单螺杆挤压蒸煮机的可视化研究

作     者：夏建生 

作者单位：东北农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：申德超

授予年度：2007年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083202[工学-粮食、油脂及植物蛋白工程] 

主      题：挤压蒸煮 可视化 玉米 大米 模型 

摘      要：为了进一步了解物料在挤压蒸煮机中的变化规律，在原有剖分式单螺杆挤压蒸煮机的基础上对挤压蒸煮机机筒进行结构改进，设计制作了可视化单螺杆挤压蒸煮机，并进行了玉米和大米的可视化挤压蒸煮试验，用摄像机在线、实时拍摄了物料在整个挤压过程中的物料变化情况：物料开始以散粒体的形式输送，而后不断积聚压实成柱塞体，接着物料受热同时受到强烈的压缩、摩擦和高剪切力作用，柱塞体逐步软化变为粘性很大的熔融体，这种处于高温、高压状态的熔融体，从模孔挤出时，压力迅速降低，内部水分蒸发，使产品内部产生微孔状结构，发生膨化。 在可视化挤压蒸煮试验的基础上，试着建立物料在挤压蒸煮机中三种状态的输送模型，即散粒体输送模型、柱塞体输送模型和熔融体输送模型。 采用三因素五水平进行二次正交旋转组合试验设计，通过“急停挤压蒸煮机后迅速将挤压蒸煮机机筒拆卸，沿螺杆方向分A、B、C、D、E五段取样分析，得出沿螺杆方向上大米还原糖含量的变化规律为：A到B段增加，B到C段减少，C到D变化不大，D到E段增加。同时用Reda软件对试验数据进行图形分析，得出螺杆转速、机筒温度、物料含水率三个因素对各段大米还原糖含量的影响规律：1．螺杆转速对各段还原糖含量的影响，随转速增加B段还原糖含量含量减少;C段先减少后增加;D段减少;而E段则随转速增加而增加。2．含水率对各段还原糖含量的影响，随含水率的增加B段还原糖含量先增加而后减小;C、D段先减少后增加;E段增加。3．机筒温度对各段还原糖含量的影响，随机筒温度增加B段还原糖含量先增加后减小;C段先减少后增加;而D、E段增加。 采用三因素五水平进行二次正交旋转组合试验设计，用Reda软件对试验数据进行图形分析，得出了螺杆转速、机筒温度、物料含水率三个因素对挤压蒸煮机功率、挤压蒸煮机生产率、挤压蒸煮机模头压力和大米膨化度的影响规律：1．螺杆转速对各指标的影响，随着转速增加功率减小;生产率增加;模头压力增大;膨化度变化不大。2．含水率对各指标的影响，随含水率增加功率先增加后减小;生产率增加;模头压力减小;膨化度减小。3．机筒温度对各指标的影响，随机筒温度增加功率先先减少后增加;生产率先增加后减小;模头压力变化不大;膨化度先减小后增加。 最后，建立了符合生产实际农产品挤出过程的数学模型，更好地为挤压蒸煮系统设计和参数选择提供依据与理论基础。