日本SUEH RO EPM公司是一家专业生产食用油精炼油设备的公司。1992年由Isobe S等[9, 1o]人开发了一种部分啮合且反向旋转的平行双螺杆食用油精炼油设备(如图I所示),并在该榨油机上进行了各种农产品固液分离的实验研究。1999年对其进行了进一步改进并定型生产。
实验所用的双螺杆食用油精炼油设备采用部分啮合且反向旋转的平行双螺杆结构,螺杆直径D=136 nun、长径比LID = 6.5,螺杆转速n = 17 r/min,进料速率Q= 50一150 kg/h,两根螺旋轴以相反方向转动,在啮合区的上方产生较大的压力和剪切力。螺旋轴结构、榨笼结构、压缩比和饼排出结构如图2所示。在双螺杆的第7段采用了一对完全啮合的小螺距螺旋,以利于增大出油率。
榨笼采用34一50块立式平行榨笼板和垫片组合而成,滤油间隙通过0.2一0.9 mm的垫片进行调节,如图3所示。榨笼板有两种不同厚度,厚型(厚15 mm)板中有作为冷却或加热的循环夹套;薄型(厚5 inm)板可以增加狭缝过滤面积。在两空心螺旋轴中,通过蒸汽喷人控制螺旋温度。预压段采用宽问隙,高压段采用窄问隙。
Isobe等人分别用脱壳的葵花籽仁和未脱皮的生菜籽在双螺旋压榨机与单螺旋压榨机上进行了对比压榨实验。未经预处理的脱壳葵花籽仁(水分3.2%、油58.6%)用双螺旋压榨机压榨的出油率达到93.7%,而单螺旋压榨机的出油率只能达到20%;压榨未脱皮的生菜籽(水分7. 94%,油40.70%)的出油率为71%,虽然其出油率与单螺旋压榨机相当,但榨笼温度低,约70 90。由于压榨温度低,油和饼的质量高,压力也相对较低,因此毛油的含渣量少,能耗低。所有的结果表明,用双螺旋压榨机从油料中制取油脂是高效的,所得到的油和粕的质量优于单螺杆压榨机。同时在压榨过程中,省去了通常的一系列预处理工序,降低了压榨油的工艺成本。
此外还利用双螺杆压榨机从卷心菜和胡萝卜中榨汁,以及从豆腐坊中豆渣、酒厂中的滤渣和屠宰厂留下的下水等高水分物料中进行固液分离中的应用研究,也获得了很好的效果。
法国CI.FXI1 AL公司对CLEXTRAL BC45型实验挤压机进行了改造,开发出带有滤油筒体的双螺杆压榨机(如图4所示),用于双螺杆制油技术的研究。这种压榨机采用同向旋转的双螺旋结构,预榨段采用完全啮合,而主压榨段完全分离,相当于传统食用油精炼油设备中两个独立的单螺杆功能。机筒外有加热或冷却套,出饼端部装有立式正向挡料板。其主要参数为:螺杆直径D = 56 nun、长径比LID =25、中心距a= 45 nun,螺杆转速n.=50一600 r/mi。可调,进料速率口=,一150甲ho可替代传统压榨工艺,集轧坯、蒸炒和压榨于一体,这三步通过一台单机完成,不超过3一5 min,而传统的工艺需要45一60 min.
1994年法国的Guyornard1, I]利用这种机型对脱皮菜籽仁进行了压榨实验,获得了75%一80%的出油率,但对油的质量没有进行进一步的检测和分析,这对确定油的品质和精炼所需要的程度是必要的。
1999年Dufau二等〔121人也利用经过改进的CLEXTRAL BC45型实验挤压机进行了双螺杆压榨实验,对影响出油率和油质量的主要因素,即机筒结构、螺杆分布、喂料速率、螺杆转速、油料成分和压榨温度进行了实验研究,并对饼的质量进行了检测和分析。双螺杆采用完全啮合同向旋转的双螺旋结构。机筒由7节200 inn,长的分段筒体组合而成,其中第6节为4块弧形板组成的滤油筒,过滤孔径03Min。第2,3,4,5,7节上有加热或冷却夹套,排饼口为敞开式。其主要技术参数与上述相同。
在实验过程中,首先利用与图4结构类似的CLEXTRAL BC21型完全啮合同向旋转的双螺旋挤压机,对4种不同的螺杆分布进行了优化实验,得到如图5所示的组合螺杆结构。
.I2。梯形双头螺旋C2.输送双头螺旋BB.双头捏合块DM.单头捏合块CF.反向双头螺旋T2,C2和CF下面的数字表示螺距;BB和DM下面的数字表示捏合盘的安装角。
在该螺杆结构中,450双头捏合块有助于物料粉碎,油料细胞在剪切作用下破裂; 450-单头捏合块既增强榨料的混合与破碎效果,也增大了向榨料施加径向压力,有利于油脂释出;反向螺旋确保此前的所谓的“动态”固体塞子的形成,增加反压效果,有利于提高出油率。
采用优化的双螺杆结构对葵花整籽(水分6.2%,油50.9%,干基)进行了压榨实验,螺杆转速150 r/min,其出油率可达到80%。所得到的油质量好,油酸值小于2 mgKOH/g,总磷含量约100 mg/kg,大大低于单螺杆压榨油的同类指标。油料在其中的停留时间为50一60s。压榨温度和人榨油料的水分含量的影响也被确定,较高的压榨温度和较低的水分含量能改善出油率。饼中蛋白质的溶解性好,蛋白质的分子结构基本没变。
上述所开发的双螺杆压榨机,都是以一对平行且相互啮合的螺杆为特征,提供了比单螺杆压榨机更强的固液分离特性。因为螺杆具有连续螺棱,提供了相对正向位移。这种半正向位移,与增大螺旋底径、减小螺距和增大出口背压等任一特征一起,即可增强压榨能力。