CN116019243A - 一种双螺杆挤压机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及挤压机技术领域，公开了一种双螺杆挤压机，包括安装架，安装在安装架上的驱动机构和挤出管，设置在挤出管内的两个螺杆，驱动机构带动两个螺杆旋转，挤出管上沿其轴向并列设置有换热结构；换热结构包括设置在挤出管管壁内的流道，设置在挤出管上、分别与流道连通的接入口和接出口；在冷却时，接入口与外部循环冷却装置的输出口连接，接出口与外部循环冷却装置的输入口连接；本发明在较短时间内即可达到需要的温度，不会影响生产出来挤出食品的韧性，生产出来的食品口感好，因其调控速度快，能有效提高生产效率。

Description

一种双螺杆挤压机

技术领域

本发明涉及挤压机技术领域，更具体地，涉及一种用于食品的双螺杆挤压机。

背景技术

双螺杆挤压是多螺杆挤压膨化机中的一种，是在单螺杆挤压膨化机的基础上发展起来的,在双螺杆挤压膨化机的机筒中，并排安放两根螺杆，故称双螺杆挤压膨化机，特别是同轴旋转的双螺杆式膨化机，以良好的自清洁性能，具有良好的推广性。

公布号为CN110839926A的发明专利公开了一种恒温膨化装置，可以使食物挤压膨化过程中保持一定温度，防止温度过高导致的食物焦化以及温度过低造成的熟化程度不足；该恒温膨化装置包括螺杆膨化机，所述螺杆膨化机内设有膨化螺杆，关键在于所述螺杆膨化机的机壳上套设有恒温水套，该发明通过在螺杆膨化机的机壳上套接的恒温水套，由于食物在螺杆膨化机中是翻滚挤压沿螺杆轴向向前进料，食物可以通过机壳内壁的热传导与恒温水套热交换，从而保证食物挤压膨化过程中处于一定的温度范围。

正如上述方案所公开的，目前现有的双螺杆挤压机普遍采用水套对机壳内部进行降温，从而保证生产的食品处于一定的温度范围，水套降温时，温度较高的热水是通过出水口输出水套的，同时，冷水是通过进水口输入水套内部的；在此过程中，由于水套的内腔容积较大，出水口和进水口的口径相对较小，冷水输入后是混入水套内原有热水中的，随着冷水的输入，排出的水中也不完全是温度较高的水，大部分则是冷水与原来的热水混合后的温水，水套升温时，也会遇到同样的问题；这就导致水套内的降温、升温速度都非常慢，温度调控延时大，在较短时间内达不到需要的温度，食品原料不在特定时间下的特定温度被生产出来，会影响生产出来挤出食品的韧性，导致口感不理想，而且因其调控速度慢，还会加长整个生产的时间，生产效率低。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种双螺杆挤压机，用于解决现有技术中水套换水所用时间长，温度调控延时大，影响挤出食品的韧性，导致口感不佳，生产时间长，生产效率低的技术问题。

本发明采取的技术方案是，一种双螺杆挤压机，包括安装架，安装在安装架上的驱动机构和挤出管，设置在挤出管内的两个螺杆，驱动机构带动两个螺杆旋转，挤出管上沿其轴向并列设置有换热结构；换热结构包括设置在挤出管管壁内的流道，设置在挤出管上、分别与流道连通的接入口和接出口，流道呈S形形态绕行在挤出管管壁内；在冷却时，接入口与外部循环冷却装置的输出口连接，接出口与外部循环冷却装置的输入口连接，在加热时，接入口与外部循环供热装置的输出口连接，接出口与外部循环供热装置的输入口连接；

在本方案中，由于设置了S形形态的流道，温度较高的热水通过接入口输入流道内的同时冷水通过接出口输出流道，在此过程中，流道是一个口径大小不变的管路，热水、冷水几乎是同时替换的，如此使得流道内的降温、升温速度均比较快，温度调控延时短，在特定的较短时间内即可达到需要的温度，不会影响生产出来挤出食品的韧性，生产出来的食品口感好，因其调控速度快，能有效提高生产效率。

本方案主要用在双螺杆挤压机上，换热结构在挤出管上并列设置，挤出管具有较长的长度，在冷却时，可控制挤出管上任意个数的换热结构进行冷却，并列设置的换热结构冷却距离长、冷却的时间多，不需要外部的循环冷却装置较短距离内提供较大的冷量，耗能小，冷却效果好；换热结构并列设置，挤出管不同段上的换热结构可设置不同的冷却温度，能满足一些食品需要缓慢冷却的需求，适用范围广，实用性强。

换热结构不但可以实现冷却，而且还能实现加热，可通过挤出管上加热的换热结构和冷却的换热结构的个数比来实现热、冷距离的长短调节，从而能适应不同食品的加工，实用性强，适用范围广，循环冷却装置、循环供热装置采用循环供冷、供热的方式，挤出管上安装有进料机构，两个螺杆配合挤压、搅拌、混合、剪切食品。

进一步的，挤出管包括依次拼接的接料管、若干套筒和挤出头，每个套筒上安装有一个换热结构。当挤出管上不同位置的换热结构损坏，或者套筒损坏时，即可拆卸损坏位置的套筒更换即可，这种模块化的设计，能有效降低维修难度，降低维修成本，每段的换热结构可设置不同的温度，更方便控温，更能提高温度控制的准确性，从而提高挤出料的质地，提高挤出料的口感。

进一步的，套筒包括筒体和安装在筒体两端的两个法兰盘，流道呈S形形态绕行在筒体内，接入口和接出口设置在其中一个法兰盘上。如此设置，只需在一个法兰盘上加工出接入口和接出口，无需在两个法兰盘上分别加工，能有效提高加工效率，降低加工成本，而且也更便于连接外部循环供热装置或循环冷却装置。

进一步的，相邻的两个套筒之间可通过跨接管连接，套筒的接入口可通过跨接管与其相邻的套筒的接出口连接。设置跨接管，可使两个相邻套筒的流道串联，从而使两个套筒的温度相一致，还可通过上述方式依次串联三个或多个套筒的流道，如此，更便于设置不同长度的同温段，便于对需要较长加热或冷却距离的食品原料进行加工。

进一步的，筒体外周面设置有与其筒内连通、不少于一个的接口一，接口一连接有堵头、补水管、补气管、压力传感器或温度传感器中的任一个。当不需要连接其它组件时，接口一连接堵头，通过堵头封闭即可，当连接补水管时，更便于对挤出管内部进行随时不同位置的补水，当连接补气管时，更便于对挤出管内不同位置补充蒸汽，当连接压力传感器时，可用于测量挤出管内部不同位置的压力，当连接温度传感器时，可用于测量挤出管内部的温度，接口在每个套筒上均设置，即可以在挤出管的任意位置进行补水、补气，能满足于不同食品原料生产过程中不同位置需要补水、补气的需求，而且在挤压过程中也能对食品原料生产的不同位置进行测温、测压，灵活性高，适用范围广。

进一步的，挤出头内部沿挤出方向依次设置有连通的二转一通道、锥孔和内弧孔，挤出头挤出端安装有挤出盘，挤出盘上圆形阵列有挤出嘴。在挤出时，料首先充分挤满内弧孔，之后再从挤出嘴挤出，相比与现有技术中只设置锥孔正对挤出盘的方式，内弧孔能为挤出嘴进料端提供较充足的空间，能使进入挤出嘴的食品原料压力较为均匀，使料进入挤出嘴更为顺畅、更均匀，能有效提高挤出质量。

进一步的，二转一通道的内部转接位置设置有弧型环面。弧形环面能对料进行更好的导向，能使料更顺畅流过二转一通道。

进一步的，内弧孔包括与锥孔连接的圆弧孔，一端与圆弧孔平滑连接、另一端扣合在挤出盘上的直孔，直孔的半径大于挤出嘴圆形阵列的半径与挤出嘴进料端口的半径和。能使料更均匀的充满各个挤出嘴，能使挤出嘴进口端具有较大、且搅均匀的压力，能有效提高挤出质量。

进一步的，二转一通道的转接位置设置有接口二，且接口二在二转一通道内上下设置有两个，其中一个接口二连接有测温组件，另一个接口二连接有测压组件。能准确测量挤出温度和挤出压力，从而更便于对挤出料的温度和压力进行调节，能有效提高挤出料质量。测温组件可选用温度传感器，测压组件可选用压力传感器。

进一步的，安装架上设置有导流斜面，导流面设置在挤出管正下方。在实际使用中，可在导流斜面的下方增加收集槽，导流斜面能将挤出管上遗流下来的料渣水等导流到收集槽内，通过这种方式更便于对料渣、废水进行清理。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过设置的S形形态的流道，温度较高的热水通过接入口输入流道内的同时冷水通过接出口输出流道，在此过程中，流道是一个口径大小不变的管路，热水、冷水几乎是同时替换的，如此使得流道内的降温、升温速度均比较快，温度调控延时短，在特定的较短时间内即可达到需要的温度，不会影响生产出来挤出食品的韧性，生产出来的食品口感好，因其调控速度快，能有效提高生产效率；远离挤出管挤出端的换热结构可连接外部循环供热装置进行供热，靠近挤出管挤出端的换热结构可连接外部循环冷却装置进行冷却，也可以给所有的换热结构供冷或者供热，还可以根据不同的食品的需要任意调节加热、供冷的长度，还可以通过跨接管的连通，串联控制两个换热结构，在使用时，可根据实际进行调整，能满足不同食品的生产需求，适用范围广，实用性强。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明挤出管的局部结构剖视图。

图3为本发明图2中A处的局部结构放大图。

图4为本发明挤出头的内部结构示意图。

图中：1、安装架，2、驱动机构，3、挤出管，4、螺杆，5、进料机构，6、换热结构，7、流道，8、接入口，9、接出口，10、接料管，11、筒体，12、挤出头，13、套筒，14、法兰盘，15、跨接管，16、接口一，17、二转一通道，18、锥孔，19、内弧孔，20、弧型环面，21、圆弧孔，22、直孔，23、接口二，24、测温组件，25、测压组件，26、导流斜面，27、螺纹套，28、堵头，29、补气管，30、补水管，31、挤出盘，32、挤出嘴，33、齿轮杆。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1-2所示，本方案不仅用于植物肉的生产，还可以应用于其它食品的挤压生产中，公开了一种双螺杆挤压机，包括安装架1，安装在安装架1上的驱动机构2和挤出管3，设置在挤出管3内的两个螺杆4，驱动机构2带动两个螺杆4旋转，挤出管3上沿其轴向并列设置有换热结构6(如图3所示)；换热结构6包括设置在挤出管3管壁内的流道7，设置在挤出管3上、分别与流道7连通的接入口8和接出口9，流道7呈S形形态绕行在挤出管3管壁内；在冷却时，接入口8与外部循环冷却装置的输出口连接，接出口9与外部循环冷却装置的输入口连接。

通过设置的S形形态的流道7，温度较高的热水通过接入口8输入流道7内的同时冷水通过接出口9输出流道7，在此过程中，流道7是一个口径大小不变的管路，热水、冷水几乎是同时替换的，如此使得流道7内的降温、升温速度均比较快，温度调控延时短，在特定的较短时间内即可达到需要的温度，不会影响生产出来挤出食品的韧性，生产出来的食品口感好，因其调控速度快，能有效提高生产效率。

本方案主要用在双螺杆挤压机上，换热结构6在挤出管3上并列设置，挤出管3具有较长的长度，在冷却时，可控制挤出管3上任意个数的换热结构6进行冷却，多个并列设置的换热结构6冷却距离长、冷却的时间多，不需要外部的循环冷却装置较短距离内提供较大的冷量，耗能小，冷却效果好；能满足一些食品需要缓慢冷却的需求，适用范围广，实用性强。

在加热时，接入口8与外部循环供热装置的输出口连接，接出口9与外部循环供热装置的输入口连接，换热结构6不但可以实现冷却，而且还能实现加热，可通过挤出管3上加热的换热结构6和冷却的换热结构6的个数比来实现热、冷距离的长短调节，从而能适应不同食品原料的加工，实用性强，适用范围广。循环冷却装置、循环供热装置采用循环供冷、供热的方式，挤出管3上安装有进料机构5，两个螺杆4配合挤压、搅拌、混合、剪切食品原料，属于本领域技术人员公知的技术手段，此处不再详述。

如图2所示，挤出管3包括依次拼接的接料管10、若干套筒13和挤出头12，每个套筒13上安装有一个换热结构6(如图3所示)。当挤出管3上不同位置的换热结构6损坏，或者套筒13损坏时，即可拆卸损坏位置的套筒13更换即可，这种模块化的设计，能有效降低维修难度，降低维修成本，每段的换热结构6可设置不同的温度，更方便控温，更能提高温度控制的准确性，从而提高挤出料的质地，提高挤出料的口感。进料机构5安装在接料管10上。

如图3所示，套筒13包括筒体11和安装在筒体11两端的两个法兰盘14，流道7设置在筒体11内，且呈S形形态绕行在筒体11筒壁内，接入口8和接出口9设置在其中一个法兰盘14上。如此设置，只需在一个法兰盘14上加工出接入口8和接出口9，无需在两个法兰盘14上分别加工，能有效提高加工效率，降低加工成本，而且也更便于连接外部循环供热装置或循环冷却装置；在筒体11上钻出沿其轴向的孔，在两个法兰盘14上开出半圆弧形的槽，拼接时孔与槽相对，如此在两个法兰盘14的配合下即可形成S形形态的流道7，更方便加工，加工成本低，可单独更换筒体11或法兰盘，维修难度小，维修成本低。

相邻的两个套筒13之间可通过跨接管15连接，套筒13的接入口8可通过跨接管15与其相邻的套筒13的接出口9连接。设置跨接管15，可使两个相邻套筒13的流道7串联，从而使两个套筒13的温度相一致，还可通过上述方式依次串联三个或多个套筒13的流道7，如此，更便于设置不同长度的同温段，便于对需要较长加热或冷却距离的食品原料进行加工温度的设置。

安装架1上设置有导流斜面26，导流面设置在挤出管3正下方(如图1所示)。在实际使用中，可在导流斜面26的下方增加收集槽，导流斜面26能将挤出管3上遗流下来的料渣水等导流到收集槽内，通过这种方式更便于对料渣、废水进行清理。螺杆4在挤出管3内设置有两个，且两个螺杆4配合使用，螺杆4包括齿轮杆33和并排套接在齿轮杆33上的螺纹套27，螺纹套27可以是不同的结构，例如螺纹型、菱型或其它形状的，螺纹型螺纹套27配合可向前输送料，菱形的螺纹套27配合可对其中的原料进行搅拌、挤压，属于本领域技术人员公知的技术手段，此处不再进行详述。

如图4所示，每个筒体11外周面设置有与其筒内连通、不少于一个的接口一16，接口一16连接有堵头28、补水管30、补气管29、压力传感器或温度传感器中的任一个。当不需要连接其它组件时，接口一16连接堵头28，通过堵头28封闭即可，当连接补水管30时，更便于对挤出管3内部进行随时不同位置的补水，当连接补气管29时，更便于对挤出管3内不同位置补充蒸汽，当连接压力传感器时，可用于测量挤出管3内部不同位置的压力，当连接温度传感器时，可用于测量挤出管3内部的温度，接口在每个套筒13上均设置，即可以在挤出管3的任意位置进行补水、补气，能满足于不同食品原料生产过程中不同位置需要补水、补气的需求，而且在挤压过程中也能对食品原料生产中的不同位置进行测温、测压，灵活性高，适用范围广。

挤出头12内部沿挤出方向依次设置有连通的二转一通道17、锥孔18和内弧孔19，挤出头12挤出端安装有挤出盘31，挤出盘31上圆形阵列有挤出嘴32。在挤出时，料首先充分挤满内弧孔19，之后再从挤出嘴32挤出，相比与现有技术中只设置锥孔18正对挤出盘31的方式，内弧孔19能为挤出嘴32进料端提供较充足的空间，能使进入挤出嘴32的食品原料压力较为均匀，使料进入挤出嘴32更为顺畅、更均匀，能有效提高挤出质量。

二转一通道17的内部转接位置设置有弧型环面20。弧形环面20能对料进行更好的导向，能使料更顺畅流过二转一通道17，进一步提高了挤出的顺畅性。

内弧孔19包括与锥孔18连接的圆弧孔21，一端与圆弧孔21平滑连接、另一端扣合在挤出盘31上的直孔22，直孔22的半径大于挤出嘴32圆形阵列的半径(即挤出盘31中心到挤出嘴32中心的距离)与挤出嘴32进料端口的半径和。能使料更均匀的充满各个挤出嘴32，能使挤出嘴32进口端具有较大、且搅均匀的压力，能有效提高挤出质量；进一步减小料“挤出路”的弯曲度，提高了料挤出的顺畅性，只需驱动机构2提供较小的动力，耗能小，能有效降低运行成本。

二转一通道17的转接位置设置有接口二23，且接口二23在二转一通道17内上下设置有两个，其中一个接口二23连接有测温组件24，另一个接口二23连接有测压组件25。能准确测量挤出温度和挤出压力，从而更便于对挤出料的温度和压力进行调节，通过这种挤出端控温控压的方式能有效避免挤出管3上测量温度不准有误差的情况，能进一步提高挤出料质量。测温组件24可选用温度传感器，测压组件25可选用压力传感器。

使用说明，配制混合好的并经过细粉的料首先通过进料机构5由接料管10输入，接料管10主要作用是把食品原料输送至挤出管3内，然后经过驱动机构2带动两个螺杆4旋转对食品原料进行搅拌、混合、剪切等作用，同时向挤出管3补水、补入蒸汽，同时加热使食品原料逐渐熟化或溶化；最后通过挤出管3挤出方向的最终熟化区段压力和温度进一步升高，食品原料进一步得到熟化，原料内部的淀粉进一步糊化、脂肪和蛋白质变性，组织均化并形成非晶体化质地，最终食品原料通过挤出头12挤出。

具体的，食品原料首先通过进料机构5向挤出管3内输送原料，一边输送一边通过驱动机构2带动双螺杆4旋转对送入挤出管3内部的原料进行搅拌、混合，并不断向着挤出管3的挤出方向输送，可在不同的套筒13上的接口一16上连接补水管30或者补气管29，即可对挤出管3内不同位置的料进行补水或者补气，还可以在相应位置的接口一16上安装温度传感器或者气压传感器，通过测量的温度和压力进行相应的补气或补水；远离挤出管3挤出端的换热结构6可连接外部循环供热装置进行供热，靠近挤出管3挤出端的换热结构6可连接外部循环冷却装置进行冷却，也可以给所有的换热结构6供冷或者供热，还可以根据不同的食品原料的生产需要任意调节加热、供冷的长度，还可以通过跨接管15的连通，串联控制两个换热结构6，在使用时，可根据实际进行调整，通过二转一通道17上的测温组件24和测压组件25可直接准确的测量出挤出料的温度和压力，通过挤出端的压力和温度即可对挤出管3挤出过程中的补水、补气进行相应的调整，此位置测量的准确性高，能进一步提高挤出料的挤出质量，最后料通过二转一通道17汇集依次进入锥孔18、内弧孔19后从挤出嘴32挤出，通过设置的内弧孔19能使料更为均匀顺畅的从挤出嘴32挤出。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双螺杆挤压机，包括安装架，安装在安装架上的驱动机构和挤出管，设置在挤出管内的两个螺杆，驱动机构带动两个螺杆旋转，其特征在于：挤出管上沿其轴向并列设置有换热结构；换热结构包括设置在挤出管管壁内的流道，设置在挤出管上、分别与流道连通的接入口和接出口，流道呈S形形态绕行在挤出管管壁内；在冷却时，接入口与外部循环冷却装置的输出口连接，接出口与外部循环冷却装置的输入口连接，在加热时，接入口与外部循环供热装置的输出口连接，接出口与外部循环供热装置的输入口连接。

2.根据权利要求1所述的一种双螺杆挤压机，其特征在于：挤出管包括依次拼接的接料管、若干套筒和挤出头，每个套筒上安装有一个换热结构。

3.根据权利要求2所述的一种双螺杆挤压机，其特征在于：套筒包括筒体和安装在筒体两端的两个法兰盘，流道设置在筒体内，接入口和接出口设置在其中一个法兰盘上。

4.根据权利要求3所述的一种双螺杆挤压机，其特征在于：每个筒体外周面设置有与其筒内连通、不少于一个的接口一，接口一连接有堵头、补水管、补气管、压力传感器或温度传感器中的任一个。

5.根据权利要求2所述的一种双螺杆挤压机，其特征在于：相邻的两个套筒之间可通过跨接管连接，套筒的接入口可通过跨接管与其相邻的套筒的接出口连接。

6.根据权利要求2所述的一种双螺杆挤压机，其特征在于：挤出头内部沿挤出方向依次设置有连通的二转一通道、锥孔和内弧孔，挤出头挤出端安装有挤出盘，挤出盘上圆形阵列有挤出嘴。

7.根据权利要求6所述的一种双螺杆挤压机，其特征在于：二转一通道的内部转接位置设置有弧型环面。

8.根据权利要求6所述的一种双螺杆挤压机，其特征在于：内弧孔包括与锥孔连接的圆弧孔，一端与圆弧孔平滑连接、另一端扣合在挤出盘上的直孔，直孔的半径大于挤出嘴圆形阵列的半径与挤出嘴进料端口的半径和。

9.根据权利要求6所述的一种双螺杆挤压机，其特征在于：二转一通道的转接位置设置有接口二，且接口二在二转一通道内上下设置有两个，其中一个接口二连接有测温组件，另一个接口二连接有测压组件。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种双螺杆挤压机，其特征在于：安装架上设置有导流斜面，导流面设置在挤出管正下方。

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