质构等功能性 质 ② 形成微孔结构,挤压食品变得脆软,口感较好; ③ 膨化食品的水溶性指数提高,有利于发酵与酶的 作用; ④ 微孔结构具有较强的吸附作用,水、其他溶剂及 调味品均快速渗入食品内部,食品的冲调性显著 提高,适合于生产容易消化吸收的冲调性良好的 粉末状婴儿食品和老年食品 ⑤ 由于微孔壁薄,容易压碎,因此粉碎后能形成薄 层片状的功能食品,这种壁的厚度是一般方法难 以加工形成的。

玉米胚乳

玉米胚乳
? 玉米在半透明胚乳中,淀粉呈多边形,紧密 地结合在音质蛋白质中,这些蛋白质是玉米 醇溶蛋白体; ? 在不透明的胚乳中,淀粉呈球形和椭球形, 被间质蛋白体所覆盖,具有许多空气间隙。

原料玉米胚乳呈椭圆 球颗粒,其平均粒径 在21μm,颗粒之间存 在大量空气间隙

挤压膨化后,玉米粉的颗粒微 观结构转变为薄壁片状,淀粉 的发泡膨化,有可能是在玉米 原料胚乳内空气间隙中产生的

谷物粉和淀粉被挤压加工后化学变化
?力降解,即淀粉分子通过氢键的断裂,大 分子降解,平均分子量减小——特性粘度变 化 ?α化:即淀粉分子氢键断裂, ?淀粉糊化:氢键被破坏

第七节

大豆蛋白的组织化和质构重组

? 将大豆蛋白进行挤压膨化加工的原因。 ? 制备大豆组织蛋白的原料 ? 挤压膨化过程中物料的

变化 ? 影响挤压膨化法生产组织蛋白的因素 ? 蛋白质原料膨化前后的宏观、微观变化。

将大豆蛋白进行挤压膨化加工的原因
? 大豆中蛋白质含量约为40%,脂肪含量约为 20%,碳水化合物含量约为25%,纤维素及灰分含量 等约占5%,水分及其他成分占10%。 淀粉含量少,蛋白营养价值高; 大豆加工的关键技术是去除豆腥味;
减少干扰蛋白质消化和影响健康的抗营养因子的数 量或降低其活性。 提高蛋白质的消化吸收率

制备大豆组织蛋白的原料
? 用来生产大豆组织蛋白的原料可以是脱脂大豆粉或脱脂粕 以及浓缩大豆蛋白粉和大豆分离蛋白。当用脱脂大豆粉作 为原料时,其品质必须为: ? 蛋白质>50%,纤维素≤3.5%,脂肪≤1.5%,氮溶解指数 (NSI)为50%-70%,高温脱脂豆粉由于其水溶性氮低于30 %。 ? 碳水化合物大多数在高温处理时已变色,从而在膨化时难 呈胶融状态,成形能力差,无法获得高品质的产品,故不 宜作为制备大豆组织蛋白的原料。原料中可溶性蛋白含量 越高,挤压膨化后获得的产品品质越好。近年来国外采用 大豆分离蛋白来制备组织蛋白,取得了很大进展。

2 挤压膨化过程中物料的变化
2.1 蛋白质 2.2 脂肪

2.3 淀粉

蛋白质
? 在挤压膨化过程中,蛋白质受到的作用最大,挤 压对蛋白质的最大影响是首先分散它们,再将其 重新组织。 ? 从物理特性来说,挤压使蛋白质重新排列成具有 同方向的纤维状均匀的结构; ? 从化学观点来看,蛋白质重新组合成有丁度结构 的纤维蛋白体系。 ? 大豆蛋白主要是球蛋白,分为2S(22%),7S(37%) ,11S(31%)和15S(11%)。其中2S的分子量相对较 小,对挤压过程纤维蛋白的形成不起作用。

在挤压机内,由于剪切和摩 擦的双重作用,维持蛋白质 三级结构的氢键、范德华力、 离子键、双硫键遭到了破坏, 从而形成了相对呈线形的蛋 白质分子链。这些相对呈线 形的分子链在一定的温度和 一定的水分下变得更为自由, 因此更容易发生定向的再结 合。可以认为是热变性和剪 切促使蛋白质成为类似纤维 状的结构,如图1。

? 挤压过程中,蛋白质除了变性和组织化外,其总
量也发生了变化,这归因于蛋白质发生了部分降 解。由此造成蛋白质的总量减少,同时游离氨基 酸的含量升高,并且部分氨基酸损失较多,如赖 氨酸。据有关报道,大豆脱脂粉挤压成组织蛋白 后,赖氨酸损失13% ~37%,蛋氨酸损失26% ~ 28%。

2.2 脂肪
? 挤压时脂肪起润滑作用,并可改善产品的质构和口感。植 物组织蛋白与动物肉的脂肪含量相差很大,见表1。脂肪少 ,可能在口感上较干涩。但含量过多则

可能影响膨化度。 研究发现[ ,挤压过程中,脂肪在高温、高压和水分的作用 下可形成脂肪复合物。 ? 脂肪含量<10%时,脂肪复合物对产品的膨化率影响很小, 而且在相同脂肪含量下,脂肪复合物的生成量越多,产品 的膨化率越高。 ? 可见,要获得口感类似于动物瘦肉的组织蛋白,脂肪含量 的控制是十分重要的。我们可以通过改变工艺参数,使脂 肪形成更多的脂肪复合物,从而增加脂肪的添加量,使最 终产品口感上更接近于动物肉。

2.3 淀粉
? 淀粉在挤压蒸煮下很快糊化,直链淀粉含 量降低,支链淀粉含量升高,总淀粉量减 少,并且糊精和还原糖显著增加。糊精量 的增加有利于组织蛋白产品的成型,而还 原糖的增加会影响产品的风味和色泽,这 归因于它们与氨基酸发生了美拉德反应。

3 影响挤压膨化法生产组织蛋白的因素
3.1 原料品质
? 3.1.1 原料组成 ? 3.1.2 粒度要求 ? 3.1.3 水分要求 ? 3.1.4 pH要求

3.2 加工工艺参数
? 3.2.1 滞留时间 ? 3.2.2 螺杆转速 ? 3.2.3 温度 ? 3.2.4 压强 挤压腔内各段的温度 升温速度及降温速度

3.1 原料品质
? 3.1.1 原料组成要求:此方面的要求见前述。
? 3.1.2 粒度要求: ? 为了保证在混合物料中没有堵塞挤压膨化机冲模 的大颗粒存在,同时为了保证物料在调质和膨化 过程中更充分均匀,一般要求原料和配料粉碎到 100目。

? 3.1.3 水分要求: ? 挤压膨化时,水分的作用为:①影响机腔内的温 度和压力;②起润滑剂作用,从而影响物料在挤 压腔内的停留时间;③影响产品表观。

? 3.1.3 水分要求:
? 膨化加水量由原料和加水方式决定,一般大约为20% ~ 30%。物料拌和的好坏是操作的关键因素之一,拌和后要 求均匀无夹心,呈细粒状,不黏手。 ? 若挤压物料的吸水性极强,则易造成局部水分过多而黏结 成团。因此,添加物最好在拌入前加水溶解。 ? 物料加水时,也可采用喷加方法以使其分散均匀。

3.1.4 pH要求
? 研究表明,物料的pH值对组织蛋白的品质有很大 的影响, ? 当pH<5.0时,挤压困难; ? pH=5.5时,产品的韧性和咀嚼性好,但吸水差; ? pH=8.5时,产品脆且咀嚼性差,而吸水性好; ? pH>8.5时,产品带苦味; ? 最佳pH为6.5- 7.5,此时不仅便于操作,而且产品 口感和微观结构都较好。 ? pH的高低将影响产品的氮溶解指数、表观黏度、 持水性、应力、膨化度等多个方面。

3.2 加工工艺参数
? 3.2.1 滞留时间(residence time) ? 滞留时间是指物料从进料口进入膨化挤压机到从 挤压机出料口挤出的时间。通常滞留时间是与挤 压机种类及物料性状相关,一般在20~60 S不等 。滞留时间对同一

物料的膨化度和产品容重影响 较大,见表2。

? 3.2.2 螺杆转速

? 通常螺杆转速与物料在挤压腔中的滞留时 间有关,螺杆转速过高或进料过快,物料 在挤压腔停留太短,膨化率下降;螺杆转 速过低或进料过慢,物料在挤压腔停留太 长,膨化率下降。对螺杆的转速要求是: 既能保证物料在整个过程中处于均质的状 态,又能使螺杆的输送能力与进料量相匹 配,一般为100—200 r/min。

3.2.3 温度
? 3.2.3.1 挤压腔内的温度
? ? ? ? 挤压腔内各段的温度不同,大致分三段: 喂料段应保持在70℃左右,否则进料困难; 挤压段120—140 ℃ ; 溶化段150—190 ℃ ,一般不能低于140℃,否则产品就会 “夹生”,也不能高于300℃,否则产品颜色深且有焦味

? 一般认为,双螺杆挤压温度低于单螺杆挤压温度;物料水 分高,腔内温度则高一点,转速则慢一些;水分低,即反 之。物料在挤压腔的高温区段不宜停留太长,应小于20 s 。挤压膨化过程中物料的温度变化情况如图3。

3.2.3 温度
? 3.2.3.2 升温速度及降温速度 ? 影响产品品质的另一重要加工工艺参数。
? 是物料料温升到挤压温度的速度及挤压后料温降低 的速度。 ? 一般要求升温成熟时间要短,膨化成熟后降温要快 ,以便胶体中的水分迅速蒸发成蒸汽,产生较大压 力2 6 MPa。 ? 在较大的压力差下蒸汽喷爆,从而产生多孔结构。

? 3.2.4 压强 ? 物料在挤压机体腔中受到的压强分布情况如图4所 示。即在挤压腔中随着温度升高以及腔体积的不 断减小,压力不断升高最后高达2 6 MPa,若最终 压力太小则会严重影响产品的品质。

第三章 食品挤压机
? ? ? ? ? ? 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 食品挤压机的发展和分类 挤压设备的组成和工作过程 单螺杆挤压机的主要结构 双螺杆挤压机的主要结构 模头系统 挤压机的传动系统和过载保护

第三章 食品膨化机 第一节 食品挤压机的发展和分类 ? 螺杆和筒体是挤压机的核心。

? 一、食品挤压机的发展 经历大体如下:单螺杆到双螺杆;单一功能 到多功能;长径比由5到20(目前有达45 的);由自热式到外热式;由每小时几公 斤的小产量到每小时6.5公斤的大产量;由 手工操作间歇作业到全自动电脑控制连续 作业。

第一节 食品挤压机的发展和分类
? 一、 食品挤压机的发展 ? 1900年间歇柱塞式通心粉挤压机 ? 1930年单螺杆挤压机应用到面条的连续压制上( 低剪切) ? 30年代后期General Mills Inc首次将挤压技术应用 于谷物方便食品上 ? 1936年膨化玉米果首次挤压成功, ? 1946年后开始商品化(高剪切自热式) ? 40年代后期国外

发展迅速:挤压机多样化及外加热 式挤压机出现

? 50年代饲料业得以发展 ? 60年代首次用单螺杆挤压机工业化生产膨化速食 早餐谷物;研究了挤压过程物料所发生的变化 ? 70年代双螺杆挤压机应用于食品,实现了组织化 植物蛋白(人造素肉)工业化生产。此期间研究 挤压熟化原理及对挤压模型进行分析 ? 80年代欧共体和日本相应成立专门的研发机构 ? 90年代后期挤压机代表性生产厂家成型:美国 :Wenger、德国:WP、意大利帕万——马布公司 、法国:Clextral公司。

国内发展
? 挤压膨化食品起步晚,食品挤压机的研究与制造 落后于国外。
? 79年,北京食品研究所在我国首先研制成功食品 挤压机,是工业化生产挤压膨化食品在我国起步 的标志 ? 80年代初,苏州第二米厂和山东食品发酵工业研 究所,先后研制出挤压膨化机 ? 85年,北京义利食品厂引进德国WP公司的C-37型 双螺杆挤压机

? 86年,北京蛋品厂等单位引进意大利Map公司的 RC27/A型双螺杆食品挤压机。此间:上海铅笔厂 、河南邓州星光机械厂吸收国外技术,生产出国 产双螺杆挤压机。
? 90年代,一些厂家生产出双螺杆食品挤压机:河 南济源机械厂、江苏锡山金龙食品机械厂、山东 济南塞信机械有限公司。 ? 96年,原国内贸易部北京商业机械研究所研制成 功多功能食品挤压生产线。主机由南航信离塑料 机械厂制造,为同向双螺杆挤压机。

第一节 食品挤压机的发展和分类 ? 二、食品挤压机的分类
? (1)按螺杆的数量分 ? (2)按加热形式分 ? (3)按功能分 通心粉(面条)挤压机、高压成形挤压机、 低剪切蒸煮挤压机、膨化型挤压机、高剪 切蒸煮挤压机、 单一功能和多功能挤压机。

第二节 挤压设备的组成和工作过程
? 一、主机
挤压系统、传动系统、模头系统、加热(冷却)系 统

? 二、辅机
原料混合器、预处理装置、喂料器、切割装置、烘 干(冷却)装置、调味装置、其他辅机。

? 三、控制系统
? 主要由测量仪器、显示仪表、电器、执行机构和按 键等组成

一、主机
? 挤压系统:此系统主要是由螺杆、筒体和机座组
成的,是主机的核心部分

? 传动系统:用来驱动螺杆转动,它主要由电机、
减速装置和齿轮箱组成,保证螺杆所需的扭矩和转 速。

? 模头系统:保证挤压食品的开关和建立模头的压
力,它主要由能与机筒连接的模座、分流板和成型 模头组成。

? 加热(冷却)系统:通过在夹层筒体内通蒸汽加
热筒体而把热量付给物料,或通往冷却循环水冷却 筒体。也有用电热元件回执筒体的。将螺杆做成中 空的,也可用来回执或冷却。


、辅机
? (1) 原料混合器:一般用在多种食品原料需
均匀混合的场合下

? (2)预处理装置:原料在进入喂料器之前,可
以预处理装置中根据工艺要求,利用水或来调整 原料的含水量和温度。

? (3)喂料器:保证均匀在缶抗日出机中喂料。 ? (4)切割装置:挤出食品通过模头在正常工作
条件下连续不断地被挤出,然后根据产品的开关 要求在切割装置中用切刀切断。

二、辅机
? (5)烘干(冷却)装置:被切割成形后的产
品有的需要进一步脱水,然后进入烘干机,有的 需要迅速降温再进入冷却装置。一般用是的电加 热烘箱,风冷。

? (6)调味装置:将调查味料喷涂在产品表面上 ? (7)其他辅机:包括产品包装机。

三、控制系统
? 主要由测量仪器、显示仪表、电器、执行 机构和按键等组成 ? 作用: (1)显示挤压机的工作状态; (2)按程序启动,控制主机、辅机的转速和 协调它门的运行; (3)按工艺要求控制喂料量、温度和压力; (4)用计算机控制可实现对整条生产线的全 自动控制和管理。

第二节 挤压设备的组成和工作过程
? 四、挤压食品加工的主要过程
? ? ? ? ? ? ? (1)混合; (2)预处理; (3)喂料; (4)挤压; (5)切割; (6)干燥(冷却); (7)调味

第三节 单螺杆挤压机的主要结构
? 一、自热式单螺杆挤压机
? 螺旋:用钢丝绕成螺旋形与轴焊接在一起,外圆磨平。
? 为了增强剪切作用,在靠近出料端的螺旋内,沿轴向分 段焊有破碎杆,起阻挡作用。

? 为了增大物料与筒体之间的摩擦力,筒体内壁上沿圆周 互成120o处加工有三根内杆。 ? 模头:由锥模和模座组成。锥模的端面上有7个螺栓孔, 一个在中心,其余在圆周,用于与轴相连,同时与固定 在筒体上的模座相配合形成一环形间隙。利用轴向移动 可调节锥模与模座的缝隙,从而限制产品的扁片厚度和 产量。

第三节 单螺杆挤压机的主要结构
? 二、外热式单螺杆挤压机
? 措施:筒体夹套式;中空螺杆轴;分段,外面加 有电热元件。

? 三、多功能单螺杆挤压机
? 措施:挤压机配有多个不同的螺杆;芯轴和螺套 组装式。 ? 单螺杆挤压机实现对物料压缩的措施:(1)减 小螺距型;(2)增大螺旋底径形(3)螺旋筒体 形;(4)锥形筒体形;(5)变螺距和锥筒体混 合形。

第四节 双螺杆挤压机的主要结构
? 一、双螺杆挤压机的基本结构 ? 与单螺杆挤压机最大不同点:螺杆和筒体的结构。螺杆为并排 的两根,筒体内孔断面成倒8字形。 ? 二、双螺杆啮合分类 罗纹啮合三种情况: 全啮合——d=R+r+?; 非

啮合——d>= R+ R; 部分啮合——R+ R>A> R+r+?。 d——两螺杆中心距; R——螺旋齿顶圆半径; r——螺旋齿根圆 半径; ?——一根齿顶与另一根齿根之间允许的最小间隙。 两根螺杆的转向有同向和异向旋转两种,则可组合成6种双螺杆 转动啮合形式。异向旋转还克分为向内和向外旋转两类。

第四节 双螺杆挤压机的主要结构
三、双螺杆挤压机的工作特性 ? 强制输送特性 ? 自清洁性能 ? 螺杆转动方向不同,对物料的作用形式 有所不同。

第四节 双螺杆挤压机的主要结构
四、整体式螺杆 ? 所谓整体式螺杆,就是将螺杆形状的各要素都加 工制造在一根轴上,不可拆卸。 ? 优点 ? 缺点 五、积木式螺杆 ? 所谓积木式螺杆,就是将一根螺杆分成芯轴、螺 套和紧固螺钉三大主要部分,组装而成。 ? 芯轴和螺套:靠花键;轴向位置:靠紧固螺母或 紧固螺钉。 ? 优点

第四节 双螺杆挤压机的主要结构
六、整体式筒体 ? 含义 ? 缺点 ? 优点 七、积木式筒体
? 定义:将整个筒体纵向分成两段以上,每段之 间用销钉定位,用螺栓紧固连接。 ? 优点

第四节 双螺杆挤压机的主要结构
采用积木式螺杆和筒体可组合成多功能双螺杆挤 压机,实现下列各工艺要素的变化: ? (1)过程长度。 ? (2)螺杆、螺套选配(压缩比、剪切强度)。 ? (3)模头形状、开口面积。 ? (4)转子转速。 ? (5)温度、压力。 ? (6)滞留时间。 八、单螺杆挤压机与双螺杆挤压机的性能比较

第五节 模头系统
一、模头的主要结构 ? (1)多孔板 作用 ? (2)导流板 作用 ? (3)模孔板 作用

第五节 模头系统
二、模板的形式 ? (1)锥面出口模板 ? (2)突变式出料模板 ? (3)径向式排出模板 ? (4)具有冷却水循环的冷却模板 ? (5)有充填夹馅结构的模板 ? 对一些长条形的产品,出口也可放在侧 面。

第六节 挤压机的传动系统和过载保护
一、挤压机的传动系统 1.挤压机传动系统的功能 ? 用来驱动螺杆在需要的扭矩下转动,以完成物料从 输入到挤出成形的过程;变速与调速。 ? 恒扭矩传动特性: ? P=knx M=97360P/n M=97360knx/n ? P——功率消耗,kW;n——转速(螺杆),r/min; k——几何常数(与螺杆的几何参数和模头尺寸有 关);x——物料指数(与加工物料、螺杆转速、挤 压工艺有关,一般近似取1); M——转动扭矩。

第六节 挤压机的传动系统和过载保护
2.传动系统的组成和传动形式 ? 组成:通常由电动机、调速装置、减速装置 等组成。 二、挤压机的过载保护装置 ? 机械式过载保护:安装在电机输出轴与减速 装置

传动系统之间——剪切销或安全键; ? 电器方面的保护装置:在供电系统中设保险 (快速熔断器);在电路中加过流继电器。

第四章 挤压食品生产中的辅助设备 第一节 原料的混合和预处理设备
一、原料混合器
? 单轴桨叶式混合器:卧式、立式;锥形双螺旋 混合器。 ? 卧式单轴桨叶式混合器实现均匀混料的措施。 ? 立式单轴桨叶式混合器实现均匀混料的措施。 ? 单轴桨叶式混合器的不足。 ? 锥形双螺旋混合器的工作原理。 ? 锥形双螺旋混合器的特点。

第一节 原料的混合和预处理设备
二、原料预处理器 ? 作用 ? 工作过程
? 通过调节三个因素可以满足加水混合工 艺的要求:转速、桨叶在轴上的安装角, 筒体横向倾斜角。

第二节

挤压食品生产用的切割器与 干燥(冷却)设备

一、切割器 ? 作用 ? 主要结构 ? 从切刀的切割形式上可将切割器分为三种不同的基本形式: 飞刀式切割器、高速旋转刀切割器、剪切式切割器。 ? 对切割器的设计要求 (1)接触角:没有接触角的刀片对挤出物的分断是砍断式 的;有接触角的刀片对挤出物进行切割时有滑移运动,被 切割的食品边缘光滑。接触角越大,切刀对被切物的推力 越小。 (2)刀片厚度应尽量做的薄些,宽度应尽量做的小些。 (3)切刀外要配安全罩。

第二节

挤压食品生产用的切割器与 干燥(冷却)设备

二、干燥(冷却)设备 ? 干燥冷却设备的设计制造要考虑到多种可变因素, 对于一台干燥机来说,能够调节的因素越多越好, 适应性越强。 ? Wenger公司的干燥(冷却)机气流(热的或冷的) 在箱体内通过输送带的形式有4种:(1)全向上 流过两层输送带;(2)全向下流过两层输送带; (3)从两层输送带中间流入,分为向上和向下 两股气流;(4)一部分气流从上输送带的顶部 向下,另一部分气流从下面输送带的底部向上, 两股气流到两层输送带中间流向出口。

第三节

调味处理机

? 种类:单滚筒式调味机、双滚筒式调味机、涂 衣机(涂糊机)。 ? 单滚筒调味系统的工作过程。 ? 单滚筒调味系统的特点:优点、缺点。 ? 双滚筒调味系统与单滚筒调味系统的区别。 ? 双滚筒调味系统的工作过程。 ? 双滚筒调味系统的特点。 ? 撒粉器的工作原理。 ? 涂衣机工作过程。

第四节挤压食品生产过程中的控制
? 实现控制的目的 ? 一、被控制的变量:自变量、因变量。 ( 1 )自变量 原料组分、水分、螺杆转速、喂料量、 切刀转速、干燥(冷却)机的温度及其 输送带速度、调味机的喷油量和喷粉量。 ( 2 )因变量 粘度、挤出量、

压力、温度、滞留时间。

第四节挤压食品生产过程中的控制
? 二、变量的测定 ( 1 )喂料量的测定 ? 干组分的计量方法两种:质量式、容积式。 ? 质量式喂料机的计量装置:连续皮带秤和杠杆秤。 连续皮带秤有分为恒速皮带秤和变速皮带秤两种。
? 容积式喂料机:变速螺旋输送机、振动喂料机、 料斗与输送皮带组合的喂料机。

第四节挤压食品生产过程中的控制
( 2 )水流量的测定 ? 水流量的测量仪器:孔板流量计、转子流量计、涡 轮流量计。 ( 3 )转速 ? 测定方法:小型DC转速传感器;磁性传感器。 ( 4 )温度 ? 测量仪器:热电偶——电阻式传感器;双金属接点 式传感器。 ( 5 )压力 ? 应变式压力传感器、温度和压力集于一体的传感器。

第四节挤压食品生产过程中的控制
? 三、挤压机的自动控制 反馈式自动控制——模拟控制——数字控制 器:需要用A/D,D/A板对信号进行转换。

第五节 食品挤压设备的操作
? 一、装配 ? 二、设备的启动 ? 三、稳定运行 ? 四、故障处理 (1)进料斗处应加防架桥装置;(2)要在设备 上添加各种压力调节器并调好上限控制;(3) 挤压机传动功率猛增时应采取的措施;(4)挤 压机发生磨损及其他难以确定的因素变化,使产 品质量下降应采取的措施;(3)通常产品不规 则的原因及处理方法;(4)蒸汽反馈现象。

第五节 食品挤压设备的操作
? 五、停机和清理 ? 六、维修 润滑冷却系统、螺杆及筒体、测量仪表、 模头和切割器、备件。


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