CN107091910B - 压榨试验装置及压榨方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压榨试验装置及压榨方法，属于榨油试验装置技术领域。该压榨试验装置包括底座、榨条组件、垫片组件及测试组件。榨条组件设置于底座，榨条组件包括多根榨条，多根榨条绕底座的中心线围成榨油腔，垫片组的数量与榨条的数量相同，每个垫片组包括至少一个垫片，垫片位于相邻的两根榨条之间，垫片与任意一根榨条连接使相邻的两根榨条之间形成供油流通的间隙，测试组件包括压杆、第一应变片组和第二应变片组，压杆可滑动的设置于榨油腔内，第一应变片组设置于底座，第二应变片组设置于榨条组件。采用该试验装置可以完成改变油料的含水量、加载速度、粒度大小等三种压榨条件，对油料进行压榨试验，得到油料压榨的压力‑变形曲线和数据。

Description

压榨试验装置及压榨方法

技术领域

本发明涉及了榨油试验装置技术领域，具体而言，涉及一种压榨试验装置及压榨方法。

背景技术

榨油过程中，被压榨物料的形状具有特殊性-颗粒状散体，非连续物体，在压榨时的力学特点与连续物质明显不同，再者，物料系统为变质量系统，在压榨过程中，液体油不断地排出来，因此油料颗粒的压榨与传统的固体材料的压榨有明显的不同。

在油料压榨过程中，为了获得较高的出油量，必须达到一定的压缩比，因此压缩比是衡量油料压榨程度的一个关键要素。在榨油试验中，由于榨油装置的限制，现有压榨方法无法准确测得油料颗粒的压缩比与压力的关系。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种压榨试验装置及压榨方法，使上述问题得到改善。

本发明是这样实现的：

本发明的实施方式提供了一种压榨试验装置，包括底座、榨条组件、垫片组件及测试组件。榨条组件设置于底座，榨条组件包括多根榨条，多根榨条绕底座的中心线围成榨油腔，垫片组件包括多个垫片组，垫片组的数量与榨条的数量相同，每个垫片组包括至少一个垫片，垫片位于相邻的两根榨条之间，垫片与任意一根榨条连接使相邻的两根榨条之间形成供油流通的间隙，测试组件包括压杆、第一应变片组和第二应变片组，压杆可滑动的设置于榨油腔内，第一应变片组设置于底座，第二应变片组设置于榨条组件。

在本发明可选的实施方式中，底座开设有第一环形槽，榨条组件插接于第一环形槽内，第一环形槽围成承压部，第一应变片组设置于承压部，第一环形槽的底壁开设有第二环形槽，底座的侧壁开设有与第二环形槽连通的出油口。

在本发明可选的实施方式中，压榨试验装置包括上端盖，上端盖位于榨条组件的远离底座的一端，上端盖与底座通过连接组件连接，上端盖开设有与榨油腔对应的进料口，上端盖套设于榨条组件外且上端盖用于限制榨条组件沿榨油腔的径向移动。

在本发明可选的实施方式中，垫片的厚度为0.3mm-1.5mm。

在本发明可选的实施方式中，压榨试验装置还包括多个调整片，调整片位于相邻的两根榨条之间且调整片固定于至少其中一根榨条的侧壁。

本发明还提供了一种压榨方法，使用上述的压榨试验装置，压榨方法包括：

S1：将油料颗粒用网布包裹形成油料包，将油料包放置于榨油腔内；

S2：将压杆放置于油料包上，对压杆施加压力，测量压杆的位移，外部设备获取第一应变片组和第二应变片组的压力值。

在本发明可选的实施方式中，油料颗粒包括至少三种不同含水量的油料，每种油料的粒径相同，每种油料分别进行S1步骤和S2步骤。

在本发明可选的实施方式中，油料颗粒分为三组，三组油料颗粒分别为脱壳油茶籽、油茶籽及花生仁，每组油料颗粒分别进行S1步骤和S2步骤。

在本发明可选的实施方式中，油料颗粒包括至少三种不同粒径的脱壳油茶籽，每种脱壳油茶籽分别进行S1步骤和S2步骤。

在本发明可选的实施方式中，施加于压杆的加载速度与加载时间呈反比。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

该压榨试验装置结构简单、操作方便，使用者可以通过使用该压榨试验装置，完成油料压榨的速度、加载的时间、压榨的加载方式以及物料的水分等因素对于油料压榨性能影响的对比试验，获得油料的压榨特性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例的压榨试验装置的一种结构示意图；

图2为图1的底座的结构示意图；

图3为本发明第一实施例的压榨试验装置的另一种结构示意图；

图4为图1的榨条的结构示意图；

图5为图1的榨条组件的第一视角的剖视图；

图6为图1的榨条组件的第二视角的剖视图；

图7为不同含水量脱壳茶籽压榨的轴向力与压缩比关系图；

图8为脱壳茶籽、油菜籽和花生仁压榨的轴向力与压缩比关系图；

图9为不同颗粒粒径的脱壳茶籽压榨轴向力与压缩比关系图；

图10为不同加载速度下的轴向力与压缩比关系图。

图标：100-压榨试验装置；11-底座；111-第一环形槽；112-第二环形槽；113-承压部；114-出油口；115-侧板；116-出油管；12-榨条组件；121-榨条；122-榨油腔；123-间隙；13-垫片组；131-垫片；14-调整片；15-上端盖；151-进料口；16-连接组件；161-连接杆；171-压杆；172-第一应变片组；173-第二应变片组；18-油量检测装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种压榨试验装置100，应用于榨油检测，包括底座11、榨条组件12、垫片组件及测试组件。

在本实施例中，底座11为圆台结构，具有一定的厚度，起到支撑的作用。榨条组件12设置于底座11，并与底座11可活动的连接，榨条组件12包括多根榨条121，多根榨条121绕底座11的中心线围成榨油腔122，榨油腔122具有进料端，便于油料放置以及压杆171在榨油腔122内滑动。垫片组件包括多个垫片组13，垫片组13的数量与榨条121的数量相同，相当于垫片组13与榨条121配合使用，每个垫片组13包括至少一个垫片131，垫片131位于相邻的两根榨条121之间，垫片131与任意一根榨条121连接，使相邻的两根榨条121之间形成供油流通的间隙123，根据垫片131的厚度，可以调节间隙123的大小，从而使得排油顺畅。测试组件包括压杆171、第一应变片组172和第二应变片组173，压杆171可滑动的设置于榨油腔122内，第一应变片组172设置于底座11，第二应变片组173设置于榨条组件12，两个应变片组分别与外部测试设备连接，测试组件用于测试油料压榨过程受到的应力变化。

下面对该压榨试验装置100的各个部件的具体结构和相互之间的对应关系进行详细说明。

如图2所示，底座11为圆台结构，底座11开设有第一环形槽111，第一环形槽111围成用于压榨油料的承压部113，承压部113为圆台结构，第一环形槽111起承接和定位的作用。第一环形槽111的底壁开设有第二环形槽112，第二环形槽112为排油槽，当压头挤压油料，油从间隙123流入第一环形槽111，然后进入第二环形槽112。底座11的侧壁开设有与第二环形槽112连通的出油口114，便于第二环形槽112内的油流出。

进一步地，底座11的周向设置有侧板115，侧板115位于底座11的上表面，侧板115围成环形容纳腔，用于防止灰尘进入榨条组件12影响油质，还可以防止榨出的油通过底座11的上表面流出。

进一步地，如图3所示，出油口114设置有出油管116，出油管116与第二环形槽112连通，出油管116的远离出油口114的一端设置有油量检测装置18，油量检测装置18的设置，方便了使用者获得油料压榨的出油量。

需要指出的是，底座11的结构形状并不局限于圆台结构，还可以为方台、异形台等其他结构，使用者可以根据实际情况选取。第一环形槽111的槽宽根据榨条121的尺寸来确定，第一环形槽111用于限制榨条121沿第一环形槽111的径向移动，第一环形槽111的槽深可以根据使用者的实际情况选取；第二环形槽112的槽宽及槽深可以选取多种形式，使用者可以根据实际情况选取不同的尺寸。出油口114的大小、位置不作限定，使用者可以根据底座11的尺寸选取适当的出油口114。

榨条组件12插接于底座11的第一环形槽111内，使用者可以根据需求调整榨条组件12的位置。如图4所示，榨条组件12包括多根榨条121，榨条121为长方体结构，便于加工制造。图5为榨条组件12的第一视角剖视图(沿榨条组件12径向的剖视图)，如图5所示，多根榨条121绕第一环形槽111的周向(相当于底座11的中心线)分布，并围成榨油腔122，榨油腔122的一端由底座11封闭，榨油腔122的另一端开口。

榨油腔122的容积由第一环形槽111的尺寸(相当于承压部113的直径)以及榨条121的长度决定，榨油腔122的容积决定了压榨油料的容量。多根榨条121围绕第一环形槽111的周向分布，相邻的两根榨条121接触，多根榨条121围成的榨油腔122趋近于圆柱腔，为了便于理解，将榨油腔122的结构定义为圆柱形，相当于榨油腔122的横截面类似于圆形。

垫片组13的数量与榨条121的数量相同，垫片组13与榨条121配合使用，每个垫片组13包括至少一个垫片131，垫片131位于相邻的两根榨条121之间，垫片131与任意一根榨条121连接使相邻的两根榨条121之间形成供油流通的间隙123(如图6所示，图6为沿榨条组件12的轴向剖视图)。垫片131固定于榨条121的侧壁，垫片131与榨条121的连接方式可以为多种形式，例如焊接等，使用者可以根据实际情况选取。垫片131的作用是，使相邻的两根榨条121之间产生缝隙，油料压榨之后，能够通过缝隙流出，这里的缝隙定义为间隙123。垫片131的使用，使得榨油腔122具有多个间隙123，油料压榨之后，具有排出的通道，排油充分。

需要指出的是，这里的间隙123是指相邻的两根榨条121的连接处由于设置了垫片131而形成的缝隙，并不是相邻的两根榨条121之间原有的间隔空间。相当于，榨油腔122在间隙123处的横截面的外部轮廓为间断圆形。

进一步地，垫片131的厚度为0.3mm-1.5mm，不同厚度尺寸的垫片131，使得相邻的两根榨条121之间的间隙123大小不同，使用者可以根据所压榨油料的粒径选取不同的垫片131，便于压榨出的油排油顺畅。

进一步地，为了提高多根榨条121的围成的榨油腔122的稳定性，每个垫片组13的垫片131的数量为两个，两个垫片131分别位于榨条121的两端(如图4所示)。当油料在榨油腔122内挤压时，油穿过间隙123汇入相邻的两根榨条121之间的区域，由第一环形槽111进入第二环形槽112。因此，为了便于油流出间隙123，靠近底座11的垫片131的高度尺寸应稍微小一点。

垫片131的设置，使得多根榨条121围成的榨油腔122的圆度较差，在本实施例中，该压榨试验装置100还包括多个调整片14，调整片14的尺寸跟榨条121的尺寸匹配，调整片14的厚度远远小于榨条121的厚度。如图5所示，调整片14位于相邻的两根榨条121之间，并且调整片14固定于至少一根榨条121的侧壁。调整片14的作用是增加榨油腔122的圆度，调整片14的位置可以根据实际情况选取。

为了更好的限制榨条组件12的移动，该压榨试验装置100还包括上端盖15，上端盖15位于榨条组件12的远离底座11的一端(如图1所示)。上端盖15与底座11通过连接组件16连接，上端盖15开设有与榨油腔122对应的进料口151，上端盖15套设于榨条组件12外，并且上端盖15用于限制榨条组件12沿榨油腔122的径向移动。上端盖15起到对榨条组件12的定位作用，避免榨条组件12在油料的压榨过程中错位。

进一步地，上端盖15与底座11通过连接组件16可拆卸的连接，为了方便上端盖15的拆卸以及检查与更换榨条组件12，连接组件16为螺纹连接组件，上端盖15与底座11开设有连接孔，连接组件16与上端盖15和底座11螺纹连接。连接组件16包括至少三根连接杆161，连接杆161具有螺纹连接部，连接杆161围绕第一环形槽111的周向分布(如图5所示)，连接杆161的两端分别与底座11和上端盖15连接。

为了保证上端盖15与底座11的连接稳定性，作为本实施例的可选方式，连接组件16包括三根连接杆161，三根连接杆161绕第一环形槽111的周向旋转对称(如图5所示)，底座11和上端盖15分别设置有安装槽，连接杆161的两端伸入安装槽内并通过螺母锁紧。

在本实施例中，测试组件包括压杆171，压杆171相当于压头，用于对位于榨油腔122内的油料施加压力，压榨油料。如图6所示，压杆171可滑动的插接于榨油腔122内，压杆171能够沿榨油腔122的轴向滑动。当外部压力装置将压力施加于压杆171后，压杆171的端面挤压油料，油料发生变形，压榨出油。压杆171的端面为平面，使得油料受力均匀。

在压榨过程中，油料的受力情况是通过压杆171来体现的，由于压榨试验装置100的结构限制，压杆171上不便于设置应变片，本实施例中，该压榨试验装置100的测试组件还包括设置于底座11和榨条121的应变片组，通过底座11及榨条121的受力来体现油料的受力情况。检测组件包括位于底座11的第一应变片组172和榨条121的第二应变片组173，两个应变片组分别与外部检测设备电连接，用于测量油料压榨过程中的应力。应变片组按照底座11和榨条121的尺寸，分别设置于底座11的承压部113和榨条121的侧壁(如图6所示)。位于承压部113的第一应变片组172，用于测量油料压榨中受到的轴向力；位于榨条121的第二应变片组173，用于测量油料压榨中受到的径向力。榨条121上应变片组的位置可以根据实际情况选取，既可以位于榨条121的内表面，也可以位于榨条121的侧壁。

需要指出的是，应变片组为现有技术，应变片组的结构、连接方式在本实施例不作详细介绍。

在本实施例中，底座11设置有加热组件及温控组件。加热组件用于为底座11加热，从而提高油料压榨过程中的温度，使用者可以根据测得的应力值获取温度对于油料压榨的影响。温控组件用于控制加热组件的升温与降温，从而使得底座11处于恒定的温度。加热组件与温控组件均为现有技术，本实施例中不作详细介绍。

本发明实施例的有益效果为：

1.相对于传统装置，该装置由榨条121构成，榨条121之间的出油间隙123可以根据油料颗粒大小灵活调整(榨条121上垫片131的厚度)，以保证压榨出的油能够顺畅排出。

2.传统压榨装置为一维排油(即只从油料的上方和下方排油)，该装置为空间三维排油，与实际榨油排油状态一致，保证压榨出来的油及时排出。

3.传统装置中的油从上、下两端排出，油路长，阻力大，该装置中的油路短、阻力小，从时间和能耗上讲更具优势。

4.压头底部与榨条121侧壁上的传感器可以准确获得压榨各方向上的应力与压缩比。

第二实施例

本实施例提供了一种压榨方法，使用第一实施例提供的压榨试验装置100，压榨方法包括：

S1：将油料颗粒用网布包裹形成油料包，将油料包放置于榨油腔122内；

S2：将压杆171放置于油料包上，对压杆171施加压力，测量压杆171的位移，外部设备获取第一应变片组172和第二应变片组173的压力值。

在油料压榨过程中，为了获得较高的出油量，必须达到一定的压缩比，因此，压缩比是衡量油料压榨程度的一个关键要素，获得压缩比与压力的关系具有实际意义。在压榨过程中，压榨的速度，加载的时间，压榨的加载方式，以及物料的水分，压榨时的温度都影响压力与压缩比的关系。

需要指出的是，由于第二应变片组173设置于榨条121，油料压榨过程中，测得的应力变化值具有误差，无法准确反映油料压榨中的径向力，因此，本实施例中，着重测量第一应变片组172的应力值，相当于油料压榨中受到的轴向力。

为了获得油料含水量对油料压榨的轴向力与压缩比的关系，在本实施例中，油料颗粒包括至少三种不同含水量的油料，每种油料的粒径相同，每种油料分别进行S1步骤和S2步骤。

作为本实施例的可选方式，油料颗粒选取油茶籽，取中等粒径的脱壳茶籽5份，其中一份保持原有含水量，另外四份用电热恒温鼓风干燥箱设定温度为80℃进行不同时段的干燥，干燥之后用快速卤素水分仪测试，含水量分别为4.2％,3.5％,3.0％,2.5％，原始含水量为6.1％。不同含水量脱壳茶籽均取样50g，加载速度为2mm/min，进行压榨，分析脱壳茶籽含水量对压榨性能的影响。如图7所示，为不同含水量脱壳茶籽压榨的轴向力与压缩比关系图。

为了获得不同种类油料颗粒的压榨性能比较，本实施例中，油料颗粒分为三组，三组油料颗粒分别为脱壳油茶籽、油茶籽及花生仁，每组油料颗粒分别进行S1步骤和S2步骤。

脱壳油茶籽力学性质与油菜籽，花生仁显著不同，用对比试验进行分析。作为本实施例的可选方式，取样油菜籽含水量为6.4％，花生仁为半颗粒大小花生仁，含水量为5.8％，脱壳茶籽含水量为3.5％，粒径为中等颗粒，样品质量均为50g，加载速度均为2mm/min。如图8所示，为脱壳茶籽、油菜籽和花生仁压榨的轴向力与压缩比关系图。

为了获得油料颗粒的粒径大小对于压榨性能的影响，本实施例中，油料颗粒包括至少三种不同粒径的脱壳油茶籽，每种脱壳油茶籽分别进行S1步骤和S2步骤。

油料选取油茶籽，油茶籽壳中含有较多有害成分，饼粕含油率高，且为后续毛油的过滤净化增加了难度。在油茶籽冷榨中，为了获得较高的出油率和较佳的油品质量，一般要去壳。在去壳过程中，因为油茶籽本身的形状、大小不均，有一定的碎粒率，导致脱壳茶籽在实际压榨中粒径大小不均。因此，分析脱壳脱壳茶籽粒径大小对压榨性能的影响。试验取样含水量均为3.5％的粗颗粒样品、中等颗粒样品、细颗粒样品各50g，加载速度均为2mm/min，进行压榨。如图9所示，为不同颗粒粒径的脱壳茶籽压榨轴向力与压缩比关系图。

为了获得不同加载方式下油料的轴向压力与压缩比的关系，作为本实施例的可选方式，在压榨试验中，施加于压杆171的加载速度与加载时间呈反比，相当于随着时间的增加，加载速度降低。

加载压榨方式分为一级压榨和多级压榨，一级压榨分别采用5mm/min和2mm/min两种恒定的加载速度，多级压榨在一次压榨试验中最先用10mm/min速度压榨，载荷达到2KN左右，开始出油，改用5mm/min的加载速度，载荷达到40KN，出油速度明显加快，再改为2mm/min的速度加载70KN，再将加载速度改为1mm/min直到到试验结束。本实施例的可选方式，选用多级压榨，研究加载速度与加载方式对于油料压榨性能的影响。如图10所示，为不同加载速度下的轴向力与压缩比关系图。

需要指出的是，在油料压榨试验中，还可以通过加热装置给油料加热，获得温度对于油料压榨性能的影响，使用者可以根据实际情况选取不同的试验温度，温控组件能够合理调节压榨温度。

本发明实施例的有益效果为：

该压榨方法，采用压榨试验装置100，能够获得油料压榨的速度、加载的时间、压榨的加载方式以及物料的水分等因素对于油料压榨性能的影响，获得油料的压榨特性。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压榨试验装置，其特征在于，包括底座、榨条组件、垫片组件及测试组件；

所述榨条组件设置于所述底座，所述榨条组件包括多根榨条，所述多根榨条绕所述底座的中心线围成榨油腔，所述垫片组件包括多个垫片组，所述垫片组的数量与所述榨条的数量相同，每个所述垫片组包括至少一个垫片，所述垫片位于相邻的两根榨条之间，所述垫片与任意一根所述榨条连接使相邻的两根所述榨条之间形成供油流通的间隙，所述测试组件包括压杆、第一应变片组和第二应变片组，所述压杆可滑动的设置于所述榨油腔内，所述第一应变片组设置于所述底座，所述第二应变片组设置于榨条组件。

2.根据权利要求1所述的压榨试验装置，其特征在于，所述底座开设有第一环形槽，所述榨条组件插接于所述第一环形槽内，所述第一环形槽围成承压部，所述第一应变片组设置于所述承压部，所述第一环形槽的底壁开设有第二环形槽，所述底座的侧壁开设有与所述第二环形槽连通的出油口。

3.根据权利要求1所述的压榨试验装置，其特征在于，所述压榨试验装置包括上端盖，所述上端盖位于所述榨条组件的远离所述底座的一端，所述上端盖与所述底座通过连接组件连接，所述上端盖开设有与所述榨油腔对应的进料口，所述上端盖套设于所述榨条组件外且所述上端盖用于限制所述榨条组件沿所述榨油腔的径向移动。

4.根据权利要求1所述的压榨试验装置，其特征在于，所述垫片的厚度为0.3mm-1.5mm。

5.根据权利要求1所述的压榨试验装置，其特征在于，所述压榨试验装置还包括多个调整片，所述调整片位于相邻的两根所述榨条之间且所述调整片固定于至少其中一根所述榨条的侧壁。

6.一种压榨方法，其特征在于，使用权利要求1-5任意一项所述的压榨试验装置，所述压榨方法包括：

S1：将油料颗粒用网布包裹形成油料包，将所述油料包放置于所述榨油腔内；

S2：将所述压杆放置于所述油料包上，对所述压杆施加压力，测量压杆的位移，外部设备获取第一应变片组和第二应变片组的压力值。

7.根据权利要求6所述的压榨方法，其特征在于，所述油料颗粒包括至少三种不同含水量的油料，每种所述油料的粒径相同，每种所述油料分别进行S1步骤和S2步骤。

8.根据权利要求6所述的压榨方法，其特征在于，所述油料颗粒分为三组，三组所述油料颗粒分别为脱壳油茶籽、油茶籽及花生仁，每组所述油料颗粒分别进行S1步骤和S2步骤。

9.根据权利要求6所述的压榨方法，其特征在于，所述油料颗粒包括至少三种不同粒径的脱壳油茶籽，每种所述脱壳油茶籽分别进行S1步骤和S2步骤。

10.根据权利要求6所述的压榨方法，其特征在于，施加于所述压杆的加载速度与加载时间呈反比。