為什么加工特種飼料要采用雙螺桿擠壓機(jī)而不是價(jià)格便宜的單螺桿擠壓機(jī)呢?為此本文將介紹雙螺桿擠壓機(jī)的工作特性，供新建、擴(kuò)建和改建企業(yè)在擬定設(shè)計(jì)方案和生產(chǎn)實(shí)踐上，用作實(shí)用的技術(shù)參考。

　　 1　單螺桿擠壓機(jī)

　　單螺桿擠壓機(jī)優(yōu)于雙螺桿擠壓機(jī)zui主要的一點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，因此在食品工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛地應(yīng)用，只有當(dāng)單螺桿擠壓機(jī)在生產(chǎn)中不能得到*令人滿意的效果時(shí)，才改用雙螺桿擠壓機(jī)。

　　單螺桿擠壓機(jī)主要是靠拖曳流來(lái)完成輸送的裝置。物料只有粘附在筒壁上才能向前輸送，摩擦力越大，則泵送效率越高。若物料粘附在螺桿上，則不能向前輸送。這就限制了單螺桿擠壓機(jī)對(duì)低粘性原料尤其是高含油脂原料的加工。單螺桿擠壓機(jī)的這種輸送方式對(duì)于高壓也很敏感。壓力將產(chǎn)生回流，降低輸送效率。由于輸送量等于拖曳流減去壓力流，所以高壓常會(huì)引起總產(chǎn)量的降低。

　　在單螺桿擠壓機(jī)中，大部分能量在機(jī)筒上傳導(dǎo)。這些能量既有通過(guò)機(jī)筒外熱的傳導(dǎo)，也有由于螺桿本身的剪切作用所產(chǎn)生的機(jī)械能。其中機(jī)械能的大小是由螺桿轉(zhuǎn)速和螺桿結(jié)構(gòu)所決定的，這是因?yàn)榧羟新逝c螺桿轉(zhuǎn)速成正比，而對(duì)于一臺(tái)確定的擠壓機(jī)，螺桿結(jié)構(gòu)一般是預(yù)先確定的，修改的可能性很小。對(duì)于大型單螺桿擠壓機(jī)，熱交換及其輸送產(chǎn)量和壓力的增加都將變得更加困難，因?yàn)閿D壓機(jī)的尺寸越大，物料的表面積與體積之比就越小。

　　在單螺桿擠壓機(jī)中，zui難的地方還是混合性能的改善，良好的混合需要物料在擠壓過(guò)程中頻繁地翻動(dòng)。除了漏流，單螺桿擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)則極大地限制了物料的混合。有些擠壓機(jī)通過(guò)采用的節(jié)流元件插入螺桿結(jié)構(gòu)中來(lái)用改善其混合特性，但效果是極其有限的。由于這些混合元件也會(huì)引起一個(gè)較大的壓力降，且單螺桿擠壓機(jī)不良的泵送特性也限制了這些混合元件的長(zhǎng)度。

　　2  雙螺桿擠壓機(jī)

　　*嚙合的同向雙螺桿擠壓機(jī)則大大改善了物料的輸送、泵出和混合特性。盡管雙螺桿擠壓機(jī)也是一種拖曳流機(jī)，但由于其啃合的螺旋結(jié)構(gòu)，所以它具有一種正壓泵的附加功能。這使得雙螺桿擠壓機(jī)既可以用來(lái)輸送高粘性的物料，也可以用來(lái)輸送低粘性的物料，并具有自清理功能。飼料生產(chǎn)過(guò)后，機(jī)器就會(huì)自動(dòng)將內(nèi)部剩余物料擠出機(jī)外，無(wú)須逐一地卸下來(lái)清理，節(jié)省了時(shí)間。

　　在同向雙螺桿擠壓機(jī)中，物料沿著一個(gè)“∞”形通道推進(jìn)，其嚙合區(qū)是兩螺旋zui重要的部位。螺棱既產(chǎn)生正向輸送，又允許物料改變方向，提供了更好的混合和熱交換。

　　組合式的螺桿結(jié)構(gòu)與分段剖分式的機(jī)筒一起可滿足各種特殊的加工要求，組合成各種結(jié)構(gòu)形式的雙螺桿擠壓機(jī)。組成螺桿的每一個(gè)元件可設(shè)計(jì)成具有專門的輸送、揉捏、混合、剪切和提高壓力的功能。這些元件沿螺桿長(zhǎng)度方向的合理組合可對(duì)加工條件進(jìn)行控制，為該系統(tǒng)提供各種不同的優(yōu)勢(shì)。

　　揉捏鎖是組成螺桿構(gòu)件的zui重要的混合元件，它用來(lái)將所增加的機(jī)械能輸入到產(chǎn)品中。不同的混合元件將影響物料的擴(kuò)散和混合分布程度。采用何種形式的揉捏鎖將視終產(chǎn)品的要求而定。窄的揉捏鎖用于使單位長(zhǎng)度的流動(dòng)分隔數(shù)zui大，而寬的盤式揉捏鎖則用于高剪切和擴(kuò)散式混合。

　　雙螺桿互相揉捏和摩擦，使能耗比單螺桿低。這樣可使物料揉合和熟化更充分，其整體的熟化度能夠達(dá)到95%以上，產(chǎn)品在水中的穩(wěn)定性能保持在24h以上，同時(shí)顆粒的表面光潔度和顆粒均勻度也更好。膨化飼料充分熟化了以后，魚(yú)兒吃起來(lái)不但口感好，而且營(yíng)養(yǎng)易于吸收。所以在購(gòu)買飼料膨化機(jī)時(shí)，一定要考慮到物料的熟化程度能否達(dá)到90%。

3  流變學(xué)的影晌

　　評(píng)價(jià)不同的物料在擠壓過(guò)程中是怎樣受影響的一個(gè)簡(jiǎn)便方法就是看其流變學(xué)的影響。

　　在動(dòng)物飼料和小吃食品的擠壓加工中，其加工工藝和流變學(xué)特性差異很大。為了定量區(qū)別不同產(chǎn)品在擠壓加工中的流動(dòng)曲線，一般可采用窄縫式在線或旁路流變儀來(lái)確定。實(shí)際測(cè)試時(shí)，可在擠壓機(jī)的出口安裝一個(gè)裝有四個(gè)傳感器的窄縫式模頭，通過(guò)改變其產(chǎn)量來(lái)測(cè)量?jī)蓚鞲衅髦g的壓力降Δp。根據(jù)壓力降ΔP和間距l(xiāng)以及窄縫高度H可以計(jì)算真實(shí)剪切應(yīng)力：τ=H/2×Δp/l

　　表觀剪切率γ可由體積流量Q和窄縫寬度W得出：γ=（6×Q）/（W×H2）

　　考慮到由于淀粉分子隨其大分子量的改變而重排，呈拋物線速度分布的牛頓流體將*變成了一個(gè)平頂?shù)娜?，這可以通過(guò)冪律流體的流動(dòng)指數(shù)方程來(lái)進(jìn)行修正。

　　M.S.Starer通過(guò)對(duì)干法玉米小吃食品加工、狗飼料的常規(guī)加工和狗飼料的蒸汽注入法加工這三種不同擠出方式進(jìn)行了比較試驗(yàn)，其試驗(yàn)的結(jié)果表明，對(duì)于玉米小吃食品，在干擠壓過(guò)程中，冪律特性只有在高剪切率時(shí)才能觀察到，這說(shuō)明當(dāng)擠壓機(jī)在較高的產(chǎn)量和較短的停留時(shí)間時(shí)，淀粉分子存在明顯的差異。添加有19%的含水量的狗飼料也有類似塑料擠出的冪律特性。但是，當(dāng)注入6%的蒸汽時(shí)，這種粘滯特性就*變成了非牛頓特性，這說(shuō)明分子鏈仍保持足夠長(zhǎng)，從而在模頭處的壓力降不再依賴于?？捉Y(jié)構(gòu)和擠壓機(jī)產(chǎn)量，模頭長(zhǎng)度對(duì)壓力的變化變得非常敏感。因此，要求模頭有一個(gè)較長(zhǎng)的擠出長(zhǎng)度。

　　4  可加工飼料的種類多

　　雙螺桿擠壓機(jī)zui大的特點(diǎn)就是它能夠?qū)Ω鞣N原料進(jìn)行混合而不考慮其構(gòu)成。因此，像谷物、豆粉、動(dòng)物粉、鮮肉、脂肪、營(yíng)養(yǎng)素、蛋白質(zhì)、維生素、淀粉以及濕魚(yú)渣等如此多樣化的組分都能很容易地進(jìn)行加工。因此雙螺桿擠壓機(jī)加工飼料的種類多，除了用于寵物飼料的加工，也可用在水產(chǎn)飼料方面，像魚(yú)、蝦飼料，還有河鰻、觀賞魚(yú)飼料等。

　　寵物飼料的主要成分一般都是由谷物粉（如小麥粉）和含量較高的動(dòng)物粉、鮮肉和脂肪等組成的。在干法寵物飼料加工過(guò)程中，當(dāng)鮮肉含量高達(dá)20%~30%時(shí)，擠壓時(shí)需要強(qiáng)烈地混合和揉捏，這只有雙螺桿擠壓機(jī)才能完成。因?yàn)殡p螺桿的相互揉搓、擠壓，即使在原料高油脂的情況下也不會(huì)粘在一起而影響機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，與單螺桿擠壓機(jī)相比，在雙螺桿擠壓機(jī)中可以添加幾乎兩倍含量的脂肪到寵物飼料中，所以飼料配方含油脂可達(dá)到12%以上。這樣不僅提高了配方的質(zhì)量，也減緩了零件的磨損和阻力，降低了生產(chǎn)成本。而單螺桿的飼料膨化機(jī)就做不到這一點(diǎn)，在單螺桿擠壓機(jī)中，脂肪含量受到限制，因?yàn)槿绻竞刻?，?dǎo)致擠壓機(jī)劇烈地波動(dòng)，并因此導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定。一旦飼料油脂含量過(guò)高，就會(huì)造成飼料黏著，機(jī)器無(wú)法運(yùn)行。

　　此外，還可用于色彩的識(shí)別，因?yàn)殡p螺桿擠壓機(jī)在30s的時(shí)間內(nèi)即可完成原料的改變，這就允許多色混合物的產(chǎn)品直接在擠壓機(jī)中加工。

　　5  經(jīng)濟(jì)性分析

　　經(jīng)濟(jì)性分析不應(yīng)只看到雙螺桿擠壓機(jī)比單螺桿擠壓機(jī)的價(jià)格高，而應(yīng)考慮生產(chǎn)每噸產(chǎn)品的費(fèi)用。隨著蒸汽注入法的出現(xiàn)，在雙螺桿擠壓機(jī)中可獲得更大的效率。螺桿直徑在80mm的膨化機(jī)，每小時(shí)可以生產(chǎn)150～200kg；螺桿直徑為90mm的膨化機(jī)，每小時(shí)的生產(chǎn)能力為500～800kg；螺桿直徑在110mm的膨化機(jī)，生產(chǎn)能力就更高了，每小時(shí)可以達(dá)到1000～1500kg。每噸飼料的生產(chǎn)成本約在200元左右。（編者按：牧羊MY146×2雙螺桿擠壓膨化機(jī)其螺桿直徑為146mm，每小時(shí)可達(dá)5000～10000kg。）

　　隨著大扭矩的新型擠壓機(jī)的出現(xiàn)，其螺桿的zui大轉(zhuǎn)速可達(dá)到1000rpm，甚至更高。在以往需要大型號(hào)擠壓機(jī)的地方，今后可能只需要采用較小型號(hào)的擠壓機(jī)。隨著新材料新技術(shù)在擠壓機(jī)中的應(yīng)用，螺桿的磨損將越來(lái)越小，即使加工帶有骨粉或其他磨損較大成分的原料，其機(jī)筒的使用壽命也可以達(dá)到15000～20000h以上。

　　由此可見(jiàn)，雙螺桿擠壓機(jī)不僅能夠生產(chǎn)出更一致性的產(chǎn)品和更多樣化的產(chǎn)品，而且大扭矩高轉(zhuǎn)速的雙螺桿擠壓機(jī)將產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。