油料挤压膨化即是利用挤压膨化设备将经过破碎、轧胚或整粒油料转变成多孔的膨化物料的过程。油料挤压膨化主要应用于大豆生胚的膨化浸出工艺，对菜籽生胚、棉籽生胚以及米糠的膨化浸出工艺也得到了应用，还可对整籽油料如大豆作挤压膨化处理以供压榨取油之用。

挤压膨化技术始于20世纪60年代中期的米糠挤压膨化，70年代开始尝试于大豆及其他油籽。现在，油料挤压膨化浸出工艺和设备的研究及应用已取得很大进展，在国内外油脂工业得到广泛应用。膨化机的型式增多，用途增加，单机产量提高。可以说，最近20年来油脂制取工艺最大的进展就是采用了油料挤压膨化浸出技术。

一、油料挤压膨化的目的及意义

油料经挤压膨化后，膨化料粒的容重增大（较生胚增大约50%），油料细胞组织被彻底破坏，内部具有更多的空隙度，外表面具有更多的游离油脂，粒度及机械强度增大，在浸出时溶剂对料层的渗透性大为改善（渗透速度较生胚提高约4倍），浸出速率提高，浸出时间缩短，因此可使浸出器的产量增加30%-50%。膨化料粒浸出后的湿粕含溶仅为生胚浸出后湿粕含溶的60%（湿粕含溶由30%降为20%），这可使湿粕脱溶设备的产量提高及湿粕脱溶所需的能量消耗大大降低。湿粕脱溶时的结团现象明显减少，这是由于引起结团的植物蛋白在膨化过程已变性的缘故。且因为膨化颗粒的粉末度减少及豆皮已结合在膨化颗粒中，湿粕脱溶时混合蒸汽中含粕末量减少，减轻了粕末捕集的负荷。膨化料粒浸出时的溶剂比较生胚浸出时降低40%左右，约为0.65：1，这使浸出后的混合油浓度达到30%-35%，大大节省了混合油蒸发的能量消耗。且混合油中粉末度减少，减轻了混合油净化的负荷，提高了混合油蒸发效果及浸出毛油的质量。由于湿粕含溶的减少和混合油浓度的提高，使浸出生产的溶剂损耗明显降低。膨化过程钝化了油料中的脂肪氧化酶、磷脂酶等酶类，使浸出毛油的酸价降低、非水化磷脂含量减少，浸出毛油质量提高。豆胚膨化浸出与生胚浸出相比浸出毛油中磷脂含量提高，非水化磷脂含量减少，毛油水化脱胶后残磷量降低，磷脂得率提高及磷脂中卵磷脂含量提高。此外，膨化浸出工艺降低了对破碎、轧胚工序的要求，使这些设备的产量提高。但颗粒较大的、坚固的膨化料粒会使溶剂通过料层的速度过快，造成料粒与溶剂的接触时间明显缩短，因此对浸出效果产生不利影响。从这一点来说，挤压膨化料粒更适用于深料层浸出器的浸出，而对浅料层浸出器的不利影响尤为显著。生产中可以通过减小膨化料粒尺寸及在浸出器内增加混合油的循环速率和循环量来克服这些不利影响。油料在挤压膨化过程中蛋白质变性，因此，膨化浸出不适合用作提取蛋白质的豆粕的生产。          

二、油料挤压膨化设备

油料挤压膨化设备可以分为三种，一种是用子低含油料生胚的膨化机（SolvexExpander)，即所谓闭壁式挤压膨化机；一种是用于高含油料生胚的膨化机(Hivex膨化机)，即所谓的开槽壁挤压膨化机；一种是用于整粒油籽或破碎油籽的Dox膨化机。

在圆筒形机膛内装有一根螺旋轴，螺旋轴上的螺旋叶片间断而不连续。固定销深入圆筒内壁突出至各个螺旋叶片之间的间隔之中。工作时，转动的螺旋叶片与固定销的联合作用就给予物料充分的捏合。在接近进料端的机壳壁上装有加水管，在接近出料端的机壳壁上装有蒸汽注入管。喷射直接蒸汽（蒸汽压力0.6-0.8MPa)的作用是增加水分并供热使物料软化。物料入口处有一喂料螺旋输送机，物料出口处装有一块开有槽孔的模板，模板外有一个随轴旋转的切割器。

油料生胚由螺旋输送机强制且均匀地喂入挤压膨化机，在机膛内料胚被螺旋轴向前推进的同时受到强烈的挤压作用，使物料密度不断增大。同时由于物料与螺旋轴和机膛内壁的摩擦发热作用、固定销与螺旋叶配合形成的切割混合作用以及直接蒸汽的注入，使物料受到充分的混合、加热、加压、胶合、糊化作用，从而产生组织结构上的变化。物料呈连续的绳条状从膨化机末端的模板槽孔中挤出，并立即被切割器切割成尺寸一定的颗粒物料。物料在机膛内抵达模板的时候，已处于1379kPa-4137kPa的高压之下，物料温度为112.80C，水分含量为10%-13%。此时内部压力比气压大13-40倍，物料被挤出膨化机的模板槽孔时，压力瞬间从高压转变为常压，压力的突然降低，造成水分迅速地从物料组织结构中蒸发出来，物料由此受到强烈的膨化作用，形成具有无数个微小孔道和表面裂缝的膨化料粒(collets)。膨化机内的蒸煮条件能使油籽的蛋白质软化并胶凝，使蛋白质转变为一种胶状物质，它能使物料颗粒结合起来，并由于胶凝化蛋白质具有的弹性，使物料在膨化条件下形成多孔的膨化料粒。

通常所用模板的槽孔直径为9.5mm-14.3mm。也可以根据需要更换模板，改变模板上槽孔的大小及数量。更换模板可以改变机膛内的压力及膨化料粒直径，也会对设备的生产量产生影响。当然，挤压膨化机的生产量主要是由膨化机机膛直径决定的。

挤压膨化机也可装配上锥形塞而不是模板。锥形塞与装在挤压机卸料处的锥形止推座配合并可进行轴向移动，通过改变圆环形出料缝隙的大小而改变膨化料粒的厚度和机膛内的压力。锥形塞的移动及工作时位置的固定都由液压系统控制。液压系统还可以使圆锥体浮动或自动调整及部分补偿挤压机内的压力并把锥体推向到更紧密的位置，从而保持工作时机膛内压力的恒定。从锥形塞排出的饼流进入大气即膨化，形成4mm^-6mm厚的多孔饼片，饼片的组织结构与模板排出的膨化料粒相似，只是颗粒较小且形状不规则。应当注意，采用摸板不能实现自动调整以响应挤压机内的压力变动。

当采用闭壁式挤压机对高含油料生胚进行挤压膨化时，挤压膨化过程释放出来的油将积聚在挤压机内产生油的缓动，干扰了操作的稳定状态。因此,Anderson国际有限公司研制了开槽壁挤压膨化机（1990）。该膨化机在出料端的机壳上装有一段有缝的排油榨笼(drainage cage)，料胚在挤压过程中释放出来的油可通过榨笼缝隙排出，而料胚从膨化机末端的模板槽孔或锥形卸料器挤出时被膨化，含油20%～30%的膨化料粒被送去浸出取油。

这种膨化机能用于棉籽、油菜籽、红花籽、葵花籽、花生仁、玉米胚芽等油料生胚的膨化浸出，从而取代传统的预榨浸出，简化了高含油料的制油工艺，节省了设备投资，油脂质量提高。如利用膨化处理油菜籽，其毛油磷脂含量为15×10-5mg/kg，游离脂肪酸含量为0.5%，叶绿素为20×10-6～25×10-5mg/kg。而采用传统预榨油菜籽，其毛油磷脂含量为3×10-4-4×10-4mg/kg，游离脂肪酸含量为0.6%～0.8%，叶绿素为30×10-4一40×10-4mg/kg。尽管膨化料粒的残油大于预榨饼，但因膨化料粒的多孔性更好，浸出速率明显优于预榨饼，因此并不影响浸出后粕残油。

8英寸以上的闭壁式挤压膨化机均可加装榨笼（具有互换性）而变成开槽壁膨化机，互换机件只需要6-7小时。

闭壁式挤压膨化机和开槽壁挤压膨化机都可以装配可调节的颗式出料器代替模板及锥形塞而成为Dox膨化机。可调节颗式出料器由一个转动的位于轴末端的圆锥体和两个侧面安装的不转动（但可调节的）的颗板组成。物料经圆锥体和颗板组成的缝隙排出时受到挤压、剪切和膨化作用。剪切力的大小受圆锥体尖端到两颗的接近度所影响，也受两个颗板之间的开度所影响。

Dox膨化机的一种应用是对大豆机榨前的处理。在大豆挤压膨化过程中不需喷入蒸汽和水，能在低水分条件下产生高的剪切力来破坏油细胞，因此又被称为干式挤压机。破碎的或未曾破碎的油籽，可预热也可不加预热，在环境水分含量或10%一14%的含水量下进入挤压机，挤压过程磨碎了油料颗粒并使油细胞破裂，同时摩擦发热使油料粉粒的温度上升到121-148.9℃，油料粉粒从挤压机排出时，受到颗式出料器高剪切力的挤压作用，成为一种热的、泡沫状的、半流态的粉粒挤出物，同时水分急剧蒸发，使其含水量下降。经这种挤压机处理的物料不需干燥和冷却即可送入螺旋榨油机进行压榨取油。在膨化及送往榨机的过程中，物料含水量降至5%～6%，正好适合压榨工序所需的条件。一台常规的螺旋榨油机，对其螺旋轴构造和转速作某些改良，就能加工这样的物料。在相同动力及压榨到相同的残油率的条件下，产量可提高约2一3倍。Anderson公司的这套系统为“Super Soy System”(用来处理大豆）。

Dox膨化机的另一种应用是加注蒸汽至膨化机进行湿法膨化，以膨化机代替蒸炒锅。这种膨化物料可送入榨油机进行压榨取油，也可以经预榨机或常规的膨化机处理后进行溶剂浸出取油。也可将榨笼结合在Dox膨化机中形成Dox-Hivex膨化机，在膨化过程中部分释放出来的油通过榨笼排放出来，而含油量少的料粒可使后续设备的加工能力提高。显然，常规的蒸炒设备不能达到这种目的。Dox膨化机在此的应用为油籽提供了高温瞬时的蒸煮作用，尤其对富含酶的油籽，这种处理方式通过快速（膨化时间仅20-30秒）使酶钝化从而提高油品质量。而常规的蒸炒锅通常在温度缓慢上升的情况下需要大约45分钟蒸炒时间，这种蒸炒过程的终了才达到使酶钝化的温度，升温蒸炒过程中酶已激活。同时由于料胚在蒸炒锅内过度的蒸炒，使部分料胚不可避免地产生局部过热，降低了榨油效果及毛油质量。

三、油料挤压膨化浸出工艺

根据油料品种、制油工艺及膨化机型式的不同，油料挤压膨化工艺也不同。对油料生胚的膨化，一般都需要在挤压膨化之前对其进行水分和温度的调节，而从膨化机排出的膨化料粒温度和湿度都较高，且显得松软易碎，必须经过干燥和冷却才能使其温度、水分和硬度符合溶剂浸出取油的要求。例如对低含油料大豆，生胚厚度0.3-0.5mm，经干燥使其入机水分达10%-11%，温度60-65℃。出膨化机料粒温度为100-110℃，水分含量为10%一12%，经干燥除去约2%的水分，使其含水量达8%一10%，温度50℃左右。对高含油料棉籽，生胚厚度0.2-0.3mm，入机水分6%-8%，出机水分lO%-12%。

最先采用挤压膨化浸出的油料是米糠，米糠含有16%-22%的油脂，且粉末度大，溶剂浸出时料层的渗透性较差，湿粕中含有的过量溶剂也难以脱溶。米糠还含有大量的脂肪酶，它很容易使米糠中的油脂分解，造成米糠油的酸价升高。米糠挤压膨化不仅可以钝化脂肪酶，还可以把米糠转变成多孔的膨化状颗粒，提高浸出生产效果和产品质量。

举例，国产油料挤压膨化机YJP250，螺旋直径250mm，螺杆长度3252mm，主轴转速268r/min，膨化系数1：1.2-1.4，产量350-500t/24h（大豆生胚），配备动力90-110kW。Anderson国际有限公司生产的8英寸膨化机，转速330r/min，产量为300t/24h大豆生胚），配备75马力(HP)'，电机。目前最大产量的膨化机是Anderson国际有限公司生产的12英寸Solvex膨化机，每天可加工1700t大豆。