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　　一、行業(yè)發(fā)展

　　自從 1856 年美國沃德申請了*份有關(guān)膨化的以來，許多發(fā)達(dá)國家對擠壓膨化相關(guān)的設(shè)備和工藝相繼作了廣泛研究，擠壓膨化技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用越來越受到青睞。
　　擠壓膨化技術(shù)應(yīng)用于飼料工業(yè)起始于五十年代的美國，主要用于加工寵物飼料，對動物飼料進(jìn)行預(yù)處理以改進(jìn)消化性和適口性及生產(chǎn)反芻動物蛋白補(bǔ)充料的尿素飼料。到了八十年代，擠壓技術(shù)已經(jīng)成為國外發(fā)展速度zui快的飼料加工新技術(shù)，它在加工特種動物飼料、水產(chǎn)飼料、早期斷奶仔豬料及飼料資源開發(fā)等方面具有傳統(tǒng)加工方法*的優(yōu)點(diǎn)。 
　　膨化技術(shù)在我國的應(yīng)用zui早使用于正大集團(tuán)所屬的飼料加工企業(yè)，經(jīng)過近十幾年的宣傳推廣，膨化料的*性已被廣大的養(yǎng)殖企業(yè)所接受，膨化機(jī)生產(chǎn)技術(shù)也逐步走向成熟。如果按照產(chǎn)業(yè)的發(fā)展階段（導(dǎo)入期、發(fā)展期、高峰期、衰落期）分析，我國膨化機(jī)的生產(chǎn)及膨化機(jī)的應(yīng)用目前處于發(fā)展期，預(yù)計 3 － 5 年將進(jìn)入高峰期。 
　　二、 膨化機(jī) 
　　（一）、膨化機(jī)的基本組成 

　　膨化機(jī)主要由動力傳動裝置、喂料裝置、預(yù)調(diào)質(zhì)器、擠壓部件及出料切割裝置等組成。擠壓部件是核心部件，由螺桿、外筒及模頭組成。一般按外筒內(nèi)螺桿的數(shù)量將擠壓機(jī)分為單螺桿擠壓機(jī)和雙螺桿擠壓機(jī)。由于雙螺桿擠壓機(jī)的投資大，除生產(chǎn)某些特種飼料外較少使用。目前，在飼料行業(yè)應(yīng)用zui廣泛的是單螺桿擠壓機(jī)，具有投資少、操作簡單的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)在膨化過程中是否向物料中加蒸汽，擠壓機(jī)又可分為干法膨化機(jī)和濕法膨化機(jī)。干法膨化機(jī)依靠機(jī)械摩擦和擠壓對物料進(jìn)行加壓加溫處理，這種方法適用于含水和油脂較多的原料的加工，如全脂大豆的膨化。對于其他含水和油脂較少的物料，在擠壓膨化過程中需加入蒸氣或水，常采用濕法膨化機(jī)。擠壓機(jī)膛一般是組裝成的，便于所需要配置件的更換及保養(yǎng)。機(jī)膛節(jié)段有直溝型和螺旋溝型。直溝型有剪切、攪拌作用，一般位于擠壓機(jī)膛中段；螺旋溝型有助于推進(jìn)物料，通常位于進(jìn)料口部位，靠近模板的節(jié)段也設(shè)計成螺旋溝，使模板壓力和出料保持均勻。單螺桿從喂料端到出料端，螺根逐漸加粗，固定螺距的螺片逐漸變淺，使機(jī)內(nèi)物料容量逐漸減少。同時在螺桿中間安裝一些直徑不等的剪切鎖以減緩物料流量而加強(qiáng)熟化。雙螺桿擠壓機(jī)的雙螺桿互相平行，有 4 種形式：非嚙合同向旋轉(zhuǎn)、非嚙合相對旋轉(zhuǎn)、嚙合同向旋轉(zhuǎn)和嚙合相對旋轉(zhuǎn)。其中非嚙合雙螺桿擠壓機(jī)可用作兩個分離的并列螺桿使用，各有不同的充滿度和出料。雙螺桿擠壓機(jī)在質(zhì)量控制及加工靈活性上有其優(yōu)勢，可以加工粘稠的、多油的或非常濕的原料以及在單螺桿擠壓機(jī)中會打滑的原料。
　?。ǘ⑴蚧瘷C(jī)各組成部分的功能 
　　1 、喂料器 

　　喂料器上方一般接緩沖倉，以儲存一定量的物料，倉內(nèi)物料在喂料器的推送下，連續(xù)均勻的進(jìn)入調(diào)制器。 
　　 膨化機(jī)一般采用螺旋喂料器，進(jìn)料段常采用變徑或變距螺旋，以保證緩沖倉出口均勻卸料。螺旋的直徑和螺距，應(yīng)與膨化機(jī)的生產(chǎn)率相適應(yīng)，以避免供料波動。
　　 一般喂料器的轉(zhuǎn)速要高于 100RPM ，盡量減少低速引起的供料波動現(xiàn)象。喂料器的轉(zhuǎn)速應(yīng)可調(diào)，調(diào)速開關(guān)應(yīng)當(dāng)設(shè)置在膨化機(jī)的操作現(xiàn)場，操作員可根據(jù)膨化機(jī)主機(jī)電流和工作狀況隨時調(diào)整喂料量。 
　　2 、調(diào)質(zhì)器 
　　調(diào)質(zhì)器是一種將蒸汽和液體等添加劑與原料充分混合的機(jī)械裝置。 調(diào)質(zhì)器可改善物料的膨化性，提高產(chǎn)量，降低能耗，提高膨化機(jī)螺旋、氣塞、膨化腔的壽命。通過調(diào)質(zhì)，物料得以軟化，更具可塑性，避免了在膨化過程中大量的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，同時減緩了螺旋、氣塞、膨化腔的磨損。 
　　調(diào)質(zhì)器品種繁多，有 單軸槳葉式調(diào)質(zhì)器、蒸汽夾套調(diào)質(zhì)器 、雙軸異徑差速漿葉式調(diào)質(zhì)器等。目前市場上的膨化機(jī)三種形式的調(diào)質(zhì)器均有。一般膨化機(jī)采用單軸槳葉式調(diào)質(zhì)器或蒸汽夾套調(diào)質(zhì)器，水產(chǎn)膨化機(jī)采用雙軸異徑差速漿葉式調(diào)質(zhì)器。
　　調(diào)質(zhì)器主要有外腔和漿葉式轉(zhuǎn)子組成。為了維持調(diào)質(zhì)器內(nèi)有適量的物料，從而提供足夠的時間使蒸汽與物料充分混合，進(jìn)而被物料吸收，漿葉的角度應(yīng)可調(diào)， 一般單軸漿葉式調(diào)質(zhì)器轉(zhuǎn)速不應(yīng)低于 150r/min ，zui低不低于 100r/min 。
　　雙軸異徑差速漿葉式調(diào)質(zhì)器單獨(dú)通過對其漿葉角度的調(diào)節(jié)可以使調(diào)質(zhì)時間在幾十秒至 240 秒內(nèi)變動，所以一般工作中不需要改變槳葉軸的轉(zhuǎn)速，漿葉角度的調(diào)節(jié)可以從入料口處調(diào)質(zhì)器長度方向上 1/3 以后的漿葉開始，如需增加調(diào)質(zhì)時間，可增加大徑低速正漿葉片與槳葉軸的夾角。雙軸異徑差速漿葉式調(diào)質(zhì)器雖然粘壁滯留現(xiàn)象有所改善，但是有的物料粘壁滯留現(xiàn)象還是比較嚴(yán)重，此時可以適當(dāng)減小小徑高速反漿葉片與攪動軸的的夾角，以此來加劇反漿葉片對粉料的逆向搓動，減少殘留量。
　　3 、擠壓部件 
　　擠壓部件是膨化機(jī)的主要工作部件，包括：膨化腔、螺桿、氣塞和揉切塊等機(jī)械部件。 在單螺桿擠壓腔中物料基本上緊密圍繞在螺桿的周圍，呈螺旋形的連續(xù)帶狀，螺桿轉(zhuǎn)動時物料沿著螺旋就像螺母一樣向前移動 , 但當(dāng)物料與螺桿的摩擦力大于物料與機(jī)筒的摩擦力時 , 物料將與螺桿產(chǎn)生共轉(zhuǎn) , 這就不能實(shí)現(xiàn)對物料的向前擠壓和輸送作用了。當(dāng)物料的水分、油分越高，這種趨勢就越明顯。為避免這些問題，現(xiàn)在大多數(shù)的單螺桿擠壓膨化機(jī)采用分段式，單、雙螺旋，壓力環(huán)與捏合環(huán)交錯排列的組合螺桿和內(nèi)壁開槽機(jī)筒，以適應(yīng)機(jī)腔內(nèi)物料的變化情況。
　?。?）、膨化腔： 

　　為便于所需要配置件的更換及保養(yǎng)，膨化腔 一般是組裝成的。膨化腔為圓筒狀，為增大與物料的摩擦剪切力，與螺桿僅有少量的間隙。膨化腔內(nèi)壁有直溝型和螺旋溝型。直溝型有剪切、攪拌作用，一般位于擠壓機(jī)膛中段；螺旋溝型有助于推進(jìn)物料，通常位于進(jìn)料口部位，靠近模板的節(jié)段也設(shè)計成螺旋溝，使模板壓力和出料保持均勻。膨化腔也可做成夾套型，便于通入蒸汽或冷卻水。為便于操作，一般在膨化腔上安裝壓力傳感器和溫度表。
　?。?）、螺桿： 
　　螺桿是膨化機(jī)的zui主要配件之一，螺桿的質(zhì)量是衡量膨化機(jī)質(zhì)量的主要指標(biāo)。目前市場上的螺桿材質(zhì)主要有： 40 鉻鉬鋁、高鉻鑄鐵、不銹鋼及合金鋼滲碳、滲氮、滲碳化鎢處理。不同的材質(zhì)，耐磨性不同，價格差距很大。
　　表示螺桿結(jié)構(gòu)的參數(shù)主要有：直徑、螺距、根徑、螺旋角和葉片斷面結(jié)構(gòu)。
　　 螺桿分單頭螺桿和多頭螺桿。
　　（3）、汽塞： 

　　汽塞沒有傳輸能力，對物料的流動起阻擋作用，當(dāng)物料從一個螺旋傳送到另一個螺旋時，汽塞可使物料內(nèi)外翻轉(zhuǎn)，伴隨著流動和混合。
　　 汽塞可以產(chǎn)生高低不同的剪切區(qū)域，有很強(qiáng)的剪切和揉搓效果，對通過的物料有強(qiáng)烈的摩擦作用，升溫*。
　　 通常通過改變汽塞的使用數(shù)量和直徑來得到不同膨化度的產(chǎn)品。
　　 （4）、出料裝置 

　　膨化機(jī)的出料裝置是產(chǎn)品通過膨化機(jī)的zui后關(guān)卡，對產(chǎn)品的形狀、質(zhì)地、密度及外觀特征及其膨化機(jī)的生產(chǎn)量有很大影響。
　　膨化機(jī)的出料通常有單孔出料、環(huán)隙出料及?？壮隽先N形式。
　　出料模的特性：
　　飼料用膨化機(jī)的出料模常采用經(jīng)處理的鋼模；
　　飼料用膨化機(jī)的工作壓力一般在 21 － 175kgf/cm ；
　　模孔對物料應(yīng)有適當(dāng)?shù)目刂?，以保證足夠長度的膨化腔被充滿。 
　?。?）、切割裝置

　膨化機(jī)常用的切割裝置有三種 ; 
　同步切刀：裝在膨化機(jī)主軸上的切刀； 
　異步切刀：由單獨(dú)動力驅(qū)動的切刀；
　截斷切刀：用于切段較長或慢速擠壓的場合。
　通常在操作之前就調(diào)整好切刀與壓模的間隙，刀片位置可以個別調(diào)整；對成型要求較高的場合，一般采用刀片，刀片與模面保持接觸。 
　　（6）、蒸汽系統(tǒng) 
　　蒸汽是調(diào)質(zhì)時水分和熱量的來源，因此其質(zhì)量的好壞直接影響調(diào)質(zhì)的效果，漿葉式調(diào)質(zhì)器在安裝時必須合理的設(shè)計蒸汽管路，使用穩(wěn)定可靠的蒸汽減壓閥和疏水閥，保證進(jìn)入調(diào)質(zhì)器的是壓力穩(wěn)定的干飽和蒸汽；蒸汽應(yīng)從切線進(jìn)入調(diào)質(zhì)器，沿軸向噴出使之與粉料混合更強(qiáng)烈；蒸汽方向不可垂直對著調(diào)質(zhì)器軸，那樣不僅達(dá)不到好的混和效果，反而使蒸汽對調(diào)制質(zhì)器軸產(chǎn)生 “ 汽蝕 ” 而割斷調(diào)質(zhì)器軸。調(diào)質(zhì)時根據(jù)原料和配方以及氣候的變化選用合適的蒸汽壓力和添加量，濕度大的季節(jié)、原料水分含量高時應(yīng)適當(dāng)提高蒸汽壓力，減少蒸汽添加量；干燥季節(jié)、原料水分含量低時應(yīng)降低蒸汽壓力、增加蒸汽添加量；夏天室溫較高可降低蒸汽壓力，因?yàn)榈蛪赫羝尫艧崃亢退指鼮檠杆?；冬季氣溫低可提高蒸汽壓力，增?qiáng)調(diào)質(zhì)溫度，減少蒸汽管道中的冷凝水，有助于粉料的熟化。
　　蒸汽壓力不低于 5 － 7kgf/cm ；一般蒸汽供應(yīng)量為干物料處理量的 10 %。
　?。?）、電控裝置 

　　由于膨化原料的特性不同，膨化機(jī)的產(chǎn)量差距很大，喂料器和切刀的轉(zhuǎn)速應(yīng)可調(diào)。
　　控制柜應(yīng)安裝在現(xiàn)場，便于操作員隨時調(diào)整。 
　?。ㄈ?、膨化機(jī)的工作參數(shù) 
　　1 、喂料量
　　通常情況下，喂料量要小到使膨化機(jī)處于“欠喂入”狀態(tài)，即保持喂料段的螺旋葉片間隙不*被物料充滿，隨著過渡段螺旋根徑的增大以及膨化腔尺寸的減小，當(dāng)物料進(jìn)入均質(zhì)段時，螺旋葉片間隙被*充滿。
　　2 、螺旋轉(zhuǎn)速
　　螺旋轉(zhuǎn)速直接影響膨化腔的充滿度、物料在膨化腔不同區(qū)域的滯留時間、熱傳導(dǎo)率、膨化機(jī)的機(jī)械能輸入以及施予物料的力。
　　通常螺桿轉(zhuǎn)速在 100 － 700 轉(zhuǎn) / 分的范圍內(nèi)。
　　3 、比機(jī)械能 
　　所謂的比機(jī)械能是指單位產(chǎn)量所消耗的電能。比機(jī)械能與螺旋轉(zhuǎn)速和主軸扭矩成正比，與喂料量成反比。膨化不同的物料所要求的比機(jī)械能差距很大。
　　4 、膨化腔溫度
　　膨化機(jī)工作時大多需要控制溫度，工作時，由于傳導(dǎo)對流，熱能逐步由膨化腔的物料充滿區(qū)向非充滿區(qū)擴(kuò)散。
　　具體的熱交換方式，不但取決于物料的物理特性（如比熱、相變溫度、濕度、比重、粒徑）和流變學(xué)特性，而且也受制于膨化機(jī)的結(jié)構(gòu)配置和電機(jī)功率。
　　直接膨化谷物原料，隨糖份和脂肪含量的變化，腔內(nèi)水分通常在 12 － 18%之間，物料溫度可達(dá) 180 度。
　　為防止物料被膨化腔內(nèi)表面燒焦而過分褐變或限制蛋白變性程度，也可以在膨化腔隔層內(nèi)加注冷水。
　　增加水分或油的含量，或通過降低螺桿轉(zhuǎn)速或改變螺旋配置來降低剪切程度可以降低物料的溫度。
　　膨化機(jī)溫度的穩(wěn)定性，直接影響其出料的連續(xù)性和產(chǎn)品質(zhì)量。
　　影響膨化機(jī)溫度的因素：
　　膨化腔內(nèi)部結(jié)詬；
　　易損件磨損程度；
　　原料； 
　　控制參數(shù)設(shè)置； 
　　熱能輸入變化； 
　　環(huán)境溫度波動。
　　5 、膨化腔壓力
　　膨化腔壓力與物料特性有關(guān)，一般粘度越大，膨化腔壓力越大；一般膨化腔溫度越高，膨化腔壓力越大；一般膨化腔壓力越大，功耗越大；膨化腔壓力越大，磨損越嚴(yán)重。
　　6 、壓模壓力
　　壓模壓力越大，成型狀況越差；壓模開空面積越大，壓模壓力越??；膨化機(jī)模孔內(nèi)側(cè)壓力一般約為 25 － 40 巴；壓模壓力越大，膨化越強(qiáng)烈，閃蒸越嚴(yán)重，水分損失越大；壓模壓力越大，功耗越大；壓模壓力越大，壓模損失越嚴(yán)重。
　　 　　三、膨化的綜合影響分析 
　　1 、膨化加工改變了飼料原料中各成分的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性，尤其是其中的淀粉和蛋白成分。 
　　2 、糊化淀粉具有很強(qiáng)的吸水性和粘接功能。由于它的高度吸水性，使得我們可向產(chǎn)品中添加更多的液體成分（油脂、糖蜜等），同時，因?yàn)樗哂斜绕胀ǖ矸蹚?qiáng)的多的粘接功能，膨化過程淀粉的添加量可大大的減少。這為其他 O 原料的選擇提供了更多的余地，生產(chǎn)商可選擇更多的廉價原料替代那些昂貴的料，可以降低成本而不會影響產(chǎn)品品質(zhì)。
　　3 、由于淀粉基質(zhì)與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，因此飼喂時不易流失，只有當(dāng)動物體內(nèi)消化酶分解淀粉時才將蛋白質(zhì)釋放出來，提高了蛋白質(zhì)的效價。 
　　4 、膨化過程使蛋白質(zhì)發(fā)生變性，鈍化了許多抗?fàn)I養(yǎng)因子，同時改變了蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)，縮短了蛋白質(zhì)在腸道中的水解時間。
　　5 、膨化處理將原料分子中囊化油脂釋放出來，提高了脂肪的熱能值。
　　6 、膨化將脂肪、淀粉、蛋白一起形成復(fù)合產(chǎn)物脂蛋白或脂多糖，降低了游離脂肪酸含量，鈍化了脂酶，抑制了油脂的降解，減少了產(chǎn)品儲存與運(yùn)輸過程中油脂成分的酸敗。
　　7 、膨化處理減少了原料中細(xì)菌、霉菌和真菌含量，提高了飼料的衛(wèi)生品質(zhì)，改善了適口性。膨化飼料經(jīng)過比制粒更高的溫度，壓力處理后，飼料中的致病微生物被殺滅（大腸桿菌、沙門氏菌、原蟲菌、殘留農(nóng)藥等），能有效防止豬白痢、黃痢和水腫，提高幼崽成活率，有益畜禽健康。
　　8 、膨化飼料具有*的香味和蓬松感等優(yōu)點(diǎn)，適口性好，糊化度高，具有很好的誘食效果。 
　　9 、顆粒飼料因環(huán)模的工作特點(diǎn)決定，難以生產(chǎn)高油脂含量的飼料，并且對飼料原料水分含量要求嚴(yán)，膨化飼料對油脂、水分含量要求放寬，能生產(chǎn)高能量飼料，充分滿足畜禽需要。
　　五、膨化加工的優(yōu)缺點(diǎn)比較 
　?。ㄒ唬?、膨化加工的優(yōu)點(diǎn) 
　　•  熟化：物料在 10 秒左右*熟化，膨化溫度視原料不同而不同，一般在 120 ℃ 到 175 ℃ 不等。熟化能破壞生長抑制因子在極短的時間內(nèi)，于無氧狀態(tài)下完成加工，有助于保存蛋白質(zhì)、能量和維生素的含量，也能降低產(chǎn)品因氧化而褐變；能提高產(chǎn)品的消化率和適口性。
　　•  滅菌、去度：高溫、高壓處理后，物料中的致病微生物被大量殺滅（諸如大腸桿菌、沙門氏菌、原蟲菌、殘留農(nóng)藥等），能有效防止豬白痢、黃痢和水腫，提高幼崽成活率，有益畜禽健康。 
　　•  膨化成型：原料經(jīng)連續(xù)高壓后突然降壓，可造成淀粉細(xì)胞的膠質(zhì)化、油細(xì)胞的破裂，并可加工成所需要的產(chǎn)品現(xiàn)狀。
　　•  產(chǎn)品均質(zhì)：物料在膨化前已先行做過粉碎或混合，膨化腔內(nèi)螺桿、汽塞的摩擦、剪切作用將物料再進(jìn)一步混合、破碎，有助于zui終產(chǎn)品的均質(zhì)化。
　　•  脫水：在膨化料離開膨化機(jī)時，由于腔內(nèi)的高溫高壓，其內(nèi)部水分立即瞬時蒸發(fā)（閃蒸），對于儲存非常有益。
　　•  增強(qiáng)穩(wěn)定性：膨化腔內(nèi)的高溫高壓可以鈍化物料中引起*的酵素，免于在短期內(nèi)造成物料中營養(yǎng)成分的迅速破壞，可增強(qiáng)產(chǎn)品儲存過程的穩(wěn)定性。
　　•  適口性好：膨化料具有*的香味和蓬松感等特點(diǎn)，適口性好，糊化度高，具有很好的誘食作用。 
　　•  原料使用范圍廣：顆粒飼料因環(huán)模的工作特點(diǎn)決定，難以生產(chǎn)高油脂含量的飼料，并且對飼料原料水分含量要求嚴(yán)，膨化飼料對油脂、水分含量要求放寬，能生產(chǎn)高能量飼料，充分滿足畜禽需要。 
　　•  效益顯著：國內(nèi)外飼養(yǎng)專家的研究表明，膨化飼料與顆粒飼料相比，料肉比可降低 8 － 10 %，這樣就會降低飼養(yǎng)成本，縮短育肥時間，提高經(jīng)濟(jì)效益。
　?。ǘ?、膨化加工的缺點(diǎn)： 
　　•  電耗高：膨化加工屬于摩擦生熱，另外加工時需*打破物料的組織結(jié)構(gòu)，因此能耗一般較高。
　　膨化玉米：一般 80kw.h/t 左右；
　　膨化大豆：一般 40kw.h/t 左右； 
　　膨化配合料：一般 30kw.h/t 左右。 
　　但由于膨化過程已對物料進(jìn)行充分的調(diào)質(zhì)，對后續(xù)的制粒工序有很大好處，可提高制粒機(jī)產(chǎn)量 30 － 60%。
　　•  操作難度高：膨化加工涉及溫度、壓力、濕度、負(fù)荷等多種工作參數(shù)，操作員不但了解各種工藝參數(shù)，還需要掌握各種原料的特性，需要較全面的專業(yè)知識和工作經(jīng)驗(yàn)。
　　•  預(yù)熱：膨化加工屬熱加工，需要一定的溫度，冷機(jī)啟動時往往性能不太穩(wěn)定，因此一般不宜停機(jī)。 
　　•  損失熱敏元素：由于高溫高壓，加工過程會損失熱敏元素。

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