油料擠壓膨化即是利用擠壓膨化設(shè)備將經(jīng)過破碎、軋胚或整粒油料轉(zhuǎn)變成多孔的膨化物料的過程。油料擠壓膨化主要應(yīng)用于大豆生胚的膨化浸出工藝，對菜籽生胚、棉籽生胚以及米糠的膨化浸出工藝也得到了應(yīng)用，還可對整籽油料如大豆作擠壓膨化處理以供壓榨取油之用。

擠壓膨化技術(shù)始于20世紀(jì)60年代中期的米糠擠壓膨化，70年代開始嘗試于大豆及其他油籽?，F(xiàn)在，油料擠壓膨化浸出工藝和設(shè)備的研究及應(yīng)用已取得很大進展，在國內(nèi)外油脂工業(yè)得到廣泛應(yīng)用。膨化機的型式增多，用途增加，單機產(chǎn)量提高?？梢哉f，最近20年來油脂制取工藝最大的進展就是采用了油料擠壓膨化浸出技術(shù)。

一、油料擠壓膨化的目的及意義

油料經(jīng)擠壓膨化后，膨化料粒的容重增大（較生胚增大約50%），油料細(xì)胞組織被徹底破壞，內(nèi)部具有更多的空隙度，外表面具有更多的游離油脂，粒度及機械強度增大，在浸出時溶劑對料層的滲透性大為改善（滲透速度較生胚提高約4倍），浸出速率提高，浸出時間縮短，因此可使浸出器的產(chǎn)量增加30%-50%。膨化料粒浸出后的濕粕含溶僅為生胚浸出后濕粕含溶的60%（濕粕含溶由30%降為20%），這可使?jié)衿擅撊茉O(shè)備的產(chǎn)量提高及濕粕脫溶所需的能量消耗大大降低。濕粕脫溶時的結(jié)團現(xiàn)象明顯減少，這是由于引起結(jié)團的植物蛋白在膨化過程已變性的緣故。且因為膨化顆粒的粉末度減少及豆皮已結(jié)合在膨化顆粒中，濕粕脫溶時混合蒸汽中含粕末量減少，減輕了粕末捕集的負(fù)荷。膨化料粒浸出時的溶劑比較生胚浸出時降低40%左右，約為0.65：1，這使浸出后的混合油濃度達到30%-35%，大大節(jié)省了混合油蒸發(fā)的能量消耗。且混合油中粉末度減少，減輕了混合油凈化的負(fù)荷，提高了混合油蒸發(fā)效果及浸出毛油的質(zhì)量。由于濕粕含溶的減少和混合油濃度的提高，使浸出生產(chǎn)的溶劑損耗明顯降低。膨化過程鈍化了油料中的脂肪氧化酶、磷脂酶等酶類，使浸出毛油的酸價降低、非水化磷脂含量減少，浸出毛油質(zhì)量提高。豆胚膨化浸出與生胚浸出相比浸出毛油中磷脂含量提高，非水化磷脂含量減少，毛油水化脫膠后殘磷量降低，磷脂得率提高及磷脂中卵磷脂含量提高。此外，膨化浸出工藝降低了對破碎、軋胚工序的要求，使這些設(shè)備的產(chǎn)量提高。但顆粒較大的、堅固的膨化料粒會使溶劑通過料層的速度過快，造成料粒與溶劑的接觸時間明顯縮短，因此對浸出效果產(chǎn)生不利影響。從這一點來說，擠壓膨化料粒更適用于深料層浸出器的浸出，而對淺料層浸出器的不利影響尤為顯著。生產(chǎn)中可以通過減小膨化料粒尺寸及在浸出器內(nèi)增加混合油的循環(huán)速率和循環(huán)量來克服這些不利影響。油料在擠壓膨化過程中蛋白質(zhì)變性，因此，膨化浸出不適合用作提取蛋白質(zhì)的豆粕的生產(chǎn)。          

二、油料擠壓膨化設(shè)備

油料擠壓膨化設(shè)備可以分為三種，一種是用子低含油料生胚的膨化機（SolvexExpander)，即所謂閉壁式擠壓膨化機；一種是用于高含油料生胚的膨化機(Hivex膨化機)，即所謂的開槽壁擠壓膨化機；一種是用于整粒油籽或破碎油籽的Dox膨化機。

在圓筒形機膛內(nèi)裝有一根螺旋軸，螺旋軸上的螺旋葉片間斷而不連續(xù)。固定銷深入圓筒內(nèi)壁突出至各個螺旋葉片之間的間隔之中。工作時，轉(zhuǎn)動的螺旋葉片與固定銷的聯(lián)合作用就給予物料充分的捏合。在接近進料端的機殼壁上裝有加水管，在接近出料端的機殼壁上裝有蒸汽注入管。噴射直接蒸汽（蒸汽壓力0.6-0.8MPa)的作用是增加水分并供熱使物料軟化。物料入口處有一喂料螺旋輸送機，物料出口處裝有一塊開有槽孔的模板，模板外有一個隨軸旋轉(zhuǎn)的切割器。

油料生胚由螺旋輸送機強制且均勻地喂入擠壓膨化機，在機膛內(nèi)料胚被螺旋軸向前推進的同時受到強烈的擠壓作用，使物料密度不斷增大。同時由于物料與螺旋軸和機膛內(nèi)壁的摩擦發(fā)熱作用、固定銷與螺旋葉配合形成的切割混合作用以及直接蒸汽的注入，使物料受到充分的混合、加熱、加壓、膠合、糊化作用，從而產(chǎn)生組織結(jié)構(gòu)上的變化。物料呈連續(xù)的繩條狀從膨化機末端的模板槽孔中擠出，并立即被切割器切割成尺寸一定的顆粒物料。物料在機膛內(nèi)抵達模板的時候，已處于1379kPa-4137kPa的高壓之下，物料溫度為112.80C，水分含量為10%-13%。此時內(nèi)部壓力比氣壓大13-40倍，物料被擠出膨化機的模板槽孔時，壓力瞬間從高壓轉(zhuǎn)變?yōu)槌?，壓力的突然降低，造成水分迅速地從物料組織結(jié)構(gòu)中蒸發(fā)出來，物料由此受到強烈的膨化作用，形成具有無數(shù)個微小孔道和表面裂縫的膨化料粒(collets)。膨化機內(nèi)的蒸煮條件能使油籽的蛋白質(zhì)軟化并膠凝，使蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N膠狀物質(zhì)，它能使物料顆粒結(jié)合起來，并由于膠凝化蛋白質(zhì)具有的彈性，使物料在膨化條件下形成多孔的膨化料粒。

通常所用模板的槽孔直徑為9.5mm-14.3mm。也可以根據(jù)需要更換模板，改變模板上槽孔的大小及數(shù)量。更換模板可以改變機膛內(nèi)的壓力及膨化料粒直徑，也會對設(shè)備的生產(chǎn)量產(chǎn)生影響。當(dāng)然，擠壓膨化機的生產(chǎn)量主要是由膨化機機膛直徑?jīng)Q定的。

擠壓膨化機也可裝配上錐形塞而不是模板。錐形塞與裝在擠壓機卸料處的錐形止推座配合并可進行軸向移動，通過改變圓環(huán)形出料縫隙的大小而改變膨化料粒的厚度和機膛內(nèi)的壓力。錐形塞的移動及工作時位置的固定都由液壓系統(tǒng)控制。液壓系統(tǒng)還可以使圓錐體浮動或自動調(diào)整及部分補償擠壓機內(nèi)的壓力并把錐體推向到更緊密的位置，從而保持工作時機膛內(nèi)壓力的恒定。從錐形塞排出的餅流進入大氣即膨化，形成4mm^-6mm厚的多孔餅片，餅片的組織結(jié)構(gòu)與模板排出的膨化料粒相似，只是顆粒較小且形狀不規(guī)則。應(yīng)當(dāng)注意，采用摸板不能實現(xiàn)自動調(diào)整以響應(yīng)擠壓機內(nèi)的壓力變動。

當(dāng)采用閉壁式擠壓機對高含油料生胚進行擠壓膨化時，擠壓膨化過程釋放出來的油將積聚在擠壓機內(nèi)產(chǎn)生油的緩動，干擾了操作的穩(wěn)定狀態(tài)。因此,Anderson國際有限公司研制了開槽壁擠壓膨化機（1990）。該膨化機在出料端的機殼上裝有一段有縫的排油榨籠(drainage cage)，料胚在擠壓過程中釋放出來的油可通過榨籠縫隙排出，而料胚從膨化機末端的模板槽孔或錐形卸料器擠出時被膨化，含油20%～30%的膨化料粒被送去浸出取油。

這種膨化機能用于棉籽、油菜籽、紅花籽、葵花籽、花生仁、玉米胚芽等油料生胚的膨化浸出，從而取代傳統(tǒng)的預(yù)榨浸出，簡化了高含油料的制油工藝，節(jié)省了設(shè)備投資，油脂質(zhì)量提高。如利用膨化處理油菜籽，其毛油磷脂含量為15×10-5mg/kg，游離脂肪酸含量為0.5%，葉綠素為20×10-6～25×10-5mg/kg。而采用傳統(tǒng)預(yù)榨油菜籽，其毛油磷脂含量為3×10-4-4×10-4mg/kg，游離脂肪酸含量為0.6%～0.8%，葉綠素為30×10-4一40×10-4mg/kg。盡管膨化料粒的殘油大于預(yù)榨餅，但因膨化料粒的多孔性更好，浸出速率明顯優(yōu)于預(yù)榨餅，因此并不影響浸出后粕殘油。

8英寸以上的閉壁式擠壓膨化機均可加裝榨籠（具有互換性）而變成開槽壁膨化機，互換機件只需要6-7小時。

閉壁式擠壓膨化機和開槽壁擠壓膨化機都可以裝配可調(diào)節(jié)的顆式出料器代替模板及錐形塞而成為Dox膨化機。可調(diào)節(jié)顆式出料器由一個轉(zhuǎn)動的位于軸末端的圓錐體和兩個側(cè)面安裝的不轉(zhuǎn)動（但可調(diào)節(jié)的）的顆板組成。物料經(jīng)圓錐體和顆板組成的縫隙排出時受到擠壓、剪切和膨化作用。剪切力的大小受圓錐體尖端到兩顆的接近度所影響，也受兩個顆板之間的開度所影響。

Dox膨化機的一種應(yīng)用是對大豆機榨前的處理。在大豆擠壓膨化過程中不需噴入蒸汽和水，能在低水分條件下產(chǎn)生高的剪切力來破壞油細(xì)胞，因此又被稱為干式擠壓機。破碎的或未曾破碎的油籽，可預(yù)熱也可不加預(yù)熱，在環(huán)境水分含量或10%一14%的含水量下進入擠壓機，擠壓過程磨碎了油料顆粒并使油細(xì)胞破裂，同時摩擦發(fā)熱使油料粉粒的溫度上升到121-148.9℃，油料粉粒從擠壓機排出時，受到顆式出料器高剪切力的擠壓作用，成為一種熱的、泡沫狀的、半流態(tài)的粉粒擠出物，同時水分急劇蒸發(fā)，使其含水量下降。經(jīng)這種擠壓機處理的物料不需干燥和冷卻即可送入螺旋榨油機進行壓榨取油。在膨化及送往榨機的過程中，物料含水量降至5%～6%，正好適合壓榨工序所需的條件。一臺常規(guī)的螺旋榨油機，對其螺旋軸構(gòu)造和轉(zhuǎn)速作某些改良，就能加工這樣的物料。在相同動力及壓榨到相同的殘油率的條件下，產(chǎn)量可提高約2一3倍。Anderson公司的這套系統(tǒng)為“Super Soy System”(用來處理大豆）。

Dox膨化機的另一種應(yīng)用是加注蒸汽至膨化機進行濕法膨化，以膨化機代替蒸炒鍋。這種膨化物料可送入榨油機進行壓榨取油，也可以經(jīng)預(yù)榨機或常規(guī)的膨化機處理后進行溶劑浸出取油。也可將榨籠結(jié)合在Dox膨化機中形成Dox-Hivex膨化機，在膨化過程中部分釋放出來的油通過榨籠排放出來，而含油量少的料粒可使后續(xù)設(shè)備的加工能力提高。顯然，常規(guī)的蒸炒設(shè)備不能達到這種目的。Dox膨化機在此的應(yīng)用為油籽提供了高溫瞬時的蒸煮作用，尤其對富含酶的油籽，這種處理方式通過快速（膨化時間僅20-30秒）使酶鈍化從而提高油品質(zhì)量。而常規(guī)的蒸炒鍋通常在溫度緩慢上升的情況下需要大約45分鐘蒸炒時間，這種蒸炒過程的終了才達到使酶鈍化的溫度，升溫蒸炒過程中酶已激活。同時由于料胚在蒸炒鍋內(nèi)過度的蒸炒，使部分料胚不可避免地產(chǎn)生局部過熱，降低了榨油效果及毛油質(zhì)量。

三、油料擠壓膨化浸出工藝

根據(jù)油料品種、制油工藝及膨化機型式的不同，油料擠壓膨化工藝也不同。對油料生胚的膨化，一般都需要在擠壓膨化之前對其進行水分和溫度的調(diào)節(jié)，而從膨化機排出的膨化料粒溫度和濕度都較高，且顯得松軟易碎，必須經(jīng)過干燥和冷卻才能使其溫度、水分和硬度符合溶劑浸出取油的要求。例如對低含油料大豆，生胚厚度0.3-0.5mm，經(jīng)干燥使其入機水分達10%-11%，溫度60-65℃。出膨化機料粒溫度為100-110℃，水分含量為10%一12%，經(jīng)干燥除去約2%的水分，使其含水量達8%一10%，溫度50℃左右。對高含油料棉籽，生胚厚度0.2-0.3mm，入機水分6%-8%，出機水分lO%-12%。

最先采用擠壓膨化浸出的油料是米糠，米糠含有16%-22%的油脂，且粉末度大，溶劑浸出時料層的滲透性較差，濕粕中含有的過量溶劑也難以脫溶。米糠還含有大量的脂肪酶，它很容易使米糠中的油脂分解，造成米糠油的酸價升高。米糠擠壓膨化不僅可以鈍化脂肪酶，還可以把米糠轉(zhuǎn)變成多孔的膨化狀顆粒，提高浸出生產(chǎn)效果和產(chǎn)品質(zhì)量。

舉例，國產(chǎn)油料擠壓膨化機YJP250，螺旋直徑250mm，螺桿長度3252mm，主軸轉(zhuǎn)速268r/min，膨化系數(shù)1：1.2-1.4，產(chǎn)量350-500t/24h（大豆生胚），配備動力90-110kW。Anderson國際有限公司生產(chǎn)的8英寸膨化機，轉(zhuǎn)速330r/min，產(chǎn)量為300t/24h大豆生胚），配備75馬力(HP)'，電機。目前最大產(chǎn)量的膨化機是Anderson國際有限公司生產(chǎn)的12英寸Solvex膨化機，每天可加工1700t大豆。