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榨油機發(fā)展技術(shù)之淺見(jiàn)
2022-06-16
食用油是人們的生活必須品，隨著(zhù)近年來(lái)植物油產(chǎn)量下降，原料供應不足，榨油機械設備的落后成為制約食用油產(chǎn)量和高質(zhì)量的重要原因之一。就目前為止，壓榨法和浸出法為主要制油工藝。即1900 年，美國生產(chǎn)第一臺連續式螺旋榨油機后，制油方式從傳統間歇式變?yōu)檫B續式榨油。為提升生產(chǎn)效率、提高生產(chǎn)，大力發(fā)展榨油機至關(guān)重要。
螺旋式榨油機通過(guò)榨膛內受到剪切力和擠壓力，油料在榨螺的帶動(dòng)下轉動(dòng)并最終取出。在此過(guò)程中螺旋榨油機由于壓榨出油率高且節能并保持高天然性的特性，已經(jīng)成為目前廣泛采用的榨油方式。
1 螺旋榨油機械研究現狀
1.1 國外研究現狀
在國外，對于榨油機的研究已經(jīng)有了上百年的歷史，并對螺旋榨油機出油率的各個(gè)主要因素進(jìn)行測試與分析。其中，尼日利亞學(xué)者 T- O- Omobuwajo 對壓力與油流速率進(jìn)行考證并作出理論預計模型[1]。美國公司 Vicent 工作人員對雙螺桿壓榨機的研究，利用兩根互相嚙合的螺桿設計出反向旋轉的平行雙螺桿壓榨機。此項發(fā)明在降低滑移和加強物料正向位移上有了明顯效果。通過(guò)在榨籠上固定齒狀刮刀插入螺旋隔圈內，達到攪拌和防止阻塞的效果。
1936 年，由美國人 ANDREAS HARTNER HANS 研制出雙螺桿榨油機，此雙螺桿長(cháng)度相等，提高了油料入口處的壓榨效率。壓榨過(guò)程中油料在榨膛內受到強力的擠壓和剪切作用而變形破裂，為了提高壓縮比，使油料在壓榨壓力逐漸增大到壓榨點(diǎn)，ANDREAS HARTNER HANS 設置兩螺桿的螺距逐漸減小，從而達到更好壓榨效率，提高出油率[2]。
日本第一臺雙螺旋榨油機研制于 1990 年。法國 Speichim公司設計出的壓榨生產(chǎn)裝置，其加工速度可達到 12t*- 1。英國Simo- Rosedowns 通過(guò)螺旋滲氮技術(shù)和利用鎢鉻鈷硬質(zhì)合金處理螺旋榨油機[3]，使其可承受高壓力。
對螺旋榨油機進(jìn)行水冷處理。防止榨膛內因高溫灼燒出現有害物質(zhì)，有效提高了油品。而采用的雙螺旋進(jìn)料裝置為強制喂料，壓榨能力可達到 40~65t/d。
1.2 國內研究現狀
我國對于螺旋榨油機榨油的研究已經(jīng)有了至少 70 年的歷史。李詩(shī)龍等人以雙底油菜籽脫皮籽仁為基礎，在冷榨過(guò)程中提出了關(guān)鍵技術(shù)，即雙階多級壓榨的冷榨結構模型。在 H,J 拉澤洪等人的基礎上，實(shí)現了壓縮腔內數次擠壓和松弛，增大主要壓榨段的壓力，有效提高出油率。為我國榨油機技術(shù)做出重要貢獻。
而北京食糧科學(xué)研究所與核工業(yè)天津理化工程研究院協(xié)作研制出 YZYXD 型螺旋榨油機。該機器利用水冷技術(shù)與溫度傳感器的結合實(shí)現對壓榨過(guò)程中溫度變化的實(shí)時(shí)監控，而出油溫度低于 70℃。武漢糧農機械制造和武漢工業(yè)學(xué)院合作開(kāi)發(fā)出LYZX 系列螺旋榨油機，其第二次壓榨殘油率不超過(guò) 8%。
2 螺旋榨油機主要部件研制問(wèn)題
2.1 單螺桿主壓榨段
榨油機通過(guò)榨螺推進(jìn)物料并產(chǎn)生擠壓和摩擦作用?？刹捎锰籽b式結構，以便更換。如圖 1，榨籠包裹螺桿部分，由聯(lián)軸器將入料端與減速機連接，出餅端主軸與冷卻部件連接。物料經(jīng)過(guò)錐底螺旋后壓力得到釋放，內部形成新油路。就目前市場(chǎng)使用情況可以看出，由于設計簡(jiǎn)單且價(jià)格便宜而廣泛使用。但由于輸送物料方式主要通過(guò)摩擦，使其加料性受到限制，且無(wú)機填料、玻璃纖維等類(lèi)似物料難以加入。當機頭壓力較高時(shí)，逆流增加，使生產(chǎn)率降低。單螺桿排氣基礎有機物料在排氣區表面更新作用小，不適于聚合物著(zhù)色等加工工藝[4]。
2.2 雙螺桿榨油機機構
由于對出油品質(zhì)的要求提高，雙螺桿榨油機的發(fā)明逐漸符合了社會(huì )的要求。對于小型雙螺旋低溫榨油機，通過(guò)主傳動(dòng)系統、扭矩分配機構、進(jìn)料機構、壓榨機構及機架等組成，如圖 2 所示。其壓榨機構由兩根平行布置的榨螺組成且逆向旋轉。剪切環(huán)形狀為曲邊三角環(huán)，通過(guò)改變鍵槽與三角頂點(diǎn)之間角度，錯位安裝成刀刃螺旋，此方法提升了油料的壓榨效果[5]。
普通中大型雙螺旋低溫榨油機的榨螺長(cháng)徑比一般為 12~25個(gè)，由 6~8 節螺旋組成，小型雙螺旋低溫榨油機相對于傳統雙螺旋榨油機結構，增加了剪切環(huán)，減少了螺旋數量，只有 4 節螺旋，榨螺長(cháng)度縮短，簡(jiǎn)化了榨螺結構。剪切環(huán)需成組使用，每組的個(gè)數為 3~5 個(gè)，理論上各剪切環(huán)之間的錯位角度與輸送能力成反比，綜合剪切作用與增壓作用。在油料壓榨過(guò)程中，剪切環(huán)主要作用為破壞油料顆粒、增加壓力、打開(kāi)油路。
由于在榨油過(guò)程中，容易出現前級榨螺出油率高而后級出油率低的狀況，其主要原因是原材料中含水量不合適。因此為達到更高的出油標準，可通過(guò)逐漸增加可塑性，當水分含量達到某一標準值時(shí)，出油情況最佳。對于油料作物，在達到壓榨效果較好情況下，出現臨界水分范圍，該范圍受到溫度影響。溫度升高則可塑性提高，溫度降低則可塑性降低[6]。
增加過(guò)濾裝置，在榨油過(guò)程中，由于有料渣飛濺進(jìn)入油槽，倒置油品內混油雜質(zhì)，因此，需要考慮后期過(guò)濾問(wèn)題，增加濾網(wǎng)篩選油品，或在濾網(wǎng)上增加濾布。為后續工作打下基礎，如圖 3。
3 三級螺旋榨油機
榨膛和榨桿是榨油機出油率高低和油料壓榨過(guò)程中穩定性的關(guān)鍵所在，也是三級螺旋旋榨油機的核心部件，由于榨條式榨膛的榨圈數量多，導致加工難度大，組裝麻煩且成本高，存在嚴重問(wèn)題，出油率偏低。為此榨筒式榨油機在普通榨油機的基礎上，采用多個(gè)榨圈或者榨條，榨筒與榨膛連接一體。使榨筒外表面與榨膛連接成圓弧面，通過(guò)緊密連接，加熱部件熱量傳導速度快且分布均勻。對比而言，榨筒式三級螺旋榨油機比普通榨條式三級螺旋榨油機更加經(jīng)濟實(shí)惠，出油率高，干餅殘油率也更低[7]，如圖 4。
4 結論
不管是單螺桿還是雙螺桿榨油機都存在各種問(wèn)題，對油料水分及溫度的控制是重中之重，需要從機械設計與材料使用調節的角度進(jìn)行改正。
隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，人們?yōu)榱双@得更多更好的食用油，機器制造業(yè)逐漸成為熱門(mén)行業(yè)。為解決現存在的各種必要問(wèn)題，必須積極改進(jìn)，提高風(fēng)險意識。在今后過(guò)程中，上述問(wèn)題也會(huì )在工作中進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。
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