1.采用双阶多级压榨的榨膛结构

    目前,世界各国所通用的连续螺旋榨油机,其结构与原理已为人所知。根据现有的压榨工艺,螺旋榨油机可分为两大类:全压榨油机和预榨榨油机。冷榨机应属于全压榨油机的范畴。根据现有的全压榨油机的几种典型的结构形式和H.J.拉泽洪等人的研究成果,构想了这样一种结构,即采用水平布置的双阶多级的复合压榨式的榨膛结构。它由喂料段、主压榨段和成饼段三段构成。喂料段由喂料螺旋和预压榨螺组成,具有送料和预榨的功能,而多级压榨则在主压榨段。榨笼的末端榨螺将饼粕排除机外。

    2.适当增大理论压缩比脱皮后菜籽仁的冷榨既不同于现行的蒸炒后的预榨,也不同于未脱皮的冷榨,这是由榨料的性质所决定的。脱皮后的菜籽仁呈碎粒状,细胞壁极少破损,细胞内含物几乎保持原状。为了取得良好的压榨取油效果,螺旋压榨机应该具有较高的榨膛压力和足够的停留时间,这是影响出油效果的主要因素之一。要增加榨膛压力,就必须增大理论压缩比。一般来说,油料的压缩比与饼中残油率具有相反的关系,榨料的压缩比越大,榨料体积的压缩程度越高,油料的残油率就越低。但对于冷榨,并非压缩比越大越好。试验表明,当压缩比达到20时,其干饼残油率为16%～17%,且漏渣现象严重。我们知道,一般的全压榨油机的理论压缩比都在9.0以上,因此将冷榨机的压缩比确定在16左右。通过后面的实验验证这一值较为理想,其干饼残油率可达到10.3%。当然,增大榨油机的压缩比,由于回料量的增加,其压榨时间也必然延长。

    3、改善喂料段的输送特性在理想的情况下,榨料沿榨轴方向的移动应该是纯轴向的。但事实证明绝大部分油料的滑移和随轴转动大都发生在榨轴的喂料段,并因此降低榨油机的产量乃至堵塞或送料不畅。这一点对于软油料尤为明显。这是因为在喂料段的末端朝着喂料口方向存在着较大的压力梯度[,榨膛内的榨料在反抗压力急剧增加的同时,而又不得不向前推移的后果就是引起榨料的反向滑移和随轴转动。因此,喂料段的设计必须要抵消这个背压在喂料段的入口处附加一个带阻转槽的衬套可成功地解决诸如脱皮菜籽仁、葵花籽仁和亚麻籽这一类高油份、低粗纤维含量的软油料的输送,无须专门的强制喂料装置。

    衬套内壁沿纵向开有若干矩形沟槽,沟槽的面积大约占内径的1?10,沟槽深必须大于颗粒的最大尺寸,沟槽宽度也应大于颗粒的最大尺寸。衬套与喂料螺旋之间的间隙应小于油料颗粒厚度,脱皮的菜籽仁一般小于1mm。喂料螺旋被衬套整圆覆盖的长度l(见图2)也是一个重要参数。覆盖长度l与螺纹导程S的关系为:l=ΥS。在试验的基础上,得出使用效果较好的喂料螺旋的覆盖长度系数Υ为:对于单头螺纹,Υ=2～3;双头螺纹,Υ=1.5～2。

    4.提高主压榨段的压榨效率主压榨段是油脂大量挤出的阶段,因此必须做到:

    1)施于榨料上压力的大小须确保油脂的尽量挤出和克服榨料粒子变形时的阻力;

    2)榨料的多孔性好且在压榨过程中随着榨料的变形仍能保持到终了;

    3)流油毛细管的长度尽量短,即实现榨料的层薄压榨,使排油路程缩短;

    4)保证必要的压榨时间。

    通常增大理论压缩比,即减少榨螺的通道深度、减小螺距,就能有效地增大压力。但对于脱皮菜籽仁这样的软质油料仅仅通过改变榨螺的空腔容积,其压榨效果是极其有限的。在这种情况下,有效增大和改变压力的办法就是在两榨螺之间插入“锥形榨圈”,如图3所示。在主压榨段通过多次采用这一结构(至少三节锥圈),以实现所谓的多级压榨(如图1所示)。很显然,随着榨螺根径沿榨轴纵向逐渐增大,锥圈与榨笼内壁所形成的空余体积也随之减小,对榨料产生的阻力也就越大,因此每一个榨螺必需产生一个更高的推力来推动榨料进入下一个榨螺。

    随着榨料向排除末端的逐级压榨,残油量也越来越小,榨料也逐渐被挤压得越来越密实,形成所谓的“固体塞子”。此时,出油毛细孔被封堵,油脂的挤出也变得越来越困难,油脂穿过榨料基质的渗透能力大大降低。因此,打开新的油路和缩短油路就变得越来越重要。在现有的螺旋榨油机中,通常是在榨膛中设置刮刀装置和沿榨螺轴向在螺棱上开有一个大约40°的“缺口”(如图3所示),以此形成榨料粒子之间径向和轴向的相对滑移或断裂混合等现象。尽管这是打开新的油路的有效途径,但由于油脂并非在锥圈坐落的区域的榨笼中排出,而是在推动榨料越过锥圈的那个榨螺的地方,因此难以实现榨料的薄层压榨。

    改进的办法是将锥圈前的榨螺设计成反锥形,即螺旋的外径沿推进方向逐渐减小(根径不变),如图4所示。在压榨过程中,由于这种榨螺与榨笼之间的间隙被改变(控制在10mm以内),一部分脱离榨螺推进作用的榨料,滞留于榨螺与榨膛内壁之间的空间,其前进的速度明显降低,致使这部分榨料与没脱离螺旋的榨料在压榨中形成较大的速度差,使“固体塞”分裂,重新打开油路。由于榨料密集于榨膛内壁的空间,其压力大都作用于靠近榨膛内壁的环形薄层,且榨料是在速度差较大的低速区运动,因此延长了榨料的压榨时间,加之受压榨料密集于榨膛内壁的出油缝处,更有利于提高出油率。对于脱皮菜籽仁这样的软质油料,榨料的薄床压榨对提高出油率是极为有利的。