单螺杆和双螺杆挤压膨化机的一般比较

混合性能的改善， 往往为了改善其混合均质效果必 须对螺杆的螺旋及机筒的结构作一些特殊的设计。 除了漏流， 单螺杆挤压膨化机的结构极大地限制了
力强 弱 程度 分为 高 剪切 力 、中剪 切 力 、低 剪 切 力 挤 压 物 料的 混 合， 有 些 挤压 膨 化 机 通 过 将 专 用 的 节 流 元
膨化机； 按加热形式分为自热式和外加热式或称为干 件插入螺杆结构中用来改善其混合特性， 但这些元
挤压膨化加工定义为这样一种工艺过程， 即迫使 饲料或食品原料在一种或几种工艺条件下（ 如搅拌、加 热、剪切） 流动通过压模， 使物料成形和喷发汽化 （ Ｒｏｓｓｅｎ 等 Ｍｉｌｌｅｒ， １９７３） 。换句话说， 挤压膨化加工将 几种作业合并一起进行， 包括搅拌、熟化、揉合、剪切、 成形。而在当今饲料和食品工业中， 挤压膨化机是指
和是一样的。如果各配方所选中的原料供应量有限， 场上出售”对公司的效益最大。总之， 多配方软件是迄
如何在不同配方中合理使用该饲料原料， 使有限的资 今为止全面指导原料采购与管理的最有效的工具， 对
源 发挥 最 大的 效 益， 原 则 上讲 ， 应 当 将 有 限 原 料 首 先 于一个有一定规模的饲料企业， 可以说是必不可少的。
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的生产量来进行的。此外， 饲料企业总是有一定数量 理人员优先安排还是可以做到的。但是， 如果供应量
的库存原料， 其实际价格与当前的市场价格也往往不 不足的被选原料种类多， 生产的配合饲料（ 配方） 种类
尽相同。如何解决不同配方、不同生产量、不同地区饲 繁 多， 单 靠 人工 分析 解 决就 相 当 困 难 ， 特 别 是 如 何 在
密地安装在一个圆筒内输送流体） 连续地加工一种产
单螺杆挤压膨化机的物料在挤压膨化过程中混
品的机器。挤压膨化机可以设计成包括各种作业， 如 合均质效果差是其最大的缺陷， 其最难的地方就是
搅 拌 、均 质 、熟 化 、冷 却 、抽 真 空 、成 形 、切 割 。随 着 挤 压 膨化技术的广泛应用和不断发展， 挤压膨化设备的类 型日益增多， 其分类方法也有多种多样。可以按剪切
高， 这种趋势就越明显， 这就限制了单螺杆挤压机对 一地卸下来清理， 节省了时间。
粘性原料尤其是高含油脂原料的加工。
在同向双螺杆挤压膨化机中， 同向旋转式双螺杆
单螺杆挤压膨化机在高压条件下输送能力较差， 相对于相同动力的双螺杆挤压膨化机， 其产量也较 低。这主要是因为这种输送方式对于高压很敏感， 压 力将产生回流， 而降低输送效率。由于输送量等于拖 曳流减去压力流， 所以高压常会引起总产量的降低。
料企 业（ 如 果 饲料 配 方、原 料采 购 与 管 理 由 公 司 统 一 一个饲料企业内优化利用现有的库存原料。对此， 用
进行的话） 的原料采购与管理的优化问题， 这就是多 单一配方是很难回答的， 而多配方软件则可以在瞬间
配方程序及其应用所涉及的内容。多配方程序的目标 的运算中解决这些问题。库存原料一般应根据“先进
压力区性质不同， 物料在机筒内腔受螺杆的旋转作 用， 产生高压区和低压区。显而易见， 物料将沿着两个 方向由高压区向低压区流动， 一个是随螺杆旋转方向 沿套筒内壁形成左右两个 Ｃ 形物料流， 这是物料的主 流； 另一个是通过螺杆啮合部分的间隙形成逆流。产
单螺杆挤压膨化机的大部分能量来自于通过机筒传 导的外加热和螺杆转动时由剪切力产生的机械能转 化热， 其中机械能的大小是由螺杆转速和结构所决 定的， 这是因为剪切率与螺杆转速成正比， 而对于一
交换及其输送产量和压力的增加都将变得更加困 难， 因为挤压膨化机的尺寸越大， 物料的表面积与体 积之比就越小。所以对于较大机型的单螺杆挤压膨
效应相比要小得多。当然， 压延效应小， 物料对螺杆的 磨损也就减小， 物料就是这样经过输送、剪切、混合和 机筒外壳的加热， 在高温、高压的作用下达到熟化， 最
化机， 由于螺杆和机筒的尺寸愈大， 其单位体积机筒 后被挤出筒外。
段、揉合段或熔融段和成形段。物料从喂料口进入机 分 为 非啮 合同 向 旋转 、非 啮合 相 向 旋 转 、啮 合 同 向 旋
筒后， 在螺杆中经历固体输送、熔融过程， 使物料从松 转、啮合相向旋转。完全啮合的同向旋转双螺杆挤压
散状态转变成连续可塑的面团状。
膨 化 机 大 大 改 善 了 物 料 的 输 送 、泵 出 和 混 合 特 性 。 尽
数量信息以外， 还需要输入各个产品在某一时间段内 分库存原料的问题。由于市场价格变化， 有的库存原
（ 如一周内） 的生产（ 销售） 量的计划。
料当初的“购进价”会超过现在的影子价格， 这时只有
当原料供应可以完全满足需要时， 由多配方程序 通过约束条件才能迫使将其纳入配方。有些情况下，
所 计算 的 结果 在 原料 采购 方 面 与 单 一 配 方 计 算 的 总 多配 方 程序 运 算得 到的 结 论是 ：“将 某 库 存 原 料 在 市
汪沐， 北京金地三福膨化机制造有限公司， 高级工程师， １０１１１９， 北京市通州区徐辛庄工业开发区 ８ 号。
收稿日期： ２００６－ １０－ １６
双螺杆机型的观念。为了适应我国饲料工业发展的 需要， 很有必要重视和推广双螺杆挤压膨化技术在 饲料加工中的应用， 发挥出双螺杆挤压膨化机的原 料 适 应性 更宽 、产 品适 应 性更 广 、产 品 内 在 和 外 观 质 量 更 好 、同 等 动 力 下 产 量 更 高 、熟 化 均 质 效 果 更 好 、工 艺操 作更 简 便、易 损 件磨 损更 轻 、生 产 成 本 更 低 等 诸 多优势。本文将从单螺杆和双螺杆挤压膨化机在挤 压 膨化 原 理、工 作特 性 、机体 结 构、工 艺 操 作 、原 料 选 择、产 品 加工 等方 面 进行 比 较， 供 饲 料 加 工 企 业 在 新 建、扩建水产和宠物等特种饲料生产线的拟定设计 方案、选用挤压膨化设备和具体生产实践中作为技 术参考。 １ 挤压膨化加工工艺过程及分类
《 饲料工业》·２００６ 年第 ２７ 卷第 ２３ 期
工艺设备
单螺杆和双螺杆挤压膨化机的一般比较
汪沐
随着双螺杆挤压膨化机应用领域的拓宽， 双螺杆 挤 压膨 化 机也 开 始用 于宠 物 、水产 、特 种 经 济 动 物 和 幼畜哺乳期等饲料加工生产。然而， 我国现有的饲料 加工仍以单螺杆挤压膨化机为主， 主要是由于进口双 螺杆挤压膨化机成本太高， 而国产双螺杆挤压膨化机 技术性能和质量等方面尚有不足， 也缺乏针对饲料工 业特点应用的大产量机型。尽管从单螺杆和双螺杆 的挤压膨化原理及机体结构分析就可看出双螺杆挤 压膨化机具有明显的优势并具有更好的性价比， 但 相对于食品加工业的应用仍要逊色得多。近年来， 随 着国 内企 业 引进 、消 化吸 收国 外 先 进 技 术 ， 国 产 双 螺 杆挤压膨化机生产技术水平不断提高， 特别是针对 水产饲料生产推出了双螺杆挤压膨化专用机型， 使 得用投资单螺杆挤压膨化机的资金同样可以选用双 螺杆机型， 从而改变了人们以往因成本高而不使用
组合式的螺杆与分段式的机筒结构可满足各种
以添加几乎两倍含量的脂肪到宠物饲料配方中， 所以 配方 含油 脂 可达 到 ２０％以上 。这 样 不 仅 提 高 了 配 方 的质量， 也减缓了零件的磨损和阻力， 降低了生产成 本。而单螺杆挤压膨化机就做不到这一点， 在单螺杆 挤压膨化机中， 脂肪含量受到限制， 因为如果脂肪含 量太高， 将引起挤压膨化机剧烈地波动， 并因此导致
成， 摩擦力愈大， 则向前推进的效率愈高； 但物料与螺 粘性的物料， 又可以用来输送低粘性的物料， 能够适
杆的摩擦力愈大， 则Biblioteka Baidu会对上述产生的流动起阻滞作 用， 从而造成物料粘在螺杆上。若物料粘附在螺杆上， 则产 生堵 塞 而不 能 向前 输送， 当 物 料 的 水 分 、油 分 越
应高 粘 性物 料 、低粘 性物 料 或高 水 分 、高 油 脂 配 方 产 品的加工。同时具有自清理功能， 因而在饲料加工过 后， 机器就会自动将内部剩余物料挤出机外， 无需逐
法和 湿 法挤 压 膨化 机， 而最 常用 、最 典 型 的 分 类 是 根 件也 会 引起 一 个较 大的 压 力降 ， 效 果 是 极 其 有 限 的 ， 据螺杆数目将湿法挤压膨化机分为单螺杆挤压膨化 且单螺杆挤压膨化机不良的泵送特性也限制了这些
机和双螺杆挤压膨化机。
混合元件的插入。
２ 单螺杆挤压膨化机 单螺杆挤压膨化机结构简单， 通常采用皮带传动
特殊的加工要求， 组合成各种结构形式的双螺杆挤压 产品质量的不稳定。一旦物料中油脂含量过高， 就会
膨化机。组成螺杆的每一个元件可设计成具有专门的 造成 物料 黏 着， 机 器 无法 运 行 。此 外 ， 双 螺 杆 挤 压 膨
用 于 影 子 价 格 最 低 的 配 方 。如 果 只 有 一 二 种 被 选 原 料
（ 参考文献 １０ 篇， 刊略， 需者可函索）
供应量不足， 在单一配方的基础上， 直接通过技术管
（ 编辑： 崔成德， ｃｕｉｃｅｎｇｄｅ＠ｔｏｍ．ｃｏｍ）
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工艺设备
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一种带螺旋特点（ 即一个带叶片的旋转螺杆， 十分严 十分困难。
是： 全公司（厂）生产的配合饲料原料的总体成本最低。 先出 ”的 原则 优 先使 用， 但 库 存 原 料 往 往 不 能 满 足 某
运用该程序， 除了不同配方的优化结果和相关的原料 一时间段（ 如一周） 内的生产（ 销售） 量计划的需要， 因
影子价格， 原料的市场价格， 以及库存原料的成本与 此存在着如何在诸多产品（ 配方） 之中优化使用这部
方式， 主轴转速恒定不可调， 其传动效率低、工艺操控 难 度 大 。单 螺 杆 挤 压 膨 化 机 的 螺 杆 由 一 根 轴 把 各 种 结 构的螺杆单元连接组成。整个螺杆由三段组成： 喂料
３ 双螺杆挤压膨化机 ３．１ 结构及工作特性
双螺杆挤压膨化机是在单螺杆挤压膨化机的基 础上发展起来的， 在双螺杆挤压膨化机的机筒中， 并 排安放两根螺杆， 根据螺杆的相对位置和按螺杆转向
能完 成。因 为 双螺 杆 的相 互 揉 搓 、挤 压 ， 即 使 在 原 料 高油脂的情况下也不会粘在一起而影响机器的运转， 与单螺杆挤压膨化机相比， 在双螺杆挤压膨化机中可
增加了， 但剪切力减小。双螺杆强制输送和自洁的特 性， 使物料在机筒中停留时间短而均匀。双螺杆良 好的混合性能使物料得到的热量及时均匀化， 加快 了物料的熟化程度， 减少了料温的波动， 提高了产品 的产量和质量。
传热 面积 就 愈小 ， 导 致物 料 输送 、传 热 及 压 强 的 形 成
双螺杆加工中物料所需要的热量来源， 除了与单
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螺杆相同的部分外， 大部分来自啮合间隙。受啮合螺 需要强烈地混合和揉捏， 这只有双螺杆挤压膨化机才
纹的剪切、挤压和混合而产生热量并使热量均匀化。 间隙的大小对 挤压 膨化 质 量 影 响 很 大 ， 间 隙 小 、剪 切 力大， 但通过的物料量减少； 间隙大， 通过的物料量
生逆流的原因是左螺杆把物料拉入啮合的间隙， 而右 螺杆又把物料从间隙中拉出， 结果使物料呈“∞”字形 前进。螺杆既产生正向输送， 又允许物料改变方向， 这 不仅有助于物料的混合和均化， 提供了更好的混合和
台确 定的 挤 压膨 化 机， 螺 杆 结构 一 般 是 预 先 配 置 的 ， 热交 换， 而 且 还使 螺杆 的 齿槽 间 产生 研 磨（即 剪切）与 修改的可能性很小。对于大型单螺杆挤压膨化机， 热 滚压 作 用， 出 现压 延 效应 ， 这 个 效 应 与 反 向 螺 杆 压 延
单螺杆挤压膨化机的物料输送主要是靠拖曳流 管双螺杆挤压膨化机也是一种拖曳流机， 但由于其二
来完成的。由于单螺杆的结构特性决定了物料在机筒 根 螺杆 同 向旋 转并 完 全啮 合 而 具 有 一 种 正 压 泵 的 附
内向前推进时， 依靠机筒与物料之间相互摩擦力来完 加功能。这使得双螺杆挤压膨化机既可以用来输送高