[发明专利]用于经预处理的低粘性物料的加工的单螺杆挤压机

说明书

技术领域

本发明概括地涉及其中包括改进的、甚至对高度预处理的低粘性物料也能 给出正向输送的几个螺杆段的单螺杆挤压机，以及涉及提高的单位机械能 (SME)值。本发明的各改进的螺杆段实质上包括在各相邻的螺旋齿部分之间 的平滑的弧形表面，而没有任何实质性的角度不连续处或称“角部”。采用新 的双轴且各轴有独立的驱动装置以及能够独立地控制各轴的转速和/或转动方 向的预处理机可增强这种单螺杆挤压机的性能。

背景技术

挤压系统通常用于生产人类的食物和动物的饲料。概括地说，有两种型式 的挤压系统，即单螺杆系统和双螺杆系统。顾名思义，单螺杆挤压机包括细长 的挤压筒和在其内的单个细长的、制有螺旋齿的、可绕轴线转动的螺杆组件。 而双螺杆挤压机有特殊构形的挤压筒和在其内的一对并排的、制有螺旋齿的、 可绕轴线转动的且互相介入的螺杆组件。在单螺杆或双螺杆挤压机的上游采用 预处理装置也是很常见的，其用于至少部分地烹制原物料和使其中承载淀粉的 成分糊化。通常，希望达到较高的烹制和糊化程度，因为这可降低对下游的挤 压机里的烹制要求，从而生产出质量较高的产品，并且也可增加产量。

与双螺杆挤压机相比，单螺杆挤压机不那么复杂也比较便宜。因此，诸如 某些种类的宠物和水生动物饲料的商品的生产商都倾向于采用单螺杆挤压机 系统。但单螺杆挤压机系统一直存在的一个问题是，由于饲料物料的粘稠性质 和低的粘性，进来的高度糊化的饲料物料容易使挤压机不均匀地运行而频繁地 发送喘振。高度糊化的饲料的粘性相当低，这会使饲料堵塞在螺杆组件的根部 而降低通过挤压筒向前的输送量。这种现象会因进来的饲料中含有肉类、鱼粉、 以及其它高脂肪的成分、或高淀粉含量的宠物食物而加重。对这个问题的一个 答案是降低在上游的预处理机里达到的糊化程度，但这将导致最终产品质量下 降以及生产系统产量下降。

常规的单螺杆挤压机的各个螺杆段如图9和10所示。先看图9，螺杆段 20包括中央的管状螺杆本体22和向外延伸的螺旋齿24。螺杆段20有纵向轴 线A和根圆直径RD。向外延伸的螺旋齿24有外圆周P，这样就建立了螺杆本 体22的根圆直径和外圆周P之间的螺旋齿深度FD。此外，螺旋齿24和螺杆 本体22共同限定螺旋齿24的各相邻部分之间的各表面26。各表面26包括从 外圆周P向内向本体22延伸的大体上平坦的表面部分28和30以及把表面部 分18和30连接起来的大体上平坦的中间部分32。应能看出，平坦的表面28、 30和32之间的相交处有相当尖锐的角度不连续处34和36以及第一和第二角 度α和β。在这一情况中，角度α和β是不同的，即从垂向算起，α角是30 °，而β角是15°。

图10表示出常规的单螺杆挤压机螺杆元件的另一种型式38，其类似于螺 杆段20，所以采用相同的标引数字和字符。螺杆段20和38之间的主要不同是， 在后者上，角度α和角度β是相同的，即都是从垂向算起15°。

从这两个现有技术的单螺杆挤压机的螺杆元件的构形可以看出，具有在各 螺旋齿部分之间的明显平面表面的相当深的螺旋齿和这些表面之间的不连续 处或称“角部”很容易形成物料窝藏处或称“死区”。照此，物料很容易堵塞 在各螺旋齿部分之间的区域，直至达到足以使挤压机出现“喘气”现象或称喘 振的状态。这种不稳定性是一个不可小视的问题，因为它会造成不能令人满意 的最终产品。

因此，本技术领域需要有改进的单螺杆挤压机螺杆段和螺杆组件，它们应 能处理经高度预处理的粘性相当低的进料，能够均匀地正向输送物料通过挤压 筒而不会引起喘振。

发明内容