1.采用雙階多級壓榨的榨膛結構

    目前,世界各國所通用的連續螺旋榨油機,其結構與原理已為人所知。根據現有的壓榨工藝,螺旋榨油機可分為兩大類:全壓榨油機和預榨榨油機。冷榨機應屬于全壓榨油機的范疇。根據現有的全壓榨油機的幾種典型的結構形式和H.J.拉澤洪等人的研究成果,構想了這樣一種結構,即采用水平布置的雙階多級的復合壓榨式的榨膛結構。它由喂料段、主壓榨段和成餅段三段構成。喂料段由喂料螺旋和預壓榨螺組成,具有送料和預榨的功能,而多級壓榨則在主壓榨段。榨籠的末端榨螺將餅粕排除機外。

    2.適當增大理論壓縮比脫皮后菜籽仁的冷榨既不同于現行的蒸炒后的預榨,也不同于未脫皮的冷榨,這是由榨料的性質所決定的。脫皮后的菜籽仁呈碎粒狀,細胞壁極少破損,細胞內含物幾乎保持原狀。為了取得良好的壓榨取油效果,螺旋壓榨機應該具有較高的榨膛壓力和足夠的停留時間,這是影響出油效果的主要因素之一。要增加榨膛壓力,就必須增大理論壓縮比。一般來說,油料的壓縮比與餅中殘油率具有相反的關系,榨料的壓縮比越大,榨料體積的壓縮程度越高,油料的殘油率就越低。但對于冷榨,并非壓縮比越大越好。試驗表明,當壓縮比達到20時,其干餅殘油率為16%～17%,且漏渣現象嚴重。我們知道,一般的全壓榨油機的理論壓縮比都在9.0以上,因此將冷榨機的壓縮比確定在16左右。通過后面的實驗驗證這一值較為理想,其干餅殘油率可達到10.3%。當然,增大榨油機的壓縮比,由于回料量的增加,其壓榨時間也必然延長。

    3、改善喂料段的輸送特性在理想的情況下,榨料沿榨軸方向的移動應該是純軸向的。但事實證明絕大部分油料的滑移和隨軸轉動大都發生在榨軸的喂料段,并因此降低榨油機的產量乃至堵塞或送料不暢。這一點對于軟油料尤為明顯。這是因為在喂料段的末端朝著喂料口方向存在著較大的壓力梯度[,榨膛內的榨料在反抗壓力急劇增加的同時,而又不得不向前推移的后果就是引起榨料的反向滑移和隨軸轉動。因此,喂料段的設計必須要抵消這個背壓在喂料段的入口處附加一個帶阻轉槽的襯套可成功地解決諸如脫皮菜籽仁、葵花籽仁和亞麻籽這一類高油份、低粗纖維含量的軟油料的輸送,無須專門的強制喂料裝置。

    襯套內壁沿縱向開有若干矩形溝槽,溝槽的面積大約占內徑的1?10,溝槽深必須大于顆粒的最大尺寸,溝槽寬度也應大于顆粒的最大尺寸。襯套與喂料螺旋之間的間隙應小于油料顆粒厚度,脫皮的菜籽仁一般小于1mm。喂料螺旋被襯套整圓覆蓋的長度l(見圖2)也是一個重要參數。覆蓋長度l與螺紋導程S的關系為:l=ΥS。在試驗的基礎上,得出使用效果較好的喂料螺旋的覆蓋長度系數Υ為:對于單頭螺紋,Υ=2～3;雙頭螺紋,Υ=1.5～2。

    4.提高主壓榨段的壓榨效率主壓榨段是油脂大量擠出的階段,因此必須做到:

    1)施于榨料上壓力的大小須確保油脂的盡量擠出和克服榨料粒子變形時的阻力;

    2)榨料的多孔性好且在壓榨過程中隨著榨料的變形仍能保持到終了;

    3)流油毛細管的長度盡量短,即實現榨料的層薄壓榨,使排油路程縮短;

    4)保證必要的壓榨時間。

    通常增大理論壓縮比,即減少榨螺的通道深度、減小螺距,就能有效地增大壓力。但對于脫皮菜籽仁這樣的軟質油料僅僅通過改變榨螺的空腔容積,其壓榨效果是極其有限的。在這種情況下,有效增大和改變壓力的辦法就是在兩榨螺之間插入“錐形榨圈”,如圖3所示。在主壓榨段通過多次采用這一結構(至少三節錐圈),以實現所謂的多級壓榨(如圖1所示)。很顯然,隨著榨螺根徑沿榨軸縱向逐漸增大,錐圈與榨籠內壁所形成的空余體積也隨之減小,對榨料產生的阻力也就越大,因此每一個榨螺必需產生一個更高的推力來推動榨料進入下一個榨螺。

    隨著榨料向排除末端的逐級壓榨,殘油量也越來越小,榨料也逐漸被擠壓得越來越密實,形成所謂的“固體塞子”。此時,出油毛細孔被封堵,油脂的擠出也變得越來越困難,油脂穿過榨料基質的滲透能力大大降低。因此,打開新的油路和縮短油路就變得越來越重要。在現有的螺旋榨油機中,通常是在榨膛中設置刮刀裝置和沿榨螺軸向在螺棱上開有一個大約40°的“缺口”(如圖3所示),以此形成榨料粒子之間徑向和軸向的相對滑移或斷裂混合等現象。盡管這是打開新的油路的有效途徑,但由于油脂并非在錐圈坐落的區域的榨籠中排出,而是在推動榨料越過錐圈的那個榨螺的地方,因此難以實現榨料的薄層壓榨。

    改進的辦法是將錐圈前的榨螺設計成反錐形,即螺旋的外徑沿推進方向逐漸減小(根徑不變),如圖4所示。在壓榨過程中,由于這種榨螺與榨籠之間的間隙被改變(控制在10mm以內),一部分脫離榨螺推進作用的榨料,滯留于榨螺與榨膛內壁之間的空間,其前進的速度明顯降低,致使這部分榨料與沒脫離螺旋的榨料在壓榨中形成較大的速度差,使“固體塞”分裂,重新打開油路。由于榨料密集于榨膛內壁的空間,其壓力大都作用于靠近榨膛內壁的環形薄層,且榨料是在速度差較大的低速區運動,因此延長了榨料的壓榨時間,加之受壓榨料密集于榨膛內壁的出油縫處,更有利于提高出油率。對于脫皮菜籽仁這樣的軟質油料,榨料的薄床壓榨對提高出油率是極為有利的。