一、工作原理

螺旋榨油機(jī)的工作原理，概括地說，是由于旋轉(zhuǎn)著的螺旋軸在榨膛內(nèi)的推進(jìn)作用，使榨料連續(xù)地向前推進(jìn)。在此過程中，由于榨螺螺距逐漸縮小，榨螺螺紋寬度逐漸增大，榨螺根圓直徑逐漸增大，使榨膛空間逐漸變小，榨料在榨膛內(nèi)受到壓縮而產(chǎn)生強(qiáng)大的擠壓力。這樣，油脂便從榨籠的縫隙中流出，固體物料被壓制成餅塊從螺旋軸末端不斷排出。

榨料在壓榨過程中，受到的擠壓力來源于壓縮力、出餅阻力和摩擦阻力。

1.壓縮力

料胚進(jìn)入榨機(jī)后，首先受到喂料螺旋垂直向下的壓力，被強(qiáng)迫壓入榨膛。物料在榨膛內(nèi)由旋轉(zhuǎn)著的榨螺向前推進(jìn)。在推進(jìn)的過程中，物料受到壓縮的根本原因在于以下兩個(gè)方面:

(1)榨螺方面。榨螺順推料方向螺距逐漸縮小，螺紋寬度逐漸增大，根圓直徑逐漸增大。

(2)榨膛方面。榨膛內(nèi)徑順推料方向變小(ZX·10型榨油機(jī)不具備此結(jié)構(gòu)特點(diǎn))。

榨料在幾種國(guó)產(chǎn)螺旋榨油機(jī)榨膛內(nèi)所經(jīng)受的壓縮過程，通常是由兩級(jí)壓榨實(shí)現(xiàn)的。

第一級(jí)壓榨，榨料進(jìn)入榨膛后，由于榨膛空間逐漸縮小而受到壓縮，排出大部分油脂。此時(shí)榨料的結(jié)構(gòu)已比較緊密，隨著榨螺的推送，進(jìn)入第二級(jí)壓榨。

第二級(jí)壓榨，榨料剛進(jìn)入此級(jí)壓榨時(shí)，由于榨膛空間突然增大，使原來較緊密的榨料得到一個(gè)疏松機(jī)會(huì)，結(jié)構(gòu)受到調(diào)整，油路得到疏通。接著，榨料隨榨螺繼續(xù)被推進(jìn)，推進(jìn)中，榨膛空間已較第一級(jí)壓榨時(shí)更小，使榨料受到更加劇烈的壓榨，以盡可能多地?cái)D壓出油脂。最后榨料從環(huán)形出餅縫隙擠出，成為餅塊，從而完成第二級(jí)壓榨。

2.出餅阻力

出餅端部的環(huán)形出餅縫隙是由螺旋軸上的抵餅圈(ZX·10型榨油機(jī))或短套筒(ZX·18型榨油機(jī))和嵌合在機(jī)架上的出餅圈套合構(gòu)成的。其縫隙大小可以調(diào)節(jié)，從而控制排出的餅達(dá)到要求的厚度。出餅厚薄直接影響到料胚在榨膛內(nèi)受到的阻力大小。當(dāng)出餅縫隙調(diào)大時(shí)，餅的厚度大，排量多，容易排出，此時(shí)榨料在榨膛內(nèi)受到的阻力會(huì)小些；當(dāng)出餅縫隙調(diào)小時(shí)，餅的厚度薄，排量小，此時(shí)榨料受到的阻力就要大些。所以，在壓榨過程中，為了取得好的工藝效果，應(yīng)使榨料在榨膛內(nèi)保持一定的壓力，以保證料胚內(nèi)的油脂盡可能多地壓榨出來，這就要求掌握控制好出餅厚度。

3.摩擦阻力

料胚在榨膛內(nèi)的運(yùn)動(dòng)有軸向移動(dòng)和徑向移動(dòng)，這些移動(dòng)均為不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。這些不規(guī)則運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生多種摩擦阻力，包括料胚與榨條、榨圈，料胚與榨螺，料胚與料胚之間產(chǎn)生的摩擦阻力。這些摩擦阻力中，前一種摩擦阻力最大，因?yàn)檎l有棱角，榨圈內(nèi)腔有徑向齒狀溝槽。其次是第二種摩擦阻力，盡管榨螺螺紋是光滑的，但它在旋轉(zhuǎn)中推進(jìn)榨料，因而其摩擦阻力也不小。后一種是料胚相互之間的摩擦阻力，它是由于料胚自身運(yùn)動(dòng)的不規(guī)則性產(chǎn)生的。以上這些摩擦阻力的最大作用是使榨料在榨膛內(nèi)建立起足夠的壓力，同時(shí)對(duì)于不斷地打開料胚之間的油路具有一定的好處。再者由于摩擦生熱，使榨料溫度進(jìn)一步升高，從而進(jìn)一步促進(jìn)料胚中的蛋白質(zhì)變性，細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞，可塑性增大，油脂粘度降低，也有利于壓榨出油。

關(guān)于榨膛內(nèi)的壓力，據(jù)有關(guān)機(jī)型的實(shí)測(cè)計(jì)算資料記載，ZX·10型榨油機(jī)一次壓榨時(shí)達(dá)24.5—43.8MPa，ZX·18型榨油機(jī)一次壓榨時(shí)達(dá)24.0MPa，ZY·24型預(yù)榨機(jī)預(yù)榨時(shí)達(dá)19.1MPa。

二、基本概念

1.榨膛的壓縮曲線

在螺旋榨油機(jī)榨膛內(nèi)，榨料進(jìn)入進(jìn)料段后，由于榨螺螺紋寬度逐節(jié)增加，螺距縮小，根圓直徑增粗等原因，使物料在隨榨螺旋轉(zhuǎn)而被推進(jìn)的過程中受到壓縮。在榨膛內(nèi)，其被壓縮程度隨著物料的推進(jìn)而發(fā)生變化。把榨料在榨膛內(nèi)被推進(jìn)過程中的壓縮程度的變化情況描繪成圖象就叫榨膛的壓縮曲線。

榨料的壓縮過程分為三段，分析如下:

(1)進(jìn)料段。榨料在進(jìn)料段開始被擠緊，排出空氣和水分，發(fā)生塑性變形并開始出油。因而在榨籠前段可看到少量的油滴，且有氣泡。

(2)壓榨段。壓榨段的榨膛空間迅速有規(guī)律地縮小，榨料受到強(qiáng)烈壓榨，料粒間開始結(jié)合，形成連續(xù)的多孔物并大量排出油脂。在此過程申，物料在被壓縮的同時(shí)還受到各種摩擦。具體地說，因榨螺螺旋中斷，榨膛阻刀、榨條棱角的剪切作用而引起料位的位移、斷裂混合等現(xiàn)象，使油路不斷被打開，所以能迅速充分地排出油脂。

(3)成餅段。榨料在成餅段已形成瓦塊狀餅，幾乎呈整體式推進(jìn)，因而也有較大的軸向壓縮阻力。這時(shí)瓦塊餅的可壓縮性已經(jīng)不大，但需保持較高的壓力，使油瀝干，而且該過程應(yīng)延長(zhǎng)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，并減小軸向阻力(此處榨螺的幾何尺寸已變化不大)。如果認(rèn)為這時(shí)油已壓凈，從而放松壓力，那么熱餅就會(huì)膨脹疏松反而吸油，對(duì)壓榨不利。最后排出的餅塊一般由于彈性或膨脹作用會(huì)有所膨大。

2.壓縮比和總壓縮比

(1)榨螺的空余體積。榨螺的空余體積是指榨膛內(nèi)每一導(dǎo)程(螺距)榨螺所包容的空間體積。

(2)壓縮比。壓縮比是指相鄰兩導(dǎo)程榨螺前后對(duì)應(yīng)的空余體積之比。

(3)總壓縮比。入料第一導(dǎo)程與出餅端的最后一個(gè)導(dǎo)程的空余體積之比為總壓縮比。

ZX·10型榨油機(jī)第一級(jí)壓榨的壓縮比為5.98，總壓縮比為16.90；ZX·18型榨油機(jī)的總壓縮比為12.10；ZY·24型預(yù)榨機(jī)，一般設(shè)計(jì)配有兩套榨螺，用于預(yù)榨中等含油率油料者，其，總壓縮比為9.60；用于預(yù)榨高含油率油料者，其總壓縮比為11.50。

壓縮比的意義在于表明榨膛空間的幾何特性。它與不同油料的壓榨進(jìn)程關(guān)系極大。通常對(duì)于含油率高低不同的油料，壓榨時(shí)應(yīng)選擇適宜壓縮比的榨螺。

對(duì)含油率高的科胚，入榨前段的壓縮比要大些才好。如果本段壓縮比太小，壓力不足，會(huì)使出油位置推后，而瀝干段減少；對(duì)于含油率低的料胚，入榨前段的壓縮比要小些才好。如果本段壓縮比太大，就會(huì)造成餅塊形成過早，而使一部分油被封閉在餅塊內(nèi)，使其不能順利地排出?？傊鶕?jù)不同的油料，選擇不同的壓縮比，才會(huì)有好的壓榨效果，也才不致使餅的殘油率太高。

可見，壓榨每一種油料，按理都應(yīng)配一套符合壓縮比要求的榨螺，但現(xiàn)有榨油機(jī)一般都只配有一套榨螺。鑒此，在實(shí)踐中可以新舊榨螺兼用。

榨料的實(shí)際壓縮比與理論壓縮比相比，要小一些(因榨料有彈性變形、“回料”等因素)。一般理論壓縮比與實(shí)際壓縮比的比值為1.5-4.5，ZX·18型榨油機(jī)的實(shí)際壓縮比為3.11-4.00，ZY·24型預(yù)榨機(jī)的實(shí)際壓縮比為2.18-2.96。

三、影響螺旋榨油機(jī)榨油的因素

影響螺旋榨油機(jī)榨油效果的因素很多，歸納起來，主要包括料胚的預(yù)處理質(zhì)量和壓榨工藝條件兩個(gè)方面:

對(duì)于料胚的預(yù)處理，前面已逐個(gè)工序作了具體敘述。料胚通過預(yù)處理后得到熟胚，要使其自身結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)達(dá)到入榨要求，并使之具有適宜的可塑性和抗壓力，從而滿足壓榨時(shí)對(duì)料胚的質(zhì)量要求。影響料胚預(yù)處理質(zhì)量的主要因素是料胚的水分和溫度。溫度和水分對(duì)料胚質(zhì)量的影響在蒸炒一章中己經(jīng)做了詳細(xì)的介紹，在此不再贅述。

壓榨工藝條件則包括壓榨過程中的榨膛壓力、出餅厚薄、榨機(jī)的壓縮比、壓榨時(shí)間、榨膛溫度以及壓榨過程中榨料性質(zhì)的變化等。

以下逐點(diǎn)進(jìn)行討論:

(一)榨膛壓力對(duì)出油率的影響

影響榨油機(jī)榨膛壓力的因素有:榨膛的機(jī)械結(jié)構(gòu)、出餅厚度、螺旋軸的轉(zhuǎn)速、流油縫隙、榨油機(jī)的使用程度、入榨料胚的預(yù)處理質(zhì)量、進(jìn)料量多少等。對(duì)于同一臺(tái)榨油機(jī)壓榨同一種油料，且進(jìn)料量相同時(shí)，榨膛壓力主要與出餅厚度和螺旋軸轉(zhuǎn)速有關(guān)。

在正常情況下，榨油機(jī)榨膛壓力與出餅厚度成反比；電流強(qiáng)度(反映膛壓劃、)與螺旋軸轉(zhuǎn)速近似成正比。一般來說，榨膛壓力越大，出油率越高。

榨油機(jī)榨膛壓力大小是通過電流表讀數(shù)大小來反映的，讀數(shù)大時(shí)，壓力大；讀數(shù)小晰力?。浑娏鞑▌?dòng)時(shí)，壓力不穩(wěn)定。當(dāng)電流強(qiáng)度穩(wěn)定時(shí)，榨機(jī)正常工作，一般這時(shí)的出油情況良好。ZX·10型榨油機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的電流強(qiáng)度為10-12A。ZX·18型榨油機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的電流強(qiáng)度為25—28A，最低＞20A，最高＜30A。ZY·24型預(yù)榨機(jī)為55A左右。

(二)出餅厚度對(duì)出油率的影響

出餅厚度越小，出油率越高。

(三)壓縮比對(duì)出油率的影響

我們知道，壓縮比和總壓縮比是反映榨機(jī)榨膛幾何特性的概念。ZX·l0型榨油機(jī)第一級(jí)壓榨的壓縮比為5.98，總壓縮比為16.90。ZX·18型榨油機(jī)總壓縮比為12.10。ZY·24型預(yù)榨機(jī)兩套榨螺構(gòu)成榨膛的總壓縮比分別為9.60和11.50。而榨料的實(shí)際壓縮比至今尚不能直接測(cè)定，只能用近似計(jì)算方法來求得。一般說來，榨機(jī)的壓縮比越大，出油率越高。榨螺磨損一定程度后，其壓縮比會(huì)減小，所以需及時(shí)換新。

(四)壓榨時(shí)間對(duì)出油率的影響

壓榨時(shí)間與出油率之間存在一定關(guān)系。通常是壓榨時(shí)間長(zhǎng)流油較凈，出油率高。但壓榨時(shí)間也不宜過長(zhǎng)，否則，熱量散失多，出油率也不會(huì)再有明顯增加，相反還會(huì)影響設(shè)備的處理量。因此，確定壓榨時(shí)間的長(zhǎng)短必須綜合考慮榨料性質(zhì)，壓力大小、出餅厚薄、含油率以及設(shè)備結(jié)構(gòu)等因素，在滿足出油效率、有利于油品質(zhì)量的前提下，盡可能縮短壓榨時(shí)間。這樣既有利于提高設(shè)備的處理量，又可以減少不必要的生產(chǎn)消耗。

對(duì)于螺旋榨油機(jī)而言，壓榨時(shí)間的長(zhǎng)短與螺旋軸轉(zhuǎn)速和出餅厚度有關(guān)。目前常用的榨油機(jī)其壓榨時(shí)間都比較短，最短的只有幾十秒，最長(zhǎng)的也不過2—3分鐘。當(dāng)然，實(shí)踐中可以根據(jù)需要對(duì)螺旋軸轉(zhuǎn)速和出餅厚度進(jìn)行調(diào)整，相應(yīng)也會(huì)改變壓榨時(shí)間。

當(dāng)出餅厚度固定時(shí)，螺旋軸轉(zhuǎn)速越快，壓榨時(shí)間越短，反之越氏當(dāng)螺旋軸轉(zhuǎn)速不變時(shí)，出餅厚時(shí)壓榨時(shí)間短，出餅薄時(shí)壓榨時(shí)間長(zhǎng)。

此外，壓榨時(shí)間的長(zhǎng)短還因榨螺的新舊程度而異。新裝配的榨螺螺紋棱角完整，推進(jìn)物料有力，回胚少，壓榨時(shí)間會(huì)短些；而舊榨螺磨損嚴(yán)重時(shí)，推進(jìn)力弱，回胚增加，壓榨時(shí)間會(huì)長(zhǎng)些。

(五)榨膛溫度對(duì)出油率的影響

壓榨過程中，由于榨料粒子在榨膛內(nèi)變形、運(yùn)動(dòng)和摩擦作用，會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，使榨膛溫度升高。壓榨時(shí)提取油脂愈徹底，產(chǎn)生的熱量就愈多，這時(shí)對(duì)榨料和榨油機(jī)所產(chǎn)生的加熱作用也就愈強(qiáng)烈。

由于榨膛溫度的高低直接影響到榨餅殘油率(溫度決定排油深度)，因而在螺旋榨油機(jī)制油工藝中，總是采取 “高溫度低水分”工藝。

但是，入榨料胚的溫度有一定的極限，不能高于130oC，這可以從出油率與榨膛溫度試驗(yàn)數(shù)據(jù)的關(guān)系曲線圖中得到證實(shí)。

膛溫高于130oC時(shí)，出油率急劇下降，對(duì)生產(chǎn)不利。

雖然壓榨過程中的發(fā)熱作用有利于榨料中酶(如米糠中的解脂酶，大豆中的脈素酶)的破壞與抑制，且對(duì)一些油料(如米糠、芝麻等)壓榨后得到榨餅的貯存和利用也有利，但榨料的過熱對(duì)壓榨過程還會(huì)產(chǎn)生以下許多不利的影響:一是導(dǎo)致水分急劇蒸發(fā)，破壞榨料在壓榨過程中的正常的可塑性；二是使榨餅色澤加深，甚致焦化；三是產(chǎn)生的蛋白質(zhì)輔助變性作用(要求蛋白質(zhì)變性過程主要在蒸炒工序中完成)，使可溶性蛋白質(zhì)含量進(jìn)一步降低，限制了榨餅的綜合利用(不過對(duì)某些有毒蛋白質(zhì)變性卻有利，如蓖麻蛋白籌)；四是使某些榨料化學(xué)成分產(chǎn)生不利變化，如油料中天然特殊香味物質(zhì)被揮發(fā)或受到破壞，維生素受到破壞；五是使油脂裂解，導(dǎo)致油脂酸價(jià)升高；六是使磷脂、游離脂肪酸氧化；七是促使色素、蠟、不皂化物、磷脂等物質(zhì)溶于毛油中，使其質(zhì)量變差，等等。