一种湿法米糠挤压膨化机的分析与设计

焙烧温度（℃） 酯收率（％）
３００ ７１．６４
４００ ７６．５４
５００ ８４．５０
６００ ８１．９８
由表２可知，适宜的焙烧温度为５００℃。焙烧温
度对酸中心的形成、强度、分布、比表面积、孔结
构等均产生影响，进而影响催化剂的催化活性。焙
烧温度太低，不足以把催化剂中残留的游离水和
Ｈ２ＳＯ４去除，得到的催化剂超强酸中心少；焙烧温度 太高，吸附在催化剂表面的硫酸组分会以ＳＯ２的形式 流失，会导致催化剂的催化活性下降。同时温度过
收购后因不能及时加工而酸败，造成原料的损失和
高峰期过后又无米糠加工的局面。
表１ 膨化后米糠在常温下保存３个月酸价的变化
储存时间
０个月
酸价（ｍｇＫＯＨ／ｇ油） ３２．６
增加值（ｍｇＫＯＨ／ｇ油） ０
１个月 ３３．６ １．０
２个月 ３４．６ ２．０
３个月 ３５．９ ３．３
４．５ 膨化料浸出效果好
与干法膨化相比，湿法膨化所产生的膨化料的
０ 前言
米糠是稻米加工的副产品，由糠皮和米胚芽等 组 成 ， 得 率 为 ８％ ～９％ 。 新 鲜 米 糠 含 油 率 为 １６％ ～ ２２％，但由于米糠中含有较多的解脂酶，因而造成 米糠中的油分迅速分解成游离脂肪酸而酸败变质。 经研究发现，米糠在２５℃及一定的湿度下每储存１ｈ 酸价上升值为２，其储存性很差，从而严重影响了米 糠制油和作为饲料的使用价值，所以如何钝化米糠 中的解脂酶，延长米糠储存期、保鲜期是粮食科研 院所、米糠加工企业一直研究实验的重要课题［１］。挤 压膨化法就是利用挤压膨化机对米糠进行膨化处理， 使米糠在高温、高压和摩擦力的作用下钝化其中的
高，催化剂团聚现象严重，平均粒径会变大，也会
导致催化活性下降。
２．１．３ 焙烧时间的影响 在５００℃下焙烧，改变焙烧
时间，其它实验条件同上，其对酯产率的影响见表３。
表３ 焙烧时间对催化剂的催化活性的影响
焙烧时间（ｈ） １
２
３
４
５
酯收率（％） ７８．６８ ８４．５０ ８７．１４ ８２．２４ ８０．４１
食品技术
一种湿法米糠挤压膨化机的 分析与设计
刘文生，丁应生，王延利 （武汉工业学院，武汉 ４３００２３）
摘要：介绍一种湿法米糠挤压膨化机的主要结构特点和工作原理，对米糠湿法膨化与干法膨化进行比
较和讨论，并通过生产实践证明：米糠的湿法膨化技术及设备是目前较为理想的米糠挤压膨化浸出方法。
关键词：米糠；挤压膨化机；分析与设计
中图分类号：ＴＳ２０３
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００５－ ９９８９（２００５）０８－ ００３９－ ０３
Ｄｅ ｓ ｉｇｎ ｏｆ ｒｉｃｅ ｂｒａ ｎ ｅ ｘｐａ ｎｄｉｎｇ ｍａ ｃｈｉｎｅ
ＬＩＵ Ｗｅｎ－ ｓｈｅｎｇ， ＤＩＮＧ Ｙｉｎｇ－ ｓｈｅｎｇ， ＷＡＮＧ Ｙａｎ－ ｌｉ
（Ｗｕｈａ ｎ Ｐ ｏｌｙｔｅ ｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅ ｒｓ ｉｔｙ， Ｗｕｈａ ｎ ４３００２３）
产 量 为 ８ ～１２ｔ／ｄ 的 干 法 膨 化 机 的 配 套 动 力 在 ４５ ～ ５５ｋＷ，而产量为１２０ｔ／ｄ的湿法膨化机的配套动力为 ９０ｋＷ，以上述１００ｔ／ｄ的米糠预处理车间为例，干法膨 化机的最小配套动力为４０５ｋＷ，其动力消耗最少是湿
法膨化机的４倍以上，如配产量较低的干法膨化机其
动力消耗将更大。以山东济宁金谷科技有限公司为
１
２
３
４
５
６
７
８
１．皮带轮；２．主机座；３．轴承箱；４．螺旋；５．剪切销；６．蒸汽加入系统；７．机筒；８．模板
图１ 米糠挤压膨化机结构图
独特设计，易磨损螺杆采用高铬合金铸铁，经过特 ２．４ 蒸汽喷射系统
殊热处理工艺提高其耐磨性。此磨机还具有如下主
采用设计独特的蒸汽喷射阀，往机筒内直接喷
要结构特点：
入蒸汽。蒸汽流量调节灵敏、平滑，且能有效地避免
平均值（％） ０．５７
综上所述，采用湿法米糠膨化工艺对米糠进行 预处理，与传统的干法膨化等工艺相比，不仅大大降 低能耗，减少生产成本，而且能够显著提高生产能 力，使我国米糠加工厂向大型化发展成为可能。
５ 结束语
（下转第５１页）
Ｎｏ． ８． ２００５ ４１
食品添加剂
表２ 焙烧温度对催化剂催化活性的影响
由中国食品工业协会举办的“中国葡萄酒Ａ级产品认
定”工作目前已经开始实施。张裕、长城、王朝、威龙等９
家国内葡萄酒业骨干企业的２４种产品，已成为首批通过中
国葡萄酒Ａ级产品认定的葡萄酒。
解脂酶，使米糠的储存期大大延长，并且营养成分 破坏少，结构疏松，有利于米糠作为饲料及后序制 油工作［２］。
米糠挤压膨化浸出工艺中，关键设备是膨化机， 为此，我们在消化吸收国际上先进的挤压膨化机的 基础上，并结合我国国情而设计出对提高我国米糠 加工技术水平具有广泛的市场前景和良好的经济和 社会效益的米糠挤压膨化机。我们研制的带榨笼的 米糠挤压膨化机代替预榨浸出工艺中的预榨机，使 米糠榨出一部分油后再将渗透性和渗滤性能极佳的 膨化料进行浸出，则会得到较为理想的浸出效果。 这样不仅提高了油脂和饼粕质量，而且还缩短了工 艺路线，减少了设备投资和占地面积。
构螺旋的组合，增强了米糠挤压膨化机的适应性； 模板，以达到最理想的膨化效果。
由于螺杆的磨损不是均匀的，因此每次只需更换磨 损严重的几段螺旋套，简化了维护工作，节省了维
３ 湿法米糠挤压膨化机的工作原理
护费用。
经清理、破碎、软化、轧胚后的米糠用米糠挤压
４０ Ｎｏ． ８． ２００５
食品技术
膨化机进行挤压膨化处理，将得到的挤压膨化物料 干燥后送到浸出车间进行直接浸出。湿法膨化就是 米糠靠螺旋定量喂料器喂入挤压机筒的进料口内， 蒸汽通过挤压机筒上的注射阀注入挤压机筒内，与 米糠混合。由断齿螺旋组成的主螺旋轴在挤压机筒 内旋转。在螺旋腔内挤压螺旋对米糠产生混合、挤 压、加热、剪切、揉搓等机械作用和喷入的蒸汽的 湿热作用以及摩擦生热等一系列物理、化学作用后， 米糠的含油细胞被彻底破坏，油脂充分外露，有害 物质得到钝化。在挤压螺杆的末端，物料的压力和 温度都很高，米糠温度可达１００～１２０℃，在高温高压 状态下从模板上的模孔挤出，由于压力突然降低而 产生膨化，水分迅速蒸发，米糠急剧膨胀而获得疏 松多孔而强度又高的米糠挤压膨化物料（见图２）。高 压和湿热作用使米糠中的解脂酶等酶类物质失去活 性，延长了米糠的保鲜期，并且破坏了油细胞，有 利于米糠的浸出法制油。
图２ 米糠挤压膨化效果图
４ 湿法米糠挤压膨化机的使用效果评估
湿法膨化与干法膨化相比，具有操作简单、产 量大、保鲜效果好等优点。主要表现在以下几个方面。 ４．１ 产量大
膨化预处理工艺的产量主要决定于膨化机的生 产 能 力 ， 目 前 干 法 膨 化 机 处 理 米 糠 能 力 为 ８ ～２０ｔ／ｄ， 而湿法膨化机，其单机产量可达到１２０ｔ／ｄ。一个产量 为１００ｔ／ｄ的米糠预处理车间，如果配干法膨化机则最 少需５～１３台，而如果配湿法膨化机则仅需１台。经生 产实际检测，湿法膨化料的干基比重为４８８ｋｇ／ｍ３，而 干法膨化料的干基比重为３８０ｋｇ／ｍ３，这样在浸出制油 的工序中浸出器在同样料层高度下，湿法膨化的产 量将提高２５％以上。 ４．２ 动力消耗小
部件的使用寿命可达到生产１００００ｔ米糠，每年的维修 费用非常低。
４．４ 保鲜效果好
湿法膨化后的米糠经干燥至９％以下水分，并冷
却至常温后，其酸价增长较缓慢，在常温下可储存
９０ｄ以上而酸价升高较慢（见表１）。这样，米糠加工厂
可在稻谷加工的高峰期大量收购米糠，先膨化后再
储存，避免了稻谷加工的高峰期不敢大量收购，或
例，该厂使用干法膨化工艺时，３台干法膨化机生产 每吨膨化料共耗电１３５度，而使用湿法膨化工艺后，
每吨膨化料的耗电量降为２４度，仅此一项，每年将节
约大量的电费。
４．３ 膨化机主要工作部件使用寿命长
由于干法膨化机的热量主要靠米糠和机筒、螺
旋等部件相互挤压摩擦而产生，因而对机筒、螺旋
等部件的磨损较大，一般３０ｄ需更换螺旋，这样每年 的维修费用将很高。湿法膨化机的螺旋等主要工作
由表３可知：适宜的焙烧时间为３ｈ。焙烧时间偏
短，催化剂的超强酸中心形成少，催化能力低；而
时间偏长，团聚严重，催化性能也会下降。
２．２ 尼泊金酯的合成
采
用
优
化
条
件
下
合
成
的
纳
米
固
体
超
强
酸
பைடு நூலகம்
ＳＯ
２－ ４
／
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
“中国葡萄酒Ａ级产品认定” 正式全面实施
了负载对电机的冲击，改善了电机的工作条件。
接，便于装拆机筒、清洗机筒内腔和螺杆。另外，在
２．２ 控制系统
膨化机筒体处设有多个进汽孔，在阀门的控制下，
喂料系统采用变频调速技术，可以在大范围内 可从一处或多处往机体内喷入蒸汽，这样，米糠在
平稳而准确地调节物料的喂入量，使开停车操作变 膨化机机体内不仅受到混合、剪切、压缩的作用，还
２．３ 螺杆系统
产生的摩擦剪切热共同作用使米糠的温度迅速升高
采用特殊的螺旋结构设计，使得挤压膨化机的 到所需温度。
挤压膨化效率最高，动力消耗最省；铸造螺旋的材 ２．６ 模板系统
质采用了进口成熟配方；螺杆采用螺旋套与芯轴组
本机模头的模板采用快换结构，可根据不同的
装的结构，可根据不同原料和工艺要求采用不同结 原料品种、产量或工艺要求更换不同形式和尺寸的
对于一个加工能力２００ｔ／ｄ的油脂加工企业，膨化
浸出工艺的使用，可以减少设备投资１１０多万元，加 工每吨原料可节煤３０ｋｇ、节电２０度，仅此两项可每年 节约开支１２０多万元。
２ 湿法米糠挤压膨化机的结构特点
米糠挤压膨化机主要由机座、带榨笼的缸筒、剪切 销、螺杆、模板、推力轴承箱、蒸汽喷入装置等结构组 成（见图１），配有Ｙ系列６级电动机，功率为 ９０ｋＷ。 本机的缸筒、螺旋、蒸汽喷射装置、模板等都采用了
结构性更好。疏松多孔，油脂充分外漏，并且不易形
成粉末，这种料不但不会堵塞浸出器栅板，而且溶剂
的渗透、渗滤性好，粕残油一般在１．１％以下（见表２）。
在溶剂蒸脱过程中也不易产生粉尘而堵塞冷凝器。
表２ 膨化后米糠浸出粕残油
取样序号 １ ２ ３ ４ ５ ６
残油（％） ０．４０ ０．６８ ０．６９ ０．７２ ０．４８ ０．４６
２．１ 驱动系统
物料阻塞蒸汽喷口。
本机以Ｙ系列６级电机驱动，采用三角带传动一 ２．５ 机筒部件
次减速到位，省去了复杂而昂贵的减速机部件。大
机筒按功能和工作情况分为４段。机筒上的三排
大减轻了维护工作量，节约了维护费用。同时，大带 剪切销起到对物料的剪切和搅拌作用。机筒的内表
轮起到了飞轮的作用，使设备运转更为平稳，减轻 面经特殊处理可使其寿命延长，各段机筒用法兰连
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ａ ｒｉｃｅ ｂｒａｎ ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｂｙ ｃｏｍ－ ｐａｒｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｄｒｙ ｅｘｐａｎｄｉｎｇ， ｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈａｔ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ｉｓ ｔｈｅ ｂｅｓ ｔ ｓ ｏｌｖｅｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｒｉｃｅ ｂｒａｎ ｐｒｏｃｅｓ ｓ ｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｒｉｃｅ ｂｒａｎ； ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ； ｄｅｓ ｉｇｎ ａｎｄ ｓ ｔｕｄｙ
收稿日期：２００５－ ０２－ ０８ 作者简介：刘文生（１９６９－ ），男，山东滕州人，讲师，博士研究生，主要从事粮油深加工与设备的研究工作。
Ｎｏ． ８． ２００５ ３９
食品技术
１ 经济与社会效益分析
我国进口一台膨化机约需人民币１６０万元，而我 们开发的产品售价每台仅为３２万元，价格仅为进口 设备的１／５。如果每年生产销售２０台膨化机，可新增 产值６４０万元。价格上具有绝对优势，不仅可以满足 国内市场的需求、还可替代进口产品。如果按２０台产 销量计算的话，共可以节省人民币２５６０万元［３］。
得更容易。喂料电机与主电机互相连锁避免主电机 受到蒸煮的作用，没有传统挤压加工过程中熔融状
启动前误启动喂料电机提前喂料造成挤出机阻塞； 态出现。而且，水是良好的传热介质，米糠水分越
而当主电机由于偶然因素停车时，喂料电机也会因 高，酶的耐热性就越差，灭酶的效果就更好。另外，
为互锁而停止喂料。
加入蒸汽还能带入一部分热量，这部分热量与米糠