输送面团的螺杆挤出机的设计问题

在食品机械中,螺杆挤出机获得广泛应用,物料通过挤出机可得到位移,运动速度,温度,压力和有序造型……为保证物料的质量(口感、风味、色泽)和实现机械化加工食品,螺杆挤山机的工作参数和结构尺寸是设计中的重要课题。例如用于谷物膨化的螺杆挤出机须要9.8×10~5Pa和150~180℃的的工作状态。而浆果螺旋轧汁机的压力是4×10~5Pa,轧汁挤出机的工作温度不用控制,因为大流量的物料带走了全部热量。螺杆挤出机在面食加工机械中应用也比较多:空心面机约在45℃操作,高于45℃影响质量:朝鲜冷面(半熟的)约在60℃操作,低于这个温度不能保证质量;点心机和饺子机要求挤出物料温度最好不高于室温。这些技术要求给挤出机设计提出了具体要求。以下是笔者的一部分试验与设计结果,总的目的是为了寻求高效率,低能耗,保持食品风味的螺杆挤出机。     

MPF型双螺杆挤出机在膨化食品生产线上的应用

1 MPF型双螺杆挤出机1.1 结构和工作原理MPF型双螺杆挤出机采用一对特殊结构的螺杆在机座缸套内作同向转动,将由机座一端进入的物料向前推送,在推送过程物料受到螺杆的搅拌、混合、剪切和挤压,同时物料受到缸壁的加热(电加热器)和冷却(冷却物质在缸壁室腔内循环)。使淀粉产生胶化糊化,蛋白质发生变性。受挤压的物料通过模具成形孔排出时,因突然失压而体积迅速膨胀,被安装在模具端部的切刀所切断。     

同向全啮合双螺杆植物蛋白挤出机不同螺杆元件的仿真分析

为了明确和量化同向全啮合双螺杆挤出机各螺杆元件的功能,增加配置用于生产植物基肉双螺杆挤出机螺杆的合理性,以低温脱脂花生蛋白粉的物性参数为条件,对SLZ36型挤出机的3种元件长度为32 mm的螺杆元件双头螺旋元件、5啮合盘啮合元件及3齿形盘齿形元件的剪切速率、混合指数、物料停留时间、最大剪切应力分布进行仿真分析。采用Solidworks软件建立元件的几何模型,应用Gambit软件进行模型的网格划分及网格质量分析,在Polyflow软件中进行数值模拟,通过Fieldview软件对仿真结果进行后处理分析。结果表明：通过混合指数分析得到3种螺杆元件对物料的混合性能大小为齿形元件>啮合元件>螺旋元件;通过物料停留时间分析得到3种螺杆元件的轴向混合性能大小为齿形元件>螺旋元件>啮合元件;通过剪切速率及平均最大剪切应力分析得到对物料的剪切性能大小为啮合元件>螺旋元件>齿形元件。进行植物基肉双螺杆挤出机螺杆组合时,针对目前整个螺杆配置螺旋元件最多的情况,在进行物料更换时可以合理地配置啮合元件以增加螺杆剪切能力,配置齿形元件以增加螺杆的混合能力。     

三螺杆挤出机中胶料流动的三维流场分析

利用 ANSYS软件包 ,分析了胶料在三螺杆挤出机中的流动情况 ,讨论了整个流道的速度分布、压力分布 ,并和双螺杆挤出机的挤出特性进行了比较。计算结果表明 :三螺杆挤出机的物料输运能力及混合能力都好于双螺杆挤出机     

基于ANSYS的带行星轮同轴变速单螺杆挤出机三维流场分析

运用ANSYS/CFX软件对带行星轮同轴变速单螺杆挤出机流道进行分析,并与普通单螺杆进行对比.结果表明:相较于普通单螺杆,新型同轴变速单螺杆挤出机的建压能力更好,物料在螺杆中的停留时间更长,有利于物料更好地混合,表明带行星轮同轴变速单螺杆可局部降低物料运输速度,增加物料混合能力以及螺杆建压能力.     

温度控制系统在化纤设备中的应用

温度控制在化纤生产和试验设备中起着非常重要的作用，无论是螺杆挤出机各区温度、物料的聚合与溶解、物料在输送过程中的管道保温，都离不开温度控制。重点研究了传感器的特性及如何选用精度高、可靠性好的温度控制方法及试验方法，并对试验结果进行了分析研究和探讨。     

基于CFX的同轴变速双螺杆挤出机三维流场分析

目的：分析物料在改良后的同轴变速优化双螺杆挤出机流道中的工作状态。方法：运用ANSYS/CFX模拟分析双螺杆挤出机流道数值,得到物料的运动情况,并与传统双螺杆进行对比,通过宏观压力场、宏观速度场、速度流线图、速度矢量图对比分析两种螺杆的性能。结果：同轴变速优化双螺杆的建压能力、混合性能明显优于传统双螺杆,通过中段的减速输送可有效延长物料运输时间。结论：新型优化双螺杆在保留传统双螺杆优势的情况下,额外提升了建压能力和混合性能。     

四螺杆挤出机螺杆排列方式对聚乳酸流场特性的影响

目的：探究聚乳酸在四螺杆挤出机不同螺杆排列方式下的流道分布规律。方法：运用三维建模软件Solidworks分别建立一字型螺杆排列方式、四方型螺杆排列方式和环绕型螺杆排列方式下的螺杆模型与对应的流体区域模型，通过仿真软件Polyflow进行数值模拟。结果：一字型与环绕型的螺杆排列方式与四方型排列相比有更好的建压能力与分布混合能力，四方型排列对聚乳酸的输送能力较弱。结论：一字型螺杆排列方式的四螺杆挤出机对加工聚乳酸有较好的效果。     

螺杆挤出机的混炼原理与混炼元件设计（下）

三、混炼螺杆的设计综上所述,混合物的质量(均匀度)可由条纹厚度来表征,而在一定条件下,条纹厚度主要为应变的函数,其值与应变成反比。传统的螺杆挤出机主要利用螺杆与机筒之间的间隙及相对运动,对物料施加剪切作用,并在一定温度下使之塑化融熔,再通过螺纹进行搅拌和推动混合物向前运动。相对而言,标准挤出机螺杆的混炼能力具有一定的局限性。据此,人们对标准挤出机螺杆进行过各种形式的改进,以提高其混炼能力。     

挤出机螺杆加料段几何参数的优化设计

本文介绍了普通挤出机螺杆固体输送段的最优化设计。根据不同的聚合物固体输送理论，分析了该段主要结构参数的最佳取值范围。     

挤压技术(续)

（接上期）反向旋转式双螺杆挤出机一般采用两根尺寸完全相同但螺纹方向相反的螺杆。向内反向旋转和向外反向旋转两种型式的主要区别在于压力区的位置不同。向内反向旋转式双螺杆在上部进人啮合建立高压区,在下部双螺杆脱离啮合变为低压区。物料在通过双螺杆时,会受到类似于碾轮产生的挤压作用,但因螺杆啮合紧密,势必形成极高的人口压力造成进料困难,因此,目前这种向内反向旋转的双螺杆挤出机很少被采用。向外反向旋转式曾是一种被广为采用的形式,特别适用于干粉料的加工。这种旋转所建立的高压区在下部,低压区在上部,因此有利于喂人物料。与同向旋转不同的是,物料在螺杆内形成的C型段内,因两根螺杆旋向相反而不可能从一根螺杆移向另一     

双螺杆挤出机流道流场和操作参数的数值模拟研究进展

双螺杆挤压膨化技术是一种先进的物料挤压成型技术,在聚合物和食品加工领域有着广泛的应用前景.研究物料在流道内挤出流动状态和特性,对改进双螺杆挤出机的几何结构和操作参数有重要意义.本文围绕双螺杆挤出机流道仿真模型适用性分析、螺杆几何结构数值模拟和操作参数仿真分析等内容梳理了流场仿真结果,重点分析了影响流道内流动状态的因素....     

油菜籽在挤压机腔体内变化规律的研究

利用带有榨笼的单螺杆挤压膨化机开展油菜籽挤压膨化试验,沿螺杆轴向选取挤压机腔体内6个位置的物料进行颜色观察,考察容重、含水率、含油率、蛋白质变性情况等,通过扫描电镜观察物料微观结构。结果表明:沿着螺杆轴向,油菜籽的颜色越来越深,物料逐步被压实,螺杆末端腔体物料容重达到1.42 g/cm3,腔体内油菜籽细胞壁被破坏,油脂流出转移至物料表面直至被从榨笼缝隙挤出,腔体内物料含油率逐渐减少,而含水率由于油脂的挤出相对升高;在整个腔体中,蛋白质变性逐步加剧,在前半段蛋白质变性程度变幅不大,NSI基本保持在32.45%~35.37%之间,后半段蛋白质变性程度剧烈,NSI显著下降,从32.45%下降到19.52%。     

油菜籽在挤压机腔体内变化规律的研究北大核心CSCD

利用带有榨笼的单螺杆挤压膨化机开展油菜籽挤压膨化试验,沿螺杆轴向选取挤压机腔体内6个位置的物料进行颜色观察,考察容重、含水率、含油率、蛋白质变性情况等,通过扫描电镜观察物料微观结构。结果表明：沿着螺杆轴向,油菜籽的颜色越来越深,物料逐步被压实,螺杆末端腔体物料容重达到1.42 g/cm^3,腔体内油菜籽细胞壁被破坏,油脂流出转移至物料表面直至被从榨笼缝隙挤出,腔体内物料含油率逐渐减少,而含水率由于油脂的挤出相对升高;在整个腔体中,蛋白质变性逐步加剧,在前半段蛋白质变性程度变幅不大,NSI基本保持在32.45%-35.37%之间,后半段蛋白质变性程度剧烈,NSI显著下降,从32.45%下降到19.52%。     

基于ANSYS的新组合型单螺杆挤出机特性研究

针对普通单螺杆挤出机剪切混合模式单一、工作性能差等问题，研究设计一种新组合型单螺杆。采用SolidWorks建模，ANSYS/CFX有限元分析和对比试验的方法；形成新组合型单螺杆流道整体压力差高于传统单螺杆1.22 MPa左右，物料在进出强剪切段过程中有回流产生，强剪切段物料输送速度较传统单螺杆加快0.012 m/s左右的结果；得出新组合型单螺杆挤出机在80?160 r/min的转速下，物料停留时间较传统单螺杆挤出机缩短5%?12%的试验结论。研究为高性能单螺杆挤出机的优化创新提供理论依据。     

大豆组织蛋白挤出膨化工艺的研究与讨论

蛋白成品质量好坏,尤其是表面颜色均匀一致,无硬芯,富有弹性,吸水性,多孔海绵状等直接与挤出机的工艺操作条件有直接关系。影响挤出机的操作因素有:螺杆与机筒间隙;螺杆与机头模配合情况;喂料量及均匀度;进料水份;膨化温度;螺杆转速等。这些因素的变化都对成品质量有影响。其中螺杆与机筒间隙;机头模与螺杆配合情况;膨化温度和水份这四个因素影响较大。     

挤压食品生产技术(续)

<正> 蒸煮挤压机 螺杆挤压机实质上是一种装在卧式柱状机筒里的螺旋输送机,因出料模孔的开孔截面比机筒和螺杆横截面之间的空隙小得多,物料在出口模具处受阻而产生阻力,使物料在进入挤压机后的输送过程始终处于连续地被压缩状态。有的挤压机在机筒内具有轴向     

提高螺杆挤出机产量途径的探讨

在不改变螺杆直径和螺槽深度的前提下提高螺杆挤出机产量,进料器便成为一个主要研究对象。本文通过分析大量实验结果,得出在螺套进料器底部轴向开若干沟槽;改变进料器入口几何形状,增大进料管截面积;提高螺套加工精度,减少螺棱与套筒间的缝隙是提高挤出量行之有效的办法。此外,物料的性质也是一个不可忽略的影响因素。     

挤压膨化参数对转基因大豆外源基因降解的影响

采用定性PCR检测技术,分析了不同挤压腔温度、物料水分和螺杆、喂料器转速的组合工艺条件下,挤压膨化对转基因大豆外源基因CP4-EPSPS的影响。研究结果表明,挤压膨化加工是降解转基因大豆外源基因CP4-EPSPS的有效手段。挤压膨化参数中,对外源基因降解作用由强到弱的顺序为:挤压腔温度>物料水分>螺杆转速或喂料器转速。本试验条件下的最佳挤压膨化参数组合为:挤压腔温度130℃,物料水分20%,螺杆转速72 r/min,喂料器转速88 r/min。在此条件下,大豆外源基因片段可降至206 bp以下而未能检出。     

基于CFX的谐波减速优化双螺杆挤出机特性研究

为提高双螺杆挤出机挤出性能，结合谐波减速器，研究设计了一种内含谐波减速器的同轴异速优化双螺杆；用SolidWorks建模，导入ANSYS/CFX有限元分析模块，模拟物料在机筒内的流动状态，围绕宏观压力场、速度场分析，与普通双螺杆对比，并进行实验验证。结果表明：新型双螺杆的物料停留时间较之普通双螺杆提升15%左右；物料在输送过程中有物料交换现象；流道整体压力差几乎不受影响；实现了双螺杆挤出机混合性能的进一步优化。