壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,均可直接下載獲得文件，所見所得，電腦查看更方便。Q 197216396 或 11970985
采集葵花籽油的雙螺桿擠出機(jī)：影響螺桿配置和操作條件
P.A. Moysey,
M.R. Thompson,
MMRI/CAPPA-D, Department of Chemical Engineering, McMaster University, Hamilton, Ont., Canada L8S 4L7
Received 1 June 2006. Revised 19 March 2007. Accepted 23 March 2007. Available online 4 April 2007.
http://dx.doi.org/10.1016/j.ces.2007.03.033, How to Cite or Link Using DOI
Permissions & Reprints
摘要
本研究的目的是調(diào)查螺桿構(gòu)型的影響，螺桿元件的位置、間距可以實(shí)現(xiàn)在雙螺桿擠出機(jī)提取葵花籽油油酸，試驗(yàn)研究了雙螺桿擠出機(jī)使用co-rotating模型（Clextral公元前45,法國(guó))，通過研究溫度影響的操作條件的重要性,螺桿轉(zhuǎn)速和種子的輸入流量，對(duì)十二個(gè)螺旋剖面進(jìn)行檢查來確定一個(gè)最好的性能(油提取率、油質(zhì)量、平均停留時(shí)間以及通過熱機(jī)械應(yīng)力能量輸入)
通常來說，兩顆螺絲的位置和間距的因素影響油提取率。增加螺釘間距配置或者使用規(guī)模較小大間距螺釘可以增加油的提取率。此外，隨著溫度的升高，螺桿轉(zhuǎn)速和種子的輸入流量降低油的提取率也升高，在80°C,60轉(zhuǎn)速與24公斤/小時(shí)的工作條件下獲得較高的油提取率。而且，操作參數(shù)的影響著平均停留時(shí)間和能量輸入。當(dāng)溫度增加能量輸入和平均停留時(shí)間都會(huì)隨之增加。然而，提高螺桿轉(zhuǎn)速和種子的輸入流量意味著減少平均停留時(shí)間。操作參數(shù)對(duì)油脂質(zhì)量的影響是微乎其微的。在這些試驗(yàn)中測(cè)試中，油質(zhì)量很好。酸值低于22?mg?KOH/g 的油的磷含量很低，低于40?mg/kg。
關(guān)鍵詞：雙螺桿擠出機(jī)；向日葵油酸;油和提取。
1，引言
從種子獲取染料工業(yè)油一般采用液壓或者單一擠壓的機(jī)械擠壓方式，其次是溶劑萃取法。液壓是最有效的,但這個(gè)過程是不連續(xù)的。最近，對(duì)幾研究者的關(guān)注得到連續(xù)采油過程用擠壓膨化技術(shù)( [Vadke and Sosulski, 1988], [Isobe et al., 1992], [Clifford, 2000], [Wang and Johnson, 2001], [Crowe et al., 2001], [Singh et al., 2002]?and?[Zheng et al., 2003]). Extensive studies on extrusion processing of oilseeds using twin-screw extruder to generate oil ( [Guyomard, 1994], [Bouvier and Guyomard, 1997], [Dufaure et al., 1999a]?and?[Dufaure et al., 1999b]) and fatty acid ester (Lacaze et al., 1996) 已經(jīng)被成功實(shí)施了。
利用單螺旋桿擠出機(jī)連續(xù)提取的油籽已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，這種機(jī)器包含有一個(gè)可變螺距的單螺旋擠出桿，航道水深，在筒內(nèi)慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)。(Isobe et al., 1992).材料在單螺桿擠出機(jī)中的傳送主要取決于材料與圓桶內(nèi)表面的摩擦和螺旋傳動(dòng)螺旋曲面的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，一個(gè)主要部件總是會(huì)產(chǎn)生摩擦。這導(dǎo)致多余的摩擦熱、能耗大、油變質(zhì)。此外，如果單螺桿擠出機(jī)不進(jìn)行配置斷路器條或其他特種設(shè)備則破碎、混合將提供不足。一個(gè)雙螺旋桿擠出機(jī)因?yàn)橛懈叩膫鬏斄涂梢越鉀Q這些問題。類似于齒輪泵，在雙螺旋桿擠出機(jī)中能更好的破碎，混合。此外，雙螺旋擠出機(jī)的能量利用率更加高。( [Isobe et al., 1992]?and?[Bouvier and Guyomard, 1997]).
制備原料，例如減小種子尺寸，切成薄片，水煮及水分預(yù)處理對(duì)于提高單螺旋桿擠出機(jī)的粉碎性能都是必須的，螺紋和筒管的裝配機(jī)械設(shè)計(jì)也是很重要的。最大壓力增加，降低阻氣門的開放和單螺旋桿軸轉(zhuǎn)速，使得吞吐量和殘余油(RO)在擠壓盤上減少,(Vadke and Sosulski, 1988)，此外，當(dāng)整個(gè)種子或片在40 - 100°C范圍內(nèi)預(yù)熱，壓力和吞吐量增加和減少。按吞吐量和產(chǎn)量都達(dá)到了最大的油菜種子水分含量為5%，而隨著羅伊的持續(xù)增加，種子的水分也持續(xù)增加。海甘藍(lán)種子在單螺桿機(jī)提取油和回收泥沙的含量會(huì)增加及剩余油和壓下率下降的種子水分含量下降。(Singh et al., 2002). 亞麻籽油回收會(huì)隨著整個(gè)種子水分含量增加而增加(Zheng et al., 2003).
物理和化學(xué)中的一個(gè)步驟，雙螺桿擠出機(jī)發(fā)揮了重要作用，雙螺桿擠出機(jī)的主要應(yīng)用是廣泛存在于各種產(chǎn)品例如小吃，谷物和寵物食品的生產(chǎn)。如今，一些研究已經(jīng)擴(kuò)大了實(shí)用的雙螺桿擠出機(jī)作為反應(yīng)器進(jìn)行thermo-mechano-chemical行動(dòng)加液/固相萃取，如在半纖維素提取( [N’Diaye et al., 1996]?and?[N’Diaye and Rigal, 2000]),在一個(gè)連續(xù)的模式。雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行不同的功能和流程的能力，有良好的相關(guān)性，具有自己的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。根據(jù) Dziezak (1989)，這些優(yōu)勢(shì)包括：（一）能夠提供更好的過程控制和多功能，尤其在泵的效率方面，控制停留時(shí)間的分布和加工的均勻性。（二）在單螺桿擠出機(jī)無法處理的處理能力和專業(yè)配方。（三）靈活設(shè)計(jì)的機(jī)器，它允許自我清潔的機(jī)制和操作員配置的快速轉(zhuǎn)換，無需拆卸擠出機(jī)。
雙螺桿擠出機(jī)主要組成元素及螺絲，包括（一）大螺距螺桿重要產(chǎn)生傳送行動(dòng)，（二）monolobe槳(DM)主要是對(duì)徑向壓縮和剪切作用，（三）bilobe槳(BB)施加了一個(gè)重要的混合和剪切動(dòng)作，螺絲進(jìn)行了傳送和軸向壓縮行為，（四）扭轉(zhuǎn)螺距螺桿進(jìn)行了密集的剪切和相當(dāng)?shù)幕旌?，并結(jié)合遠(yuǎn)期螺距螺旋施加強(qiáng)大的軸向壓縮（Rigal，1996年）螺桿元件的不同特點(diǎn)，在不同的位子和間距（間距，錯(cuò)開角度，長(zhǎng)度）的安排，在擠出加工性能（產(chǎn)品轉(zhuǎn)型，停留時(shí)間分布，輸入機(jī)械能）中是確定螺桿配置的主要影響因素。( [Gogoi et al., 1996a], [Choudhury et al., 1998], [Gautam and Choudhury, 1999a]?and?[Gautam and Choudhury, 1999b]).此外，通過其配置的模塊化和螺桿輪廓，雙螺桿擠出機(jī)，使大量的基本操作，如材料運(yùn)輸，研磨/粉碎，混合，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，液 -固相萃取，固液分離，干燥，要開展在一個(gè)單一的步驟（Rigal，1996年），在傳統(tǒng)印刷機(jī)無法處理。
大量有關(guān)螺桿結(jié)構(gòu)的研究被發(fā)現(xiàn)在農(nóng)用工業(yè)領(lǐng)域，特別是，淀粉轉(zhuǎn)化。螺桿配置放置較長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)螺旋元素(Barres et al., 1990) 或從模具 (Colonna et al., 1983)增加淀粉分解。此外，該系統(tǒng)增加淀粉分解（?[Gautam and Choudhury, 1999b]）和機(jī)械能量輸入和水溶性指數(shù)（喬杜里和高，1998）觀察為混合元素遠(yuǎn)從模具，較長(zhǎng)的元素，并增加了間距元素。反向螺紋元件的企業(yè)(Choudhury et al., 1998,揉捏元素（喬杜里等人，1998年）和混合元件組合（Gogoi et al., 1996a）增加了特定的機(jī)械能，膨脹比和水溶性指標(biāo)。
在油開采的情況下，在葵花籽油產(chǎn)量顯著增加觀察扭轉(zhuǎn)螺桿元件的長(zhǎng)度和間距分別增加和減少，此外，增加monolobe槳螺釘（馬克）在模塊5只以上的過濾模塊和增加的交錯(cuò)角葉槳螺釘（BB）可以增加油的產(chǎn)量。此外，使用擠出機(jī)的連續(xù)油提取方法的調(diào)查分為兩個(gè)區(qū)域，(一)雙螺桿區(qū)，它建于兩個(gè)聯(lián)合旋轉(zhuǎn)和合作穿透螺絲。（二）雙單螺桿區(qū)，構(gòu)建了兩個(gè)通向旋轉(zhuǎn)的單螺桿，提高了整個(gè)葵花油提取率高達(dá)90%，豆餅粉中的殘余油含量低于15%(Bouvier and Guyomard, 1997)。
同樣對(duì)于螺桿的配置，原材料的準(zhǔn)備也很重要，來提高油的提取。用潮水旋轉(zhuǎn)雙螺旋擠出機(jī)提取葵花油的萃取率很低（75%），但是 ，將原材料脫皮后，萃取率可以提高到93.6%，。對(duì)于菜籽來說，油的產(chǎn)量脫皮處理的要低于從整個(gè)種子提取的(Bouvier and Guyomard, 1997)。
油產(chǎn)量上升到80%，葵花籽的溫度壓和自然含水量(Dufaure et al., 1999a).。從這些結(jié)果中，研究應(yīng)該提高油的產(chǎn)量并降低在豆餅中油的殘余量，此外，它還具有優(yōu)化操作條件和油的質(zhì)量，停留時(shí)間分布和機(jī)械能輸入。本研究旨在評(píng)估影響螺桿配置和操作參數(shù)，如溫度，螺桿轉(zhuǎn)速和輸入流量對(duì)使用雙螺桿擠出機(jī)提取葵花子油的影響。表征萃取性能觀察測(cè)定提取產(chǎn)量，質(zhì)量，平均停留時(shí)間和熱機(jī)械能量輸入。
2材料和方法
2.1材料
這些實(shí)驗(yàn)是對(duì)所有的向日葵種子，雜質(zhì)含量（3-6%），由 La Toulousaine de Cereales (France) 提供。這些種子屬于酸度為0.95%的油酸型。所有溶劑和化學(xué)分析獲得Sigma–Aldrich, Fluka, Prolabo and ICS, France的評(píng)級(jí).
在測(cè)試的第一組（螺桿配置研究）表示不潔種子干物質(zhì)含量，使用的種子含油量為44.74％（NF V03-908）。在貯存種子含水量為8.27％（NF V03-903）在第二組測(cè)試（操作條件研究），不潔油酸葵花籽油含量是干物質(zhì)的42.49％。在貯存種子含水量為7.13％。種子不脫皮剝落之前進(jìn)如雙螺旋擠出機(jī)，對(duì)油菜籽脫皮是為了達(dá)到重量要求可以迅速移動(dòng)。一般來說,歐洲工廠不對(duì)向日葵的種子進(jìn)行脫皮。種子自行脫皮就達(dá)到25%( [Isobe et al., 1992]?and?[Karleskind, 1996]).脫皮的種子被認(rèn)為是機(jī)械壓過后十分重要的固-液萃取溶劑。在這項(xiàng)研究中,只進(jìn)行機(jī)械式緊迫采油,無有機(jī)溶劑提取。
2.2雙螺桿擠出機(jī)
實(shí)驗(yàn)的對(duì)象是同向雙螺桿擠出機(jī)(Model Clextral BC 45, France)。擠出機(jī)建有7個(gè)模塊化筒，每個(gè)長(zhǎng)度200MM，和含有50MM和100MM長(zhǎng)度的螺釘?shù)牟煌p段螺桿，四個(gè)模塊被熱感應(yīng)器加熱和被冷水循環(huán)降溫，材料被給料機(jī)送入擠出機(jī)的進(jìn)氣口(type 40, Clextral, France) ，一個(gè)過濾器包含有六個(gè)1MM穿孔的半球安裝在模塊5上來過濾分離提取出來的油。此外，可以從控制面板對(duì)螺桿轉(zhuǎn)速，種子的輸入流量和機(jī)筒溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，圖1顯示雙螺桿擠出機(jī)的模塊化筒原理。
圖1顯示出模塊化管筒和雙螺桿構(gòu)型
2.3實(shí)驗(yàn)
2.3.1螺桿結(jié)構(gòu)研究
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中（圖2）對(duì)13個(gè)螺絲配置進(jìn)行了評(píng)估，第一個(gè)配置在以往的工作中取得了最佳的配置(Dufaure et al., 1999a).七個(gè)螺桿配置(型材1)把槳monolobe建造(DM)和bilobe槳(BB)元素在不同的位置。Bilobe槳(BB)坐落在從右邊模組5(過濾模塊)50和150毫米。monolobe槳（DM）定位的間距為50或100 毫米。此外，對(duì)位置和間隔的影響扭轉(zhuǎn)螺旋（參見）元素進(jìn)行了研究，通過放置一個(gè)碳元素在50和100 毫米從左側(cè)模塊5和二參看元素間距在0，50，100或150毫米從第一 參看元素。五個(gè)配置（概況8–12）制定了從5修改的立場(chǎng)，馬克元素和/或減少扭轉(zhuǎn)螺旋分子間距。馬克元素被定位在模塊2前體元素和碳元素的間距從25減少到15。
圖2 螺旋結(jié)構(gòu)提取葵花籽油
所有的配置文件，機(jī)筒溫度，螺桿轉(zhuǎn)速和輸入流量固定在80 °，60 轉(zhuǎn)和24 公斤/小時(shí)，分別。在案件檔案8，11和12，螺桿轉(zhuǎn)速是固定在100和70 轉(zhuǎn)。確保一個(gè)穩(wěn)定的流量和溫度，擠出機(jī)在運(yùn)行大約20–25 分鐘前處理實(shí)際樣品。實(shí)現(xiàn)運(yùn)行穩(wěn)定之后，采集20分鐘的濾液（其中含有雜質(zhì)）和殘?jiān)鼧悠?，用秒表?jì)量時(shí)間，對(duì)濾液和殘?jiān)M(jìn)行稱重，對(duì)濾液進(jìn)一步離心分離出雜質(zhì)。對(duì)殘?jiān)臍埩羲趾陀秃窟M(jìn)行測(cè)定，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)nf v03-903和NF v03-908，對(duì)于每一次測(cè)試，樣品也采集一次，對(duì)油提取率的計(jì)算，確定出一下幾個(gè)關(guān)系：
（1） 油殘余量 R(%)=100
（2） 濾液經(jīng)過離心分離后的油產(chǎn)量R0(%)=100
QS是進(jìn)口的種子流量（公斤/小時(shí)），QF和QC分別濾液出口流量（公斤/小時(shí)）和豆餅粉（公斤/小時(shí)）。 TS，TF和TC種子（％），濾液（％）和豆餅粉（％），分別是油含量。某些情況下，停止程序允許我們?cè)诓煌攸c(diǎn)收集材料，對(duì)螺桿通道顆粒分布分析（主要對(duì)模塊1和4），從通道內(nèi)取出一些材料，用孔徑為3,2,1和0.5的開幕篩分離所有顆粒。稱量不同直徑顆粒的質(zhì)量分布。
2.3.2操作條件研究
實(shí)驗(yàn)使用了螺桿5分3個(gè)步驟進(jìn)行，首先，實(shí)驗(yàn)選擇了不同的溫度（80-120℃），而固定了螺桿的轉(zhuǎn)速為60 rpm 及種子輸入流量為24 kg/h。這些參數(shù)選擇基于信息文獻(xiàn)報(bào)道(Dufaure et al., 1999a）。此外，還進(jìn)行了種子輸入流量為(17–49 kg/h)及螺桿轉(zhuǎn)速為(60–200 rpm)的條件的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，來確定最佳的操作條件，在這些條件下，筒壁的溫度固定在80℃，樣品的采集和測(cè)定都按以往的研究方法進(jìn)行。
2.4 油質(zhì)量分析
油的質(zhì)量參數(shù)包括（1）酸值，用重量表示為 KOH/g(標(biāo)準(zhǔn)NF T 60-204)，表示油的游離脂肪酸含量；（2）碘含量，解釋為每克油吸收碘的含量(標(biāo)準(zhǔn) AOCS-Cd 1d-92), 是用力啊衡量油的不飽和度，碘值含量越高不飽和度越高；（3）堿值，單位為 KOH/g(標(biāo)準(zhǔn) ISO 3657),是顯示油堿度的必要值；（4）磷含量，表示為每Kg油磷的含量(標(biāo)準(zhǔn) AOCS Ca 12-55)，確定磷或等效的磷脂含量的灰化油中存在的氧化鋅的分光光度法測(cè)定磷為藍(lán)色磷鉬酸絡(luò)合物，總磷脂含量由磷含量乘以30確定，此外原油的不飽和脂肪酸和維生素E的含量分別用色相色譜法(FAME method) 和和高效液相色譜法 (IUPAC 2, 432 COFRAC CM 40)測(cè)定。
2.5具體的機(jī)械能
具體的機(jī)械能 (SME)由以下公式計(jì)算：
其中P是電功率，I和SS是相應(yīng)的電氣強(qiáng)度和螺桿轉(zhuǎn)速。
2.6 停留時(shí)間分布
停留時(shí)間分布(RTD)是用一定數(shù)量(±5 g)的被食用色素染過的從擠出機(jī)入口處進(jìn)入的種子來確定。每10秒收集一次樣本（殘?jiān)蜑V液），對(duì)殘?jiān)M(jìn)行干燥(105?°C, 24?h)并用研磨機(jī)研磨，此外，樣品中的染色劑質(zhì)量用CIE L*a*b*(Minolta Seri CM-500i, Japan)方法測(cè)定，顏色測(cè)量值綠色，紅色和藍(lán)色黃色 L*, a* 和亮度b*這五個(gè)結(jié)果是連續(xù)測(cè)量的平均值。
3結(jié)果和結(jié)論
3.1螺桿結(jié)構(gòu)的影響
3.1.1油提取率
BB槳的位子及DM和CF槳之間的距離影響著油的提取率R 和 Ro (圖 3).當(dāng)以第一個(gè)反轉(zhuǎn)螺紋遠(yuǎn)離第二個(gè)是殘?jiān)挠吞崛÷蕰?huì)上升。這可以從型材3、5、8、11,和剖面0,7和9當(dāng)反向螺桿間沒有間距時(shí)看到。從型材2,5可以觀察到，當(dāng)兩CF槳保持一定距離，減小BB槳和DM槳的距離可以提高油的提取率。另一種情況下，減小BB和DM間的距離降低油的產(chǎn)量， (剖面 1 和 4, 3 和 6)，修改BB和DM德配置并沒有影響原油的產(chǎn)量(剖面 8 和 11)，相反油的產(chǎn)量降低了（剖面5和10）。
圖3 不同螺桿配置的油萃取率變化
在R0的情況下，觀察剖面4-6，可以觀察到當(dāng)BB和DM兩元素的間距減少時(shí)可以從濾液中分離出比較高的油產(chǎn)量，BB和DM配置的修改會(huì)降低油的產(chǎn)量（剖面8-11）。這些結(jié)果與殘?jiān)鼮V液，高濃度濾液及低的油產(chǎn)量有關(guān)。修改DM和BB兩元素在剖面0和兩反轉(zhuǎn)螺絲間的配置會(huì)增強(qiáng)壓縮力和減少剪切作用，對(duì)向日葵種子在模塊1-4的分布的分析表明，模塊2并沒有對(duì)向日葵種子顆粒的大小的逐步改變起到重要作用，這種現(xiàn)象表明，DM類型比BB類型更容易使之分解，因此觀察剖面9—10可以看出使用DM比BB更好的解決因剪切作用而產(chǎn)生破裂的問題，此外，DM和更長(zhǎng)的BB結(jié)合可以更強(qiáng)力的粉碎顆粒，此外，扭轉(zhuǎn)螺絲（CF）模塊6中的元素納入引起擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)，輕松地打破了剪切力。這促進(jìn)了通過纖維基質(zhì)表面對(duì)此事發(fā)表的脂滴的擴(kuò)散。
Profile
Position of BB and DM
Interval between first BB and DM (mm)
Position of CF1C
Interval between two CF1C (mm)
Particle size (mm)
Particle size distribution (%) on module
1
2
3
4
1
BB: 50, 450; DM: 200
150
CF1C: 50, 150
50
>3
89
81
43
13
2–3
11
18
20
20
1–2
–
1
24
48
0.5–1
–
–
10
17
<0.5
–
–
3
2
2
BB: 50, 450; DM: 200
150
CF1C: 100, 250
100
>3
88
83
46
3
2–3
12
16
26
28
1–2
–
1
19
45
0.5–1
–
–
7
22
<0.5
–
–
2
2
3
BB: 50, 450; DM: 200
150
CF1C: 50, 250
150
>3
85
87
43
4
2–3
15
13
21
28
1–2
–
–
24
47
0.5–1
–
–
9
20
<0.5
–
–
3
1
4
BB: 150, 450; DM: 250
100
CF1C: 50, 150
50
>3
87
85
27
2
2–3
13
15
21
14
1–2
–
–
29
41
0.5–1
–
–
16
42
<0.5
–
–
7
1
5
BB: 150, 450; DM: 250
100
CF1C: 100, 250
100
>3
91
81
33
13
2–3
9
17
22
15
1–2
–
2
27
37
0.5–1
–
–
16
33
<0.5
–
–
5
2
6
BB: 150, 450; DM: 250
100
CF1C: 50, 250
150
>3
91
84
28
4
2–3
9
15
20
16
1–2
–
1
32
36
0.5–1
–
–
17
42
<0.5
–
–
3
2
9
BB: 150, 300; DM: 400
50
CF1C: 100, 150
0
>3
87
62
14
3
2–3
12
16
16
8
1–2
1
6
14
11
0.5–1
–
12
35
74
<0.5
–
4
21
4
10
BB: 150, 300; DM: 400
50
CF1C: 100, 250
100
>3
86
63
18
6
2–3
10
18
19
7
1–2
1
6
14
11
0.5–1
4
11
34
62
<0.5
–
2
15
14
全尺寸表
3.1.2. 具體機(jī)械能（SME）
monolobe和bilobe槳元素的地點(diǎn)和被扭轉(zhuǎn)的螺絲元素間距影響了SME和強(qiáng)度(表2)。 一般趨向是更高的SME和強(qiáng)度價(jià)值，因?yàn)楸慌まD(zhuǎn)的螺絲元素未被間隔(外形7)或/并且monolobe槳元素bilobe槳元素(外形9)更加早于被找出.當(dāng)轉(zhuǎn)達(dá)或時(shí)， monolobe和bilobe槳元素的其外地點(diǎn)和被扭轉(zhuǎn)的螺絲元素間距影響了SME和強(qiáng)度，進(jìn)步地增加的SME輸入和強(qiáng)度/并且被扭轉(zhuǎn)的螺絲元素有一個(gè)更小的瀝青螺絲(外形8， 11和12)。 在另一個(gè)案件(外形1-6和10)， B到B、DM和锎元素的配置的修改相當(dāng)影響SME和強(qiáng)度。 最大具體機(jī)械能189 Wh/公斤得到了在外形之下與100毫米的間距二被扭轉(zhuǎn)的螺絲元素和螺絲瀝青15毫米(外形11)。
表 2。有關(guān)不同螺釘配置的抽取參數(shù)的表現(xiàn)
Profile
Filtrate
Cake meal
Intensity (A)a
SME (Wh/kg)
Flow rate (kg/h)
Foot content (%)
Acid value
Flow rate (kg/h)
Residual oil content (%)
Moisture content (%)
0
5.66
11
1.49
17.10
23.79
7.55
–
–
1
6.03
13
1.34
17.79
20.44
8.40
51/55
96.67
2
6.26
7
1.64
17.49
20.84
8.14
50/55
97.88
3
6.15
6
1.66
17.22
19.53
8.41
50/55
93.37
4
6.15
7
1.74
17.36
20.62
7.43
51/56
103.45
5
6.60
8
1.31
17.22
19.65
7.92
57/60
108.32
6
6.21
7
1.69
17.46
21.07
7.94
50/55
101.24
7
6.43
22
1.49
17.57
21.13
8.19
60/64
122.90
8
7.29
36
1.52
16.66
20.74
8.74
55/57
164.58
9
6.91
31
1.36
17.55
24.05
8.24
67/71
122.22
10
6.73
25
1.39
17.65
23.05
8.30
58/62
102.99
11
7.63
39
1.52
16.66
20.41
8.66
60/66
188.89
12
6.01
22
1.48
17.92
22.22
8.70
67/72
168.70
電流（A）的要求，以確保電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和物質(zhì)的傳送。
全表
對(duì)SME螺桿配置，具有良好的填充度與相關(guān)性。扭轉(zhuǎn)螺絲，的monolobe和bilobe槳元素，在他們的能力，增加填充的程度，并產(chǎn)生背壓時(shí)放在一個(gè)螺絲釘?shù)奈募煌南M(fèi)flow-restricting/power元素。扭轉(zhuǎn)螺紋元件是一個(gè)更強(qiáng)大的流量限制元素相比，DM和BB的元素。最強(qiáng)的流量限制，Choudhury and Gautam (1998)，BB，DM及比照元素相結(jié)合進(jìn)行。更嚴(yán)重的螺桿配置，更大的是填充的程度。這是因?yàn)樾枰粋€(gè)較長(zhǎng)的填充長(zhǎng)度建立跨螺絲元素的物質(zhì)流的壓力，具有較高的流量限制的能力。兩個(gè)制約因素之間的間距增加材料填充的長(zhǎng)度，因此SME。這是由于區(qū)域中的高材料的粘性材料遇到第一個(gè)流量限制元上升到更高的填充體積Choudhury and Gautam (1998)。
3.1.3。提取的性能和質(zhì)量
結(jié)果表明，螺桿配置的修改影響提取參數(shù)的性能，特別是濾液（表2）腳的內(nèi)容。較小的腳含量下獲得剖面0-6相比型材7-12。濾液以及強(qiáng)度的腳含量增加時(shí)，反轉(zhuǎn)的螺桿元件沒有間隔（型材7和9），或有一個(gè)較小的螺距螺桿（型材8，11和12）或/和DM元素均位于前至BB元素（資料10）。另一個(gè)萃取參數(shù)，如流量過濾和豆餅粉，是不是一個(gè)螺絲配置的功能。這些參數(shù)相對(duì)發(fā)達(dá)的螺桿配置，除了用于小螺距螺旋（8和11型材）型材。所有的配置文件，提取的油有良好的質(zhì)量，因?yàn)樾∮?毫克KOH /克油的酸價(jià)保持在穩(wěn)定的。螺桿配置的修改，一般不影響油品質(zhì)量，型材0和5（表3）觀察。這兩個(gè)剖面的原油質(zhì)量顯然是可以接受的。碘和皂化值，以及酸價(jià)，是可以容忍的。此外，提取的油是豐富的α-生育酚和油酸。此外，它有非常差的磷含量。這些條件有利于提高油的穩(wěn)定和促進(jìn)煉油過程。
表3，型材0和5的原油質(zhì)量
Parameter quality
Profile 0
Profile 5
Acid value (mg?KOH/g of oil)
1.49
1.31
Iodine value (g?iodine/100?g of oil)
82.84
82.44
Saponification value (mg?KOH/g of oil)
202.3
214.8
Phosphorus content (mg/kg)
20.10?±?0.82
16.91?±?0.89
Phospholipids content (mg/kg)
603.01?±?24.64
507.25?±?26.72
Tocopherol content (μg/g)
?α-Tocopherol
721.35
956.52
?β-Tocopherol
20.07
26.20
?γ-Tocopherol
3.41
5.10
Fatty acid content (%)
?Myristic acid (C14:0)
0.04
0.00
?Palmitic acid (C16:0)
3.07
3.53
?Stearic acid (C18:0)
3.74
3.61
?Oleic acid (C18:1)
85.42
84.99
?Linoleic acid (C18:2)
5.42
5.68
?Linolenic acid (C18:3)
0.02
0.00
?Arachidic acid (C20:0)
0.29
0.30
?Eicosenoic acid (C20:1)
0.11
0.17
?Behenic acid (C22:0)
1.50
1.29
?Lignoceric acid (C24:0)
0.39
0.42
全表
所有測(cè)試配置的豆餅粉質(zhì)量不好。水分和殘余油含量高，干物質(zhì)的7％和19％以上，分別為。獲得殘油含量較高，特別是當(dāng)逆轉(zhuǎn)的螺桿元件位于無間隔，觀察型材0和9。然而，修改螺桿配置沒有改善的豆餅粉質(zhì)量。
最后，根據(jù)油提取率R和RO，具體能源機(jī)械和油品質(zhì)量，高油提取的性能獲得了5使用配置文件進(jìn)行操作時(shí)。在這項(xiàng)研究中，配置文件5，從而更好地螺桿配置，以實(shí)現(xiàn)雙螺桿擠出機(jī)的類型clextral45油酸葵花籽油提取。
3.2。操作條件對(duì)萃取的影響性能
3.2.1溫度效應(yīng)
結(jié)果表明，基于豆餅粉（R）殘油含量的采油產(chǎn)量下降槍管溫度升高時(shí)，雖然有一個(gè)略有增加豆餅粉的平均停留時(shí)間（圖4）和能源輸入，特別是熱能（見）（見表4）。此外，高溫在石油開采中的應(yīng)用提高了剩余油的豆餅粉含量（見表4）。這個(gè)條件便利，以減少石油開采產(chǎn)量。油萃取率（RO）的基礎(chǔ)上，濾液油含量增加時(shí)，料筒溫度上升，在濾液的平均停留時(shí)間略有下降，和濾液腳的內(nèi)容。
圖4，溫度的影響，對(duì)油開采產(chǎn)量和平均停留時(shí)間（SS = 60轉(zhuǎn); QS = 24公斤/小時(shí)）。
查看縮略圖圖像
表4.在不同操作條件下或得的性能參數(shù)
Operating condition
Filtrate
Cake meal
Intensity (A)
SEE (Wh/kg)
SME (Wh/kg)
Ss (rpm)
Qs (kg/h)
T (°C)
Flow rate (kg/h)
Foot content (%)
Flow rate (kg/h)
Residual oil content (%)
Moisture content (%)
60
17
80
3.84
14
11.24
22.23
9.07
37/39
35.97
99.52
60
24
80
6.08
17
17.50
21.34
9.25
53/55
10.49
91.72
60
29
80
o.p.
o.p.
o.p.
o.p.
o.p.
o.p.
o.p.
o.p.
60
24
100
5.99
13
17.48
21.50
7.99
50/56
99.44
92.28
60
24
120
5.96
10
17.12
23.47
3.65
58/63
102.26
107.60
100
24
80
5.26
14
18.90
25.74
8.27
33/35
12.72
95.61
100
29
80
6.56
23
23.53
26.45
7.99
40/41
32.34
101.48
100
48
80
9.46
33
36.81
29.47
8.03
53/55
10.13
81.25
150
24
80
5.22
14
18.76
25.66
8.49
33/34
15.66
139.80
150
48
80
n.f.
n.f.
n.f.
n.f.
n.f.
n.f.
n.f.
n.f.
200
24
80
3.54
17
18.88
27.50
7.20
30/31
8.51
188.94
SS，螺桿旋轉(zhuǎn)速度; QS，種子輸入流量; T，料筒溫度; OP，允許任何操作; NF，沒有過濾的。
溫度對(duì)居住的時(shí)間和精力投入的影響具有顯著相關(guān)性與材料的粘度和填充度(Gautam and Choudhury, 1999b)。填充度較高時(shí)，得到的材料跨越限制要素的流動(dòng)是比較粘稠，因此停留時(shí)間和能源的輸入溫度降低時(shí)會(huì)增加。然而，相反的現(xiàn)象，在這項(xiàng)研究中觀察到。
使用高溫油表達(dá)有幾個(gè)有利的影響，油的流動(dòng)性增加額外的脂肪細(xì)胞凝血和種子蛋白組分（karleskind，1996年）的墻壁打破，因此，脂滴釋放很容易通過向纖維矩陣表面的問題。另一方面，這種操作殘油含量增加豆餅粉，由于降低種子的可塑性（wiesenborn等，2001）。在這項(xiàng)研究中，豆餅粉的殘油含量保持穩(wěn)定，在料筒溫度提高到100°C，但進(jìn)一步提高到關(guān)系在23％以上的殘油含量，干物質(zhì)增加。此外，豆餅粉的水分含量降低料筒溫度上升時(shí)，因此，這種材料的可塑性下降。
3.2.2螺桿的轉(zhuǎn)速和種子的輸入流量的影響。
通過雙螺桿擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速減少增加的平均停留時(shí)間的問題，然后增加油提取率R和RO（圖5）。在此條件下，輸入的能量逐步下降，由于在盛大的機(jī)械能輸入（表4）減少。一些報(bào)紙報(bào)道，螺桿轉(zhuǎn)速恒定在飼料中流量的增加，造成停留時(shí)間的減少（[巴雷斯等人，1990年] [恩迪亞耶和rigal，2000]），這降低了物質(zhì)轉(zhuǎn)化的水平。圖6顯示的平均停留時(shí)間和油提取率與種子的輸入流量，在良好的協(xié)議的變陣。油萃取率（R和RO）和問題的平均停留時(shí)間的增加，當(dāng)種子輸入流量下降（螺桿轉(zhuǎn)速為100 rpm的情況下）。然而，進(jìn)一步減少不增加石油開采產(chǎn)量，雖然有問題的平均停留時(shí)間的增加（在螺桿轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)的情況下）。這兩種情況下，在特定的機(jī)械能（SME）下降，隨著種子輸入流量（見表4）。
圖5，螺桿轉(zhuǎn)速的影響，對(duì)石油開采產(chǎn)量和平均停留時(shí)間（T = 80°C; QS = 24公斤/小時(shí)）。
查看縮略圖圖像
圖6。種子輸入流量和油提取率的影響平均停留時(shí)間（T = 80°C）。
油提取率（R）作為一種特定的機(jī)械能的功能繪圖顯示了兩個(gè)作業(yè)區(qū)，允許葵花籽油采用雙螺桿擠出機(jī)（圖7）的表達(dá)。高油提取率下獲得SME，從100到140瓦時(shí)/千克。的條件下獲得80°C，24公斤/小時(shí)和100-150 RPM。低于100瓦時(shí)/公斤，油的提取率可提高螺桿轉(zhuǎn)速下降和種子輸入流量保持不變。種子輸入流量的進(jìn)一步增加并沒有提高石油產(chǎn)量，相反石油產(chǎn)量下降。
圖7。油提取率作為具體的機(jī)械能的功能（R）（T = 80°C）。
查看縮略圖圖像
濾液和豆餅粉的流量增加時(shí)，種子輸入流量增加，其次是在濾液和豆餅粉的殘余油含量（見表4）腳含量的增加。在擴(kuò)大流量和豆餅粉殘油含量觀察時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)速的增加。然而，在擴(kuò)大螺桿轉(zhuǎn)速降低濾液流量。進(jìn)給率和螺桿轉(zhuǎn)速?zèng)]有豆餅粉含水量大的影響。這個(gè)參數(shù)是隨進(jìn)給速度保持穩(wěn)定，但它微跌當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速的增加
降低螺桿轉(zhuǎn)速和種子引起螺桿灌裝，這導(dǎo)致在強(qiáng)度大擴(kuò)張程度較高的輸入流率的增加。當(dāng)這些操作系統(tǒng)的因素進(jìn)行了進(jìn)一步修改，扭矩超過強(qiáng)度極限。堵塞擠出前達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并沒有收集樣品，作為觀察到，當(dāng)它被運(yùn)行在80°C，60 rpm和29公斤/小時(shí)。因此建議低螺桿轉(zhuǎn)速低進(jìn)料流率的運(yùn)作。
3.3操作條件對(duì)油品質(zhì)的影響
所有測(cè)試條件下，提煉出的油的質(zhì)量感到滿意（見表5）。小于2毫克KOH /克油，酸價(jià)保持穩(wěn)定。碘和皂化值是可以容忍的。磷的含量是非常差，低于40毫克/千克。此外，提取的油是富含α-生育酚，油酸，并觀察到較高的溫度和螺桿轉(zhuǎn)速更豐富的α-生育酚（表6）。相對(duì)的經(jīng)營(yíng)狀況并沒有影響油酸含量。
表5，操作條件對(duì)原油的影響
Operating condition
Acid value (mg?KOH/g of oil)
Iodine value (g?iodine/100?g of oil)
Saponification value (mg?KOH/g of oil)
Phosphorus content (mg/kg)
Ss (rpm)
Qs (kg/h)
T (°C)
60
17
80
1.49
82.85
–
25.18?±?0.42
60
24
80
1.49
84.19
168.3
15.81?±?0.83
60
29
80
o.p.
o.p.
o.p.
o.p.
60
24
100
1.57
82.15
166.7
24.27?±?0.26
60
24
120
1.54
82.97
164.5
38.56?±?0.09
100
24
80
1.69
84.13
188.8
24.75?±?0.99
100
29
80
1.58
84.93
160.8
34.01?±?0.41
100
48
80
1.44
84.49
161.0
16.22?±?0.51
150
24
80
1.69
82.11
178.8
24.44?±?1.71
150
48
80
n.f.
n.f.
n.f.
n.f.
200
24
80
1.74
83.02
137.9
23.81?±?1.97
表6。脂肪酸組成與維生素E含量對(duì)原油的影響
Operating condition
Fatty acid (%)
Tocopherol content (μg/g)
Ss (rpm)
Qs (kg/h)
T (°C)
C14:0
C16:0
C18:0
C18:1
C18:2
C20:0
C20:1
C22:0
C24:0
α
β
γ
60
17
80
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
60
24
80
0.00
3.81
3.66
85.58
5.14
0.23
0.20
1.09
0.29
710.8
19.3
3.5
60
29
80
o.p.
o.p.
o.p.
o.p.
o.p.
o.p.
o.p.
o.p.
o.p.
o.p.
o.p.
o.p.
60
24
100
0.00
3.87
3.62
85.38
5.08
0.32
0.21
1.19
0.34
760.9
20.5
3.7
60
24
120
0.00
3.80
3.65
85.30
5.21
0.23
0.31
1.10
0.39
818.6
23.0
4.2
100
24
80
0.05
3.63
3.68
85.68
5.13
0.24
0.10
1.18
0.30
793.1
21.5
4.1
100
29
80
0.00
3.30
3.70
86.36
5.09
0.22
0.00
1.32
0.00
–
–
–
100
48
80
0.00
3.65
3.57
86.83
4.86
0.26
0.00
0.83
0.00
–
–
–
150
24
80
0.00
3.43
3.62
85.58
3.15
0.31
0.19
1.35
0.36
–
–
–
150
48
80
n.f.
n.f.
n.f.
n.f.
n.f.
n.f.
n.f.
n.f.
n.f.
n.f.
n.f.
n.f.
200
24
80
0.05
3.70
3.71
85.54
5.13
0.23
0.09
1.29
0.26
–
–
–
相比磷含量，主要是隨溫度的變化，酸、 碘、 皂化值與運(yùn)行條件的變化是顯然不太重要。當(dāng)每桶溫度上升時(shí)，將增加磷的含量。每桶溫度的升高促進(jìn)更有效的干燥的種子，它的動(dòng)機(jī)更高效破碎的種子由于減少了彈性。這種激烈的破碎打破細(xì)胞壁，會(huì)導(dǎo)致更有效的 co-extraction 的膜磷脂中，據(jù)報(bào)道由 Dufaure 等人 （1999a）。高磷含量太高的螺桿轉(zhuǎn)速下觀察到，進(jìn)給速度。
4.結(jié)論
螺桿配置和運(yùn)行條件發(fā)揮重要作用，期間的葵花籽油雙螺桿表達(dá)影響油提取率、 輸入的能量和物質(zhì)的停留時(shí)間。油提取率和特定的機(jī)械能人最高的因?yàn)榉吹穆輻U元素感動(dòng)與增加間距元素之間或 / 和小攤位螺釘。每桶溫度、 螺桿旋轉(zhuǎn)速度和種子輸入流率下跌被觀察油提取產(chǎn)量增加了系統(tǒng)。能源投入增加時(shí)每桶溫度和螺旋旋轉(zhuǎn)速度增加，但通過擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速和進(jìn)給的輸入的速度下降時(shí)增加物質(zhì)的停留時(shí)間。此外，雙螺桿過程中不同的螺桿配置和運(yùn)行條件會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生好的油品質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
Barres et al., 1990
C. Barres, B. Vergnes, J. Tayeb, D. Valle
Transformation of wheat flour by extrusion cooking: influence of screw configuration and operating conditions
J. Cereal Chem., 67 (1990), pp. 427–433
Bouvier and Guyomard, 1997
Bouvier, J.M., Guyomard, P., 1997. Method and installation for continuous extraction of a liquid contained in a raw material. PCT/FR97/00696.
Choudhury and Gautam, 1998
G.S. Choudhury, A. Gautam
Comparative study of mixing elements during twin- screw extrusion of rice flour
Food Res. Int., 31 (1998), pp. 7–17
Article | PDF (649 K) |
View Record in Scopus
| Cited By in Scopus (15)
Choudhury et al., 1998
G.S. Choudhury, B.K. Gogoi, A.J. Oswalt
Twin-screw extrusion pink salmon muscle and rice flour blends: effects of kneading elements
J. Aquat. Food Prod. Technol., 7 (1998), pp. 69–91
View Record in Scopus
|
Full Text via CrossRef
| Cited By in Scopus (12)
Clifford, 2000
Clifford, A.A., 2000. Gas assisted press extraction of oil. GB2343898A.
Colonna et al., 1983
P. Colonna, J.P. Melcion, B. Vergnes, C. Mercier
Flow, mixing and residence time distribution of maize starch within a twin-screw extruder with a longitudinally-split barrel
J. Cereal Sci., 1 (1983), pp. 115–125
Article | PDF (1777 K)
Crowe et al., 2001
T.W. Crowe, L.A. Johnson, T. Wang
Characterization of extruded-expelled soybean flours
J. Am. Oil Chem. Soc., 78 (2001), pp. 775–779
View Record in Scopus
|
Full Text via CrossRef
| Cited By in Scopus (7)
Dufaure et al., 1999a
C. Dufaure, J. Leyris, L. Rigal, Z. Mouloungui
A twin-screw extruder for oil extraction. I. Direct expression of oleic sunflower seeds
J. Am. Oil Chem. Soc., 76 (1999), pp. 1073–1079
View Record in Scopus
| Cited By in Scopus (17)
Dufaure et al., 1999b
C. Dufaure, Z. Mouloungui, L. Rigal
A twin-screw extruder for oil extraction. II. Alcohol extraction of oleic sunflower seeds
J. Am. Oil Chem. Soc., 76 (1999), pp. 1073–1079
View Record in Scopus
Dziezak, 1989
J.D. Dziezak
Single- and twin-screw extruders in food processing
Food Technol. (1989), pp. 164–174
Gautam and Choudhury, 1999a
A. Gautam, G.S. Choudhury
Screw configuration effect on starch breakdown during twin-screw extrusion of rice flour
J. Food Process. Preserv., 23 (1999), pp. 355–375
View Record in Scopus
|
Full Text via CrossRef
| Cited By in Scopus (10)
Gautam and Choudhury, 1999b
A. Gautam, G.S. Choudhury
Screw configuration effect on residence time distribution and mixing in twin-screw extruder during extrusion of rice flour
J. Food Process. Eng., 22 (1999), pp. 263–285
View Record in Scopus
|
Full Text via CrossRef
| Cited By in Scopus (13)
Gogoi et al., 1996a
B.K. Gogoi, G.S. Choudhury, A.J. Oswalt
Effects of location and spacing of reversed screw and kneading element combination during twin-screw extrusion of starchy and proteinaceius blends
Food Res. Int., 29 (1996), pp. 505–512
Article | PDF (974 K) |
View Record in Scopus
| Cited By in Scopus (17)
Gogoi et al., 1996b
B.K. Gogoi, A.J. Oswalt, G.S. Choudhury
Reversed screw and kneading elements and feed composition effects during twin-screw extrusion of rice flour and fish muscle blends
J. Food Sci., 61 (1996), pp. 590–595
View Record in