螺桿擠壓膨化作為一種重要的熱加工手段被廣泛用于飼料的熟化及無菌化處理過程中，隨著膨化技術(shù)在飼料工業(yè)中的普及，越來越多的廠家涌入膨化設(shè)備制造領(lǐng)域，由于目前在膨化機(jī)方面沒有相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，很多企業(yè)都是盲目仿制、無標(biāo)生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量低下。一方面市場上的膨化機(jī)產(chǎn)品眾多，質(zhì)量參差不齊，另一方面用戶缺乏相關(guān)的專業(yè)知識，難以甄別，不知道如何選擇適合于自己的膨化設(shè)備。作為膨化機(jī)專業(yè)制造商，我們樂意為廣大客戶就大家所關(guān)心的膨化及相關(guān)問題提供建議，本文將就如何選擇一款適合的膨化機(jī)提出一些參考。
目前市面上的螺桿擠壓式膨化機(jī)，大致可以按如下區(qū)分。
從結(jié)構(gòu)上：按工作部分為一根軸或兩根軸分為單螺桿膨化機(jī)及雙螺桿膨化機(jī);單螺桿又分為左旋右旋，雙螺桿又有同向平雙和異向平雙之分。左旋單螺桿或右旋單螺桿對物料在機(jī)筒內(nèi)的性狀改變基本是一致的，而同向平雙或異向平雙對物料的剪切強(qiáng)度和清理能力是有顯著差別的。最為常見的是右旋單螺桿和同向平雙雙螺桿。
從工作方式上：按照物料進(jìn)入膨化機(jī)機(jī)筒(膨化腔)前是否經(jīng)蒸汽調(diào)質(zhì)分為干法膨化機(jī)和濕法膨化機(jī)。若經(jīng)蒸汽調(diào)質(zhì)，則為濕法工作模式;反之，則為干法。
蒸汽調(diào)質(zhì)的目的：提升料溫、軟化及部分予熟化物料、補(bǔ)充一定水分。對于絕大多數(shù)物料，濕法膨化都比干法膨化效率高，以只考慮溫度因素做簡單分析，若物料預(yù)期的熟化溫度為130℃，干法膨化螺桿擠壓部分從室溫(20℃)提升至該值需升溫110℃，若采用濕法生產(chǎn)，調(diào)質(zhì)后溫度為80℃，螺桿擠壓部分需要提升的料溫為50℃，因此，所需要的機(jī)械能較干法少，更多的能量可以用來提高產(chǎn)量。此外，由于物料的軟化，對螺桿、機(jī)筒的磨損也會降低。
很多用戶，包括一些設(shè)備商從字面上理解，以為加水就是濕法。通過以上簡析可以知道，簡單的加水不能稱之為濕法，只是補(bǔ)充了部分水分而已，起不到提升料溫、軟化及部分予熟化物料的作用。
由于干/濕法兩種工況生產(chǎn)時(shí)物料進(jìn)入機(jī)筒的性狀不同，濕法進(jìn)入機(jī)筒是濕熱的軟物料，干法進(jìn)入機(jī)筒是生冷的硬物料，因此，對主軸系及擠壓螺旋的配置要求也不同。一般地，干法機(jī)配上蒸汽調(diào)質(zhì)系統(tǒng)可以濕法生產(chǎn)，效率會提高，但不如專用的濕法機(jī)型效率高;濕法機(jī)型干法生產(chǎn)時(shí)要考慮生硬物料對軸系的沖擊，對某些物料可以干法生產(chǎn)，但效率會降低，對某些物料則不適用。換言之，干法機(jī)可以濕法生產(chǎn)，而濕法機(jī)不一定能干法使用。在選擇膨化設(shè)備時(shí)，可以參考如下原則：
首先根據(jù)膨化的物料及目的從結(jié)構(gòu)上確定選用單螺桿膨化機(jī)還是雙螺桿膨化機(jī)，一般地：
—單螺桿膨化機(jī)：適用于處理各種原料及普通畜禽配合飼料。
—雙螺桿膨化機(jī)：終產(chǎn)品要求很好成型及漂亮外觀，熟化度均勻一致且密度可調(diào)的配合飼料(水產(chǎn)料、寵物食品)以及高附加值的原料(?淀粉、組織蛋白)等。需要說明的是以上劃分不是絕對的，譬如我們建議用雙螺桿生產(chǎn)水產(chǎn)飼料，但目前有很多企業(yè)用單螺桿生產(chǎn)水產(chǎn)飼料。已有不少文章介紹這二者用于水產(chǎn)飼料生產(chǎn)的差異，簡言之雙螺桿與單螺桿相比有如下優(yōu)勢：
—出品率高，可達(dá)98%或更高。
—顆粒成型好，粒形均勻一致。雙螺桿出模壓力很穩(wěn)定，保證顆粒成型一致。
—雙螺桿的獨(dú)特的強(qiáng)泵送能力，確保無反噴、堵塞現(xiàn)象。經(jīng)強(qiáng)調(diào)質(zhì)后，物料中含汽量較高，單螺桿在喂料區(qū)易出現(xiàn)溢汽、反噴，導(dǎo)致料流不穩(wěn)堵機(jī)，而雙螺桿不會發(fā)生類似情況。
—可連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)各種小顆粒產(chǎn)品。在生產(chǎn)2mm及以下直徑顆粒時(shí)，單螺桿工況不穩(wěn)定，出品率會驟降，料型也會變差。
—密度控制更為穩(wěn)定可靠。物料在雙螺桿機(jī)筒內(nèi)熔融更充分、均勻，可以精確控制生產(chǎn)浮水料、沉水料及緩沉性產(chǎn)品。
—對配方適應(yīng)性廣，更能適應(yīng)高能量配方生產(chǎn)。雙螺桿可生產(chǎn)脂肪含量11~13%(國外資料稱可達(dá)17%)的高能量配方，而單螺桿一般不超過6~8%。
—易操作，生產(chǎn)過程穩(wěn)定。
正是由于雙螺桿相比單螺桿生產(chǎn)水產(chǎn)飼料的諸多優(yōu)勢，所以我們建議在生產(chǎn)該類產(chǎn)品時(shí)優(yōu)先選擇雙螺桿膨化機(jī)。當(dāng)然，雙螺桿的投資及生產(chǎn)成本都要比單螺桿高出不少，要根據(jù)實(shí)際情況考慮。
確定機(jī)型后，要考慮設(shè)備的工作方式。對于雙螺桿膨化機(jī)，原則上用濕法，不僅僅是因?yàn)樾矢撸瑵穹ㄅ蚧谜羝?，后續(xù)烘干設(shè)備也要用蒸汽。只有產(chǎn)量要求低(500公斤/h以下)且不具有蒸汽條件，可以采用干法生產(chǎn)，但后續(xù)干燥若使用電能，總能源的消耗也是要仔細(xì)考慮的一個(gè)因素。
如果選擇單螺桿膨化機(jī)，從目前的市場情況來看，單螺桿膨化機(jī)大部分是用來做大豆玉米等原料膨化和碎片狀全價(jià)乳豬料生產(chǎn)，究竟是選擇干法還是濕法生產(chǎn)方式要參考以下條件。
1. 膨化全價(jià)乳豬料
全價(jià)配合飼料經(jīng)膨化(出于保護(hù)維生素和酶制劑的需要，一般控制在105度以內(nèi))、打碎、冷卻、破碎及篩分后得成品，現(xiàn)在南方市場上稱為“鍋巴料”。96年在四川始作，市場反映不夠好，直到2000年在廣西一帶重新興起，以揚(yáng)翔為代表，在兩廣、云南、湖南等地市場還不錯，目前也有向北方擴(kuò)展的趨勢。此工藝源于正大系統(tǒng)的膨脹+制粒工藝，從成本因素考慮，取消了制粒工序，直接將膨脹碎屑料作為終產(chǎn)品。經(jīng)過這種膨化的乳豬料，一般熟化度在70~80%(也有將部分原料膨化后再進(jìn)行全價(jià)膨化)，比普通的制粒要高，生產(chǎn)成本比膨脹+制粒低，所以仍有不少生產(chǎn)廠家采用全價(jià)膨化乳豬料。這種全價(jià)膨化乳豬料生產(chǎn)必須采用濕法生產(chǎn)，干法產(chǎn)品表面易板結(jié)、密實(shí)度大，適口性差。
2. 膨化大豆、玉米
膨化大豆粉原則上只要有蒸汽條件，都應(yīng)該用濕法生產(chǎn)。濕法生產(chǎn)效率高，同功率情況下，濕法膨化大豆粉比干法高出一倍以上，譬如90KW干法膨化大豆粉時(shí)產(chǎn)800~1000公斤，而濕法生產(chǎn)可達(dá)2500公斤，洋工機(jī)械的EXT155S在溫氏集團(tuán)膨化大豆粉產(chǎn)量達(dá)2800公斤以上，效率高居國內(nèi)同類機(jī)型之首，是目前市面上主流機(jī)型之一。濕法膨化控制尿素酶活性更穩(wěn)定，可以精確地控制在0.02~0.2之間。干法膨化大豆粉尿素酶活性波動大，易出現(xiàn)熟化度不均勻。濕法膨化大豆粉水分可以精確控制在12%左右，而干法產(chǎn)品水分僅在8%左右，干耗引起生產(chǎn)成本大幅度增加。膨化大豆粉自用，量又不高時(shí)建議用干法，對產(chǎn)品的含水率不敏感，干法機(jī)較合適。如大豆粉用于銷售，推薦使用濕法機(jī)型，首先是效率比干法高很多，生產(chǎn)成本明顯低于干法，其次，成品含水率較易掌握;部分地區(qū)要求有干法膨化大豆粉產(chǎn)品，則可停汽生產(chǎn)，同樣能滿足要求。
雖然濕法膨化大豆粉效率高，但目前在廣東福建一帶卻有相當(dāng)多的客戶青睞干法膨化大豆粉，可能是干法產(chǎn)品香味濃郁，誘食性更好。因此有不少廠家用干法膨化大豆粉。
由于玉米特殊的物性，飼料用膨化玉米用干法濕法均可以生產(chǎn)。不同于大豆等油脂類原料，調(diào)質(zhì)溫度過高、汽量過大會引起輸送問題，導(dǎo)致返料、堵機(jī)，因此玉米對蒸汽的調(diào)質(zhì)要求較低，所以干濕法生產(chǎn)時(shí)效率差別不如大豆顯著，濕法能比干法提高約15%左右。如果蒸汽質(zhì)量不穩(wěn)定，導(dǎo)致物料入機(jī)水分波動，很容易引起堵機(jī)和產(chǎn)品質(zhì)量波動。因此，濕法膨化玉米對操作人員要求更高，要隨時(shí)注意蒸汽及終產(chǎn)品的變化并做出相應(yīng)調(diào)整。膨化玉米主要的指標(biāo)就是糊化度及容重(另有文專述)，要根據(jù)產(chǎn)品的用途來確定用干法或是濕法膨化。膨化玉米粉如用于銷售，推薦干法機(jī)型，由于干法膨化玉米，膨化度可調(diào)節(jié)的范圍較寬，可以達(dá)到很高的膨化度(成品容重≤200g/L)，能滿足不同用戶的要求，且投資少，見效快。如果自用(加工配合飼料)，則可以考慮濕法，產(chǎn)量稍高于干法，淀粉糊化度可以達(dá)到85%以上，雖然膨化度不及干法高，但制成混合料后效果也很好。需要指出的是：特種毛皮動物要求的玉米膨化度比乳豬料要求的高，大部分容重在0.3左右，因此，北方地區(qū)膨化玉米的要求比南方要求高。目前來看，理論上0.4~0.5的容重均可用于乳豬料，但用戶有趨向于用狐貉料的要求來選擇膨化玉米。所以，如果膨化玉米粉用于特種動物飼料(貂、狐、貉等)，因?yàn)榕蚧笆旎纫蟾?，宜采用干?如果用于乳豬料制備等，干濕法均可。前面提到過，有些濕法機(jī)不能做干法用，譬如生產(chǎn)膨化玉米，濕法機(jī)膨化產(chǎn)品一般熟化度在85%左右，容重為0.4~0.5，溫度在140~150℃，如果要將熟化度及膨化度提高，如容重0.2，溫度160~170℃，可能需要關(guān)閉蒸汽調(diào)質(zhì)干法生產(chǎn)方能達(dá)到。因?yàn)槿霗C(jī)物料性狀差異引起扭矩和推力驟然增大(相比濕法而言)，主軸、軸承箱結(jié)構(gòu)是否能承受，子彈頭部分在高溫下能否承受腐蝕就需要實(shí)踐及時(shí)間來驗(yàn)證。目前市場上的很多濕法機(jī)型都不具備干法生產(chǎn)高膨化度玉米粉的能力。
有很多用戶選購膨化設(shè)備是要加工玉米、大豆兩種物料的，除上述外，還要考慮如兩種產(chǎn)品的期望產(chǎn)量都不是很高，大體相當(dāng)，則宜使用干法機(jī)。因?yàn)闈穹C(jī)膨化玉米和大豆產(chǎn)量較懸殊，若使用中用于大豆膨化的時(shí)間很少，主要用于玉米膨化，這樣，蒸汽系統(tǒng)及調(diào)質(zhì)器配置等作用不明顯，就是說同樣的生產(chǎn)目標(biāo)，投資遠(yuǎn)高于干法機(jī)組。
3. 其它物料膨化
膨化羽毛粉只能用干法，并且原料越干越好。
膨化玉米尿素只能用干法，蒸汽會使尿素在調(diào)質(zhì)器中融化，導(dǎo)致結(jié)塊、粘壁。
膨化米糠榨油宜用干法，保鮮處理可用濕法。
棉粕、菜粕、蓖麻粕脫毒宜用濕法。
膨化血粉、魚粉干法濕法均可。
以上介紹的是選擇單螺桿膨化設(shè)備工作方式的一些基本原則，蒸汽條件及投資額度也是制約選擇機(jī)型的重要因素，具備蒸汽條件、資金充足者可選擇大型號濕法機(jī)型;反之，則選擇小型號干法機(jī)。