机械设计制造及其自动化毕业论文(绝对经典).doc

学院毕业设计说明书20000届毕业设计(论文)题目 新型高油份油料挤压膨化机研制 传动系统设计院（系） 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学生学号 指导教师 2000 0年 6 月15日摘 要本课题旨在设计一种膨化油料为日产量约10吨新型高油份油料挤压膨化机。首先，对课题的意义和研究的必要性，国内外的技术现状，课题的内容和目标，课题的重点难点及发展趋势和课题意义进行阐述。其次，了解各种传动系统的特点，选择并确定传动系统方案。根据课题给定的参数:处理量：100T/D , 主电机功率75 kw ,主轴转速：270r/min; 主电机电流：80100A ,饱和蒸汽压力0.51.0Mpa , 物料机内停留时间：20s,来完成传动系统的设计和计算。最后，根据主轴转速n, 选择电机的型号，带型，传动比，大小带轮直径，额定功率，中心距，以及带的根数，张紧力等部件的设计计算,对膨化机的推力轴承系统的轴承的布置方案以及设计计算并校核其轴承的寿命。 YPHG 100型高油份油料挤压膨化机由机体，皮带轮，轴承座，螺旋喂料器，电机，减速机，主轴，螺头等组成，其优越性：（1）提高产量（2）降低粨中残油（3）降低能耗 （4）提高产品质量（5）取代预榨机。为油厂的建设，改造，扩产提供了新的途径，在不久的将来会得到更广泛的推广和应用，对我国油脂行业的发展将起到推动作用。关键词：高油份油料 挤压膨化 螺杆 机筒 榨笼 Abstract The subject aims to design a fuel for the production puffing about 10 tons of fuel oil a new high extrusion machine. Firstly , the significance of the subject and the need for the state of technology at home and abroad, subject content and objectives of the key and difficult issues and development trends and issues of significance. Secondly,Understanding of the transmission characteristics of transmission programs to choose and determine. According to the parameters of a given issue: the handling capacity: 100T / D, the main motor power 75 kw, spindle speed: 270r/min; main electric current: 80 100A, saturated vapor pressure 0.5 1.0Mpa, materials-in Time: 20s , to complete the design and calculation of transmission. Finally， according to the spindle speed n, select the motor type, with type, the transmission ratio, the size of pulley diameter, rated power, the center distance, as well as with the root of the number of components, such as tensile strength design calculation.On the thrust bearing Extruder Bearing system layout and design program to calculate and check the life of its bearings. High YPHG 100 fuel oil from the body extrusion machine, pulley, bearing, screw feeder, and motor, deceleration machine, spindle, screw top, whose advantages: (1) increase production (2) reduce the hectometer in oil (3) reduce power consumption (4) improve the quality of products (5) to replace the pre-pressing machine.For plant construction, alteration, expansion provides a new way, in the near future will be a wider range of promotion and application of China's oil industry will play a role in promoting development. Key words: high oil oil barrel screw extrusion-pressed cage目 录摘要··································································Abstract·····························································第一章 绪论··························································1 1.1研究的目的和意义················································1 1.2国内外发展状况··················································1 1.3课题的研究内容和要求··········································2 1.4课题的研究重难点和要求·········································3第二膨化机的总体设计··············································4 2.1总体方案设计··················································4 2.1.1传动方案··················································4 2.1.2膨化机的挤压膨化原理······································5 2.1.3.挤压膨化机的工作原理 ····································5 2.1.4.挤压膨化机的结构特点 ····································5 2.2膨化机的研究设计方向···········································6 2.2.1膨化机的研制水平············································6 2.2.2.膨化机系统综合性能的科学研究·····························6 2.2.3膨化机工艺的研究·········································6 2.3膨化机膨化方案比较···········································7 2.3.1膨化工艺比较·············································7 2.3.2膨化浸出与胚片直接浸出····································8 2.4膨化应用于高含油料的加工····································8 2.5YPH100型高油份油料挤压膨化机优越性··························9 第三章 膨化机的传动设计计算····································9 3.1 V带传动部分的设计计算·······································9 3.2轴承的设计计算··············································14 第四章 结论·······················································15 第五章 谢辞························································16 第六章 参考文献····················································17 第一章 绪论1.1研究的目的和意义 膨化机主要由膨化腔，切粒机构和动力传动三大部分组成，膨化腔是由膨化螺杆，套筒，阻力模板和出料模头等组成。膨化原料从膨化腔根部喂入，被旋转成的螺杆向前推进，受到高温高压的作用，直至从模头孔中喷出，环境剧变成常压常温，导致原料分子内部结构的膨松化。在这一过程中，同时完成原料的搅拌,剪切，捏和，细化，杀菌，脱水，及成型等工序，节省了常规工艺下完成这些工序应配置的各种设备，以及人力和能源，大大降低了生产制造成本。出此以外膨化机还广泛用于豆类，谷类和薯类等原料的预蒸煮膨化处理，以提高配合料的营养价值。由此看出：膨化机在我国有着深厚的潜力和广阔的市场，它的功能和用处几乎是无限的。 随着国民经济的高速发展，膨化机技术作为一门高新学科，以其特的加工形式，简单高效的技术以及能制造各种各样优质产品的能力，逐渐被人们所重视。随着人类的进步和发展，制油新工艺，新设备的研究与推广已势在必行，而膨化浸出工艺能很好的克服传统工艺的缺点，膨化机又是实现膨化浸出工艺的主机。为此，我们开展了“100T/D油料挤压膨化机”的研究，以满足社会需要。 1.2国内外发展状况。 膨化机的发展具有悠久的历史，目前在世界上已有20多家正规膨化机制造公司，品种多，结构先进，其中以美国wwg公司为佼者。其产品质量好，设计合理，系列化，生产能力为310t/h。研制系列规格的膨化机，膨化能力向大，中，小方向发展。如美国温格尔公司生产有十几种规格的膨化机，几十种规格的螺杆，三百多种挤压模头，可以满足不同用处和要求的用户的需要。研制真空油炸膨化机，并于脱水干燥机或挤压膨化机有机的结合起来，提高对加工原料的广泛适应性。 在国内膨化机的发展也有几十年的历史，但发展较慢，性能欠稳定，其应用范围也较狭窄，因为膨化机对初料适应性，降低能耗，采用新工艺和新配方及减少损失等方面的研究不够深入，大中型膨化机寥寥无几。近年来膨化机在国内也有应用，开始饲料行业拓宽到食品，酿造，医药，铸造和建筑等行业，国内膨化机的发展水平已远远跟不上社会其它的需要，不得不从国外高价进口，并进行仿制和试验研究，但目前已取得了可喜成绩。 20世纪初挤压膨化机问世以来，新兴的挤压膨化技术逐渐应用于食品、粮食、饲料等行业。1962年，美国学者首次将挤压膨化技术引入油脂加工领域。尤其在1964年，美国安德森公司研制了加工米糠的Solvex型膨化机，并在米糠膨化成型浸出制油工艺的研究上取得可喜的成果后，人们意识到挤压膨化技术对改进传统制油工艺的作用。近年来油料在浸出前进行挤压膨化预处理这种新兴的、适宜于多种油料的新工艺技术得到了迅速发展。目前在美国已有90的棉籽和80的大豆都经过挤压膨化预处理。国外已把挤压膨化机作为浸出油厂的标准设备。目前，美国、巴西、印度、瑞士等国均有挤压膨化机生产厂家。其中以美国安德森公司生产的膨化机尤为引人注目。在我国，这项崭新技术已处于起步阶段20世纪80年代中后期，在引进国外挤压膨化设备的基础上，也开始研制国产油料挤压膨化机。目前，由于其突出的优点，挤压膨化技术的应用范围正日益扩大，不仅成功地应用于低、中含油量的米糠、大豆、棉籽等油料的膨化浸出加工，对油菜籽、葵花籽、花生等高含油量油料的挤压膨化加工的研究也正在开展之中，如美国安德森公司新研制的Hivex系列高油份油料挤压膨化机，据称，该机型可用于油菜籽的挤压膨化加工（但对脱皮菜籽仁的挤压膨化加工尚未见报道）。用该机型可使油料含油率从40%以上降低到30%以下，将取代许多预榨工艺。椐称，Hivex系列高油份油料挤压膨化机应用于处理油菜籽（卡诺拉籽）加工的进一步研究仍在发展之中。在我国，挤压膨化机也正在油脂加工行业逐步推广应用，目前，可加工米糠、大豆，包括棉籽的国产干式、湿式挤压膨化机均已问世，并取得了良好的效果，而高油份油料挤压膨化机的研制尚处于起步阶段。膨化技术正日益扩大其应用范围，对如何提高出油率，改善油脂品质，提高其效率，提高油料糟粕蛋白利用价值以及扩大对新油源的开发利用等方面提出了值得探索的课题。1.3课题的研究内容和要求完成新型高油份油料挤压膨化机研制传动系统的设计、计算。技术要求：处理量：100T/D；主电机功率：75kW；主轴转速：270rmin；主电机电流：80100A；饱和蒸汽压力0.51.0MPa；物料机内停留时间：20s。(1)、认真查阅相关参考资料和文献，要求15种（篇）以上，从而正确理解课题提出设计方案并制定设计任务。 (2)、根据所查阅的资料和文献，确立课题构思，完成开题报告，要求2500字以上，格式符合要求。 (3)、查阅与课题相关的外文文献，并将其翻译成中文，要求字数不少于4000字，翻译准确。 (4)、按制定的设计任务和所确立的课题设计方案，进入课题设计阶段。认真查取设计手册，确立参数，认真计算，科学分析。(5)、进行零件图和设计总图的绘制，折合A0号图纸不少于2张，要求用CAD绘图软件按国家标准绘制。(6)、认真编写设计说明书，要求字数不少于1万字，要求理论分析与计算正确,有独特见解或创新，格式符合要求。1.4课题的研究重难点和要求此课题膨化机传动系统研制，重难点是需满足达到处理量为100T/D的技术要求。同时，通过本课题的设计与研究，了解饱和蒸汽压力0.5-1.0MPa设计的全过程，培养综合运用所学理论、知识与技能，解决工程实际问题的能力。本次设计的指导思想如下： 膨化机的特点：设计结构简单，操作简便，安装拆卸方便，易损件有备件，可随时更换，维修方便，便于保养维修，最大限度地降低维修费用。具体来说：膨化机是由变频喂料机构，膨化部，蒸汽调节机构，电控柜四大部分组成。我们主要谈谈膨化机的膨化部分。膨化机的膨化部由膨化简和挤压绞龙组成。膨化筒一般由内径相同的三节膨化筒联接而成，挤压绞龙装在膨化筒内，当长绞龙按一定速度旋转时将进入膨化筒内的物料向前推进。膨化简和挤压绞龙组成的膨化部按其作用可分为进料段，压缩段，调质段，出料段四部分。由于使用膨化机具有扩大生产规模，降低成本，提高产品质量等优点，各油厂在进行扩大改造时就想到了膨化机。结论：综上所述，从理论到实践都说明了膨化技术的优势，解决了传统直接浸出加工中的难题，如粨残油高，溶耗高，成品粨质量不稳定，油精练率低等导致成本高的实际问题。 而且随着企业不断发展以及市场条件下对规模效益的需求，100T/D的中小型的捏出油厂，在企业发展过程中以显得缺乏竞争力，适应不了当前和今后企业发展的需求。所以当前应该加大对中小型浸出油厂进行扩产改造投入，扩大生产规模，降低生产成本，提高生产效益，形成具有一定生产能力的规模效益，是企业走出发展困境的根本出路。研究课题内容：完成100T/D油料挤压膨化机设计所谓挤压膨化技术也称组织化或结构化技术，即将物料在专门的挤压膨化设备内进行一定的湿热处理并经捏和，挤压（加热或加压），胶融，喷出膨化成型以及冷却干燥等过程，使其成为具有某种结构化产品或符合进一步加工要求的中间产物。挤压膨化机的典型结构和物料在机内挤压膨化的基本过程如下所示。挤压膨化机典型结构及其挤压膨化过程1预调质装置 2挤压螺杆（断续齿） 3机膛（带螺杆槽或刮刀）4模板（孔板） 5切割器（包括传动，轴向可移式或旁切式） 物料在机筒内随挤压螺杆的推进，分三个阶段受到不同的作用：第一阶段为进料段，物料被推进混合直到开始压紧；第二阶段为预压缩短段，物料在不断挤压下形成面团，推进到模板附近，物料更快的升温，胶体中水分迅速形成水蒸气，由模板孔喷出。由于机膛内外压力差，物料中水分骤然蒸发，使产品形成多孔结构，并由切割器切成所需的形状，最后经干燥及冷却，即得产品或中间产物。 第二章 膨化机的总体设计 油料挤压膨化机技术以其突出的优点，日益被人们所共识，其应用也正在不断增长，目前在美国已有90%的棉籽和80%的大豆都经过挤压膨化预处理。国外已把挤压膨化机作为浸出油厂的标准设备。目前美国Anderson公司，比利时De-smet公司等几家公司都有针对不同油料和不同产量的油料挤压膨化机系列产品，我国也有部分厂家引进了美国Anderson公司的油料挤压膨化机用于大豆，棉籽等油料预处理。最初挤压技术是应用在意大利面条和塑料制品以及油脂等行业中都有广泛的应用。2.1总体方案设计 2.1.1传动方案设计在机械传动中有齿轮传动，链传动，带传动等。（1）齿轮传动。齿轮传动的主要优点有：传动效率高，工作可靠，寿命长，传动比准确，结构紧凑。主要缺点是：制造精度要求高，制造费用大，精度低时振动和噪声大，不宜用于轴间距离较大的传动。（2）链传动优点：没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，传动效率较高，压轴力较小；传递功率大，过载能力强；能在低速重载下较好工作；能适应恶劣环境如多尘油污、腐蚀和高强度场合。缺点：瞬时链速和瞬时传动比不为常数，工作中有冲击和噪声，磨损后易发生跳齿，不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。（3）带传动 通过环形曳引元件，在两个或两个以上的传动轮之间传递运动和动力的传动。带在静止时受预拉力的作用，在带与带轮接触面间产生正压力。当主动轮转动时，靠带与主、从动带轮接触面间的摩擦力，拖动从动轮转动，实现传动。优点： (1)具有弹性，能缓冲、吸振，传动平稳、清洁(无需润滑)，噪声小； (2)过载时，带在带轮上打滑，防止其它零部件损伤，起安全保护作用； (3)适用于中心距较大的场合； (4)结构简单，成本较低，装拆方便。缺点： (1)带在带轮上有相对滑动，传动比不恒定； (2)传动效率低，带的寿命较短； (3)传动的外廓尺寸大； (4)需要张紧，支承带轮的轴及轴承受力较大； (5)不宜用于高速、可燃等场所。 鉴于在设计中需要考虑到的实际问题，选择带传动的设计方案，因为带传动具有良好的弹性，能缓冲、吸振，传动平稳、清洁(无需润滑)，噪声小；过载时，带在带轮上打滑，防止其它零部件损伤，起安全保护作用；适用于中心距较大的场合。2.1.2膨化机的挤压膨化原理 挤压膨化是一种现代的高温短时（HTST）加工方法。原料在挤压膨化机内由于螺旋搅龙的作用，而受到混合，压缩，捏和和剪切，经过水分，温度，压力和机械剪切等综合作用而被塑化和蒸煮。但物料在机筒内停留时间仅为十秒至几十秒。当料胚通过挤压模7L的一瞬间，高压力急剧释放，料胚水分迅速蒸发，使组织细胞受到破坏。特别是细胞壁的破坏对后续加工和使用者的消化吸收都有很大好处；同时HTST的挤压膨化过程，使得物料（食品或饲料等农副产品)营养受热破坏的程度降低到最低点，还能把物料中的抗营养成分（如胰蛋白酶抑制素，脂肪酶，脂肪氧化酶，血球凝聚素，微生物，细菌等）除去或部分除去。挤压烹煮技术形成了多种传统食品加工方法，实现了连续化生产，大大缩短了生产周期，比传统的食品加工方法具有更广阔的发展空间，使产品质量更高，井节能，无污染等优点。2.1.3.挤压膨化机的工作原理 挤压膨化机的工作原理是利用依据100T/D高油份油料膨化机有螺杆，机筒，榨笼，模板，机架，轴承座，皮带轮，分汽缸等部件组成。挤压产生摩擦热，并对物料产生剧烈的揉搓作用，通过喷入蒸汽或水至挤压物料中，使物料经过高压蒸煮后，由挤压机内部高压状态释放出来时，压力瞬间由高压变成大气压，使物料瞬间产生膨胀并呈现多孔结构。螺杆端部装有大皮带轮，大皮带轮通过联组V带与电机小皮带轮连接。通过带传动使螺杆旋转，分汽缸上装有蒸气压力表，通过蒸气输送软管将蒸气经阀门和喷气螺栓注入机筒内。 YPHG100型高油份油料挤压膨化机系湿式膨化机，按功能作用分，其工作过程可分为四个阶段，即进料段、挤压段、出油段、膨化段。(1）进料段：其机筒装有料斗，加料采用重力方式，或称溢流加料。其特征是料斗中物料有一定料位高度。当螺杆旋转时，榨螺螺棱由料斗中攫取物料，物料靠重力进入螺槽中，然后沿螺槽向前输送。物料在进口段加料区的螺槽中基本呈充满状态，但比较松散，未压实。物料由双头等距榨螺快速输送至变距榨螺，随着变距榨螺导程（螺距）的逐渐缩小而迫使物料压缩挤紧。进料段的物料输送、压缩挤紧是整个挤压膨化系统的第一个环节，为保证挤压膨化系统的稳定，物料输送速率必须大于或等于熔胶速率及熔胶体输送速率，物料输送速率QS由下式计算：QS =2DbH（Db-H）n式中：Db-榨螺外径，mm；H-螺槽深度，mm；n-螺杆转速，r/min；-移动角；-螺旋角。(2）挤压段：此阶段通过榨螺导程的依次缩小和榨螺根圆直径的逐渐增大，造成榨膛空余体积的逐步缩小，迫使物料体积压缩而形成压力。因膨化机的转速远高于一般螺旋榨油机、螺旋预榨机的转速，机筒内的压力使物料粒子与榨螺表面、机筒内壁之间产生激烈的摩擦；加上榨螺中断、剪切螺拴等造成的揉搓、剪切、挤压等作用，使物料粒子之间也产生了激烈的内部摩擦，造成物料温度升高。摩擦生热的同时再注人一定量的饱和蒸汽，使挤压段物料的压力、温度、湿度等维持在工艺条件所要求的最佳范围内，以使蛋白质适度变性，油料细胞壁充分破坏，油脂扩散至物料表面。由于机筒是密封的，油脂在挤压段无法排出。饱和蒸汽由喷气螺拴注入，喷气螺拴一般布置在挤压段远离进料段的部位，以避免蒸汽回压。饱和蒸汽在挤压膨化过程中能够起到保温、增湿的作用，同时还能起到润滑、减小阻力、降低能耗的作用。因此，饱和蒸汽的压力和用量，应结合出油情况、物料的温度、水分以及膨化机主电机的运行电流进行调整。饱和蒸汽的调整操作对膨化机的正常运行比较敏感。(3）出油段：外形与一般榨油机的榨笼相似，因此，习惯上可将由榨笼框和榨条组成的出油段外形体称为榨笼。榨笼的榨条与榨条之间留有细小的排油间隙，榨笼分为几节，各节的排油间隙大小不同。由于出油段榨螺的榨膛空间迅速而有规律地减小，使在挤压段经过处理的物料，一进出油段就迅速形成高压，并从榨条间隙大量排油（见图1）。物料粒子被压缩出油的同时，还会因榨螺中断、榨膛阻刀、榨条棱角的剪切作用，而引起料层速差位移、断裂混合等现象，使油路不断打开，有利于迅速排油，以保证膨化料的残油率控制在技术要求的范围内。出油段使物料粒子间开始结合，并在榨膛内形成连续的胶状物而不再松散。(4）膨化段：榨出部分油脂的连续胶状物料团被推进到模板附近时，温度已升高至100以上（不超过110），由于物料团已成胶体，物料胶体中的水分因为高温而迅速形成蒸气，高温高压的物料团在榨螺的推动下从模板孔喷出。由于机膛的内外压力差，物料中水分的骤然蒸发，形成内部膨胀有微小气孔、表面有裂纹的圆柱状结构膨化料，膨化料在排料和传送过程中断成约1540mm长的圆柱状颗粒，膨化料可直接送入浸出器浸出取油加工。膨化段的膨化机理可从两方面分析：第一，气体膨胀做功。物料中的气体，随物料一起进入膨化段，由于膨化段物料的温度高，压力大，根据气态方程：P1V1TlP2V2T2，段内温度Tl高，但压力P1也高，致使V1不能膨胀；一旦物料从模板孔挤出，一瞬间，T2仍很高，但P2骤降到一个大气压，这时被挤出物料中的气体必然要膨胀，即V2增大，导致物科体积膨胀。第二，水汽化做功。物料内还含有一定的水分，膨化段内虽然Tl很高，但P1也高，因而物料中的水分不能汽化，但物料被挤出瞬间，温度变化不大，压力突然降低，此时被挤出的物料中的水分骤然汽化，导致物料体积膨胀，水汽带走部分热量和水分。水汽化做功是物料膨胀的主要原因。2.1.4膨化机结构特点100吨/日高油份油料挤压膨化机由螺杆、机筒、榨笼、模板、机架、轴承座、皮带轮、分汽缸等部件组成。螺杆由主轴与数十节不同的榨螺套装而成，榨螺的螺旋叶片是间断的，所有榨螺的外径都相同，榨螺的根径则各不相同，榨螺与机筒或榨笼内壁有一定间隙。机筒分2段，机筒与机简之间用紧固螺栓联接固定，机筒上装有剪切螺拴和喷气螺拴，沿榨螺的每一个中断处径向各均匀布置三只。剪切螺栓的作用主要是：防止物料随螺杆转动；切割料流，搅拌、混和物料。榨笼由榨笼框和榨条组成，榨笼内装有阻刀，榨笼与机筒之间也是用紧固螺栓联接固定。膨化机出料端装有模板，模板开有模孔。机架支撑机筒、榨笼及轴承座等部件。轴承座布置在进料口后端，轴承座与机筒之间的连接件上开有漏油口，以避免轴承座内的润滑油进入机筒内。螺杆端部装有大皮带轮，大皮带轮通过联组V带与电机小皮带轮连接，通过带传动使螺杆旋转。分汽缸上装有蒸汽压力表，通过蒸汽输送软管将蒸汽经阀门和喷气螺拴注入机筒内。2.2膨化机的研究设计方向 2.2.1膨化机的研制水平 （1）提高挤压膨化机的技术性能和自动化水平利用计算机进行优化设计。积极探索计算机在膨化机及其生产线设计，模拟，自动化控制方面的应用，提高整机的自动化水平，稳定性和可靠性。实线自动化开机。要研究自动开机阀，简化挤压机在开停时的操作步骤，节省时间，降低物料损失和能量损失。开机时，要达到由计算机自动调节挤压机的转速t加水量，蒸汽量，物化物量和干物扔量，使其在较短的时间内达到稳定的工作状态。实现给料量，膨化湿度，压力的自动控制和数字显示，以提高生产效率，降低劳动强度。 （2）吸收国内外先进膨化设备，研制多功能，多用处膨化机。 研制系列规格的膨化机，膨化能力向大中小方向发展。如美国温格尔公司生产有十几种规格的膨化机，几十种规格的螺栓，三百多种挤压模头，可以满足不同用处和要求的用户需要。重点开发更先进的双螺杆挤压机，提高膨化机的多功能性，扩大膨化机在工业中的应用领域。19世纪70年代，真空油炸膨化技术在欧美和日本得到了很快的发展，成为发达国家食品工业的重要支柱，代表了世界膨化技术发展的一种潮流。（3）国产膨化机在内质和外观上同时下功夫 在积极改善和提高国产膨化机内在质量时，还要在外观和造型上下功夫，必须克服设计简单，外观粗糙，结构不合理，缺乏新颖性，艺术性的缺点。真正使国产膨化机从内质到外观上迈上一个新的台阶。要认真选用耐磨的优质材料来制造喷嘴模头，螺杆元件和机筒，提高膨化机的使用寿命，稳定性和产品质量。（4）研制大型膨化机生产线。提高膨化机的生产能力，以适应生产啤酒，白酒，酒精，酱油，米醋，高麦芽糖浆，饲扔等工业化大生产的需要。近年来，不少用户对大型气流式膨化机生产线需求强烈。积极探索和研制大型，多功能，自动化控制程度高的气流式膨化机生产线，以满足对产品造型规整要求较高的一类产品的需要。2.2.2膨化机系统综合性能的科学研究 （1）研究原料的性质和质量 研究各种原料中的蛋白质，淀粉，脂肪，水分，戊聚糖等成分；乳化剂，糖，麦芽糖，等原料的体积，密度等理化性质，特别是原料的质量和均匀度。（2） 研究固定加工参数 研究膨化机的种类，大小，长宽比，螟扦结构，磨损速度；模孔数量，直径和构造。（3）研究可变加工参数生产能力，进料温度，加水量，蒸汽量，螟扦转速（提高物料的剪切速度和螟扦填充的程度）；挤压机腔的温度控制和出口速度。（4） 研究膨化系统系数 能耗，转矩，电机负荷，材料在机腔内的停留时间。（5）研究膨化过程中产品的状态变化 淀粉的物化及彻精华，蛋白质的组织化及变形；脂肪的加热氧化和胶囊化；糖的稀释，熔化，与蛋白质的美拉德反应及焦糖化。2.2.3膨化机工艺的研究 加强对挤压膨化技术的工艺的工艺研究，提高膨化机对各种物料的适应性，开拓更广泛的应用领域。例如使用膨化机将低附加值的动物蛋白生产成更高Pb加值的仿真食品，变性淀粉，糖果，巧克力，酷蛋白和各种发酵食品。目前国外先进的膨化技术已能将大豆转化为优质食品。今后应进一步研究通过改变大豆的蛋白含量，水分含量，选择特殊的 汤加剂，调整膨化温度和压力等系数，改变大豆蛋白的特性，使之更能适合人类对其营养价值的需要。谷物鼓皮加麦鼓，大豆皮，玉米皮等,是十分丰富的高纤维原料，是人类重要的营养保健膳食纤维资源。如何使用膨化机对其进行膨化改性处理，使之能够生产高纤维食品，国内外食品界做了大量的研究工作，但仍存在一些质量问题。膨化全谷鼓皮粉相当的困难。虽然目前双螺杆膨化机能较好的膨化出全谷鼓皮勒，但仍需深入地研究，以达到更理想化的膨化效果。2.3膨化机膨化方案比较 2.3.1膨化工艺比较 （1）传统预处理，浸出工艺与挤压膨化预处理，浸出工艺比较 传统的油料预处理工艺是将原料经过清选，破碎，烘干，软化，轧胚等多道工序，送入浸出器浸出，这种方法生产工艺稳定，但对料胚要求高，一般料胚厚度在0.3以下才能达到较好的浸出效果，而且料胚在运输过程中易破碎，使原料粉末度增加，影响了油脂的浸出效果。另外在传统预处理过程中由于胚料自水量高，处于堆积状态，致使烘干时蒸汽耗量大，能耗高，而且胚料受热不均匀，影响出油率，浸出的毛油质量差；此外未经过膨化处理的料胚胚片表面积大，在浸出存料过程中经常出现搭桥现象，也会影响浸出效果。与传统的油料预处理工艺相比，挤压膨化与处理技术可使设备生产能力提高30%50%，同时可降低溶剂回收和油料干燥的能耗，为油脂加工企业带来了更高的产品利润，与相同规模直接浸出工艺相比，膨化浸出可使生产总成本降低10%20%,成品包括（副产品）的附加值也大大增加。因此，自20世纪初国外开始普遍采用挤压膨化预处理浸出制油。目前美国已有90%的棉籽和80%的大豆都经过挤压膨化预处理，国外已把挤压膨化机作为浸出油厂的标准设备。 近几年 ，油料挤压膨化技术的应用在我国也迅速兴起，现在越来越多的浸出油厂采用挤压膨化预处理技术 。传统预处理浸出工艺与挤压酶化预处理浸出生产能力提高，本设备应用于生产，将带来巨大的经济效益。 2.3.2膨化浸出与胚片直接浸出 为获得良好的浸出效果，传统的直接浸出工艺往往要求胚片薄而匀，少成粉。然而胚薄与粉少始终是相互矛盾的，况且油料含油料越高，胚片越易碎。为此必须协调好各个工序多变的工艺条件，控制起来非常不容易。挤压膨化可使细小颗粒凝聚，同时由于有揉搓，剪切，挤压，膨化作用，物料不仅内部空隙率增加而且游离油脂的含量也增加了，其内部一致性也要比胚片高的多，所以挤压膨化不特别强调胚片的厚度。另外由于堆积密度的增加，渗透性和流动性的增强，同样的浸出设备使用膨化料处理能力增加40%50%，对于浸物料的水分也放松了，即使处于11%12%之间，也不会影响浸出和卸料。2.4膨化应用于高含油料的加工 高含油料挤压膨化机可以取代预榨机的作用，但价格便宜，功率消耗及维修费用更低。螺杆直径为200mm或250mmm，螺杆长度与直径比为1：2的膨化机用于高含油油料，如红花籽，向日葵籽，花生，菜籽的膨胀，其最大处理量为225t/d和350t/d.根据原料的品种及处理量的不同，功率范围从56112KW，而国产预榨机要达到同等处理量其功率消耗至少要150KW。对于处理量很小或不适合于溶剂浸出的油料，通常采用一次或两次压榨法制油。如用Ademm公司设计的专门用于油料一次性压榨的膨化机来进行压榨前的预处理，以大豆为例：仅需破碎，加热后便可直接送入膨化机。需特别注意的是大豆进入膨化机时的水分需在10%左右，如水分过高必须配干燥设备，水分过低则会使物料温度过高，水分在膨化过程中将减少至5%7%，膨化出的物料直接进入压榨机，残油可降至5%，经膨化后压榨机的处理量可提高3倍。2.5 YPHG 100型高油份油料挤压膨化机优越性 YPHG 100型高油份油料挤压膨化机由机体，皮带轮，轴承座，螺旋喂料器，电机，减速机，主轴，螺头等组成，其主要特点是筒体与出料成型模板之间设置榨螺，机筒内壁沿袖向呈凹槽和凸起，机头压力腔一端装置可更换的出料成型模板。其优越性：（1）提高产量（2）降低粨中残油（3）降低能耗 （4）提高产品质量（5）取代预榨机。挤压膨化技术是代表油脂加工技术上较高的发展水平，具有工业化的发展趋势。YPHG 100型高油份油料挤压膨化机研制开发，为油厂的建设改造，扩产提供了新的途径，在不久的将来会得到更广泛的推广和应用，对我国油脂行业的发展将起到推动作用。 第三章 膨化机的传动设计计算 挤压膨化是一种短时，高温操作，具有杀菌，灭毒，促使淀粉物化，提高蛋白质利用率的作用。物料在螺杆挤出机内，在不同的操作条件下（输送，加热，混合，剪切，烹煮，成型），使物料通过模口而成为成品或半成品。物料进入螺杆挤压机内，在螺杆的综合作用下将物料转化成具有非牛顿流体特性的面团，连续受到剪切和加热，在模头形成较大的压力，整个挤压过程在30300s内完成。所需的加热温度由不同的产品而定，一般在50180范围内，食品原料被挤出机头时，由于压力突然下降，水蒸气迅速蒸发，使产品膨化形成多孔结构，食品在螺杆挤压过程中特殊加热，加压的方式，其作用结果结果对食品质量产生有利的影响，如消化性，速食