（一）、挤压膨化机加工技术的特性：

特性：现代挤压膨化技术的挤压膨化腔可认为是一个较为特殊的连续反应器。饲料在反应器内（挤压膨化腔内），在高温（120～160℃以上）、高压（4～10MPa）状态下经强烈的挤压、剪切、摩擦、混合、挤出使饲料中的淀粉糊化、蛋白变性，物料之间的各组分产生强烈的物理和物理化学变化、物料在宏观和微观结构上都产生了具大变化。同时饲料经高温、高压在挤压反应器内有高的水分，使各种抗营养因子的活性能得到较有效的钝化、有害病菌较能*灭活。从而，使挤压膨化机的成品具有良好的耐水性和稳定性、易消化、吸收效率高、含菌率低、安全性好等特点。调整挤压膨化机有关参数可生产出各种性能的沉性、浮性和半浮性等水产饲料，这类饲料符合鱼虾水生动物的使用特点和要求。与此同时，挤压膨化机还能用于改善和提高饲料原料的使用价值。因此，现代挤压膨化机所生产的水产饲料质量是其他饲料成型机械*的。可以说现代挤压膨化机在饲料加工业中的运用前景必将是极为广阔。

虽然优良的挤压膨化机设备投资较其他成型机械要高，操作管理水平要求严格，动耗要高于其他成型机械。由于，现代挤压膨化机的特点和功能相比远优于其他成型机械。所以，现代的挤压膨化机的得到了广大饲料工作者，特别是水产饲料的工作者厚爱。

（二）、挤压膨化机工作原理：

挤压膨化机的挤压加工理论自挤压膨化机问世以来，国内外科技工作者对其工作原理就一直不断的进行研究，并得到大量的研究成果，论述了饲料在挤压腔内的挤压过程及物理和物理化学变化。但至今还没有一种完整的、全面的、系统的挤压膨化机挤压理论来指导设计和生产。由于饲料挤压膨化机工作过程有三十余个变量，而且各因素之间又互相影响。为此，饲料在挤压过程的变化十分复杂，难以进行较可靠的定量分析，不能用一个或几个公式能完整表达挤压膨化机在挤压膨化过程中的理论。目前挤压膨化机每一步的发展，都在现有的挤压理论基础上，靠大量的试验才能获得到该条件下的较好的结构参数和工艺参数。虽现有挤压膨化机的挤压理论不够完整、全面、系统，但对挤压膨化机工作过程（见图1）的分析，仍有较好的作用，具有定性的和一定范围的定量作用，有较好的指导意义。现有zui常用的挤压膨化机的挤压理论，主要是饲料在挤压腔内经挤压、剪切、摩擦、混合过程中饲料呈现出塑性流动性，使饲料外观和微观结构上都产生了具大变化，即产生了物理及物理化学变化。根据这变化为依据，提出以下两种挤压膨化理论：1饲料在挤压腔内溶融（揉合）体根据物料机械输送、热力学、流变学为基础建立和提出的喂料输送理论、溶融（揉合）理论、溶融（揉合）熟化（组织化）理论。2以螺杆特性线、膜头特性线及挤压膨化机的工作特性图为基础的理论。现对这些理论来进行简单讨论。

a

b
图1 a，b 挤压膨化机工作过程

1、挤压膨化机输送溶融揉合工作原理：

从图1看出饲料在挤压膨化机的工作过程，分为喂料（固体）输送区、揉合（溶融）区及揉合（溶融）熟化（组织化）成型区。为此，挤压膨化机工作原理从这三个区为单位进行讨论。

1）、喂料（固体）输送区及其理论分析：

调质后的饲料进入膨化腔内的螺杆输送区，该区主要功能为：（1）、是向溶融区输送饲料，物料处于固体状态。（2）、对饲料压缩，加热，饲料密度开始增加。饲料在进入膨化腔内的螺杆输送区，饲料开始向揉合区方向输送，饲料在螺杆螺纹斜面推力下既作轴向运动，又作周向运动，实际饲料运动轨迹是作螺旋运动。由于螺杆螺距由大变小，所以，饲料既有螺旋运动又在逐步压缩。

喂料（固体）输送段输送产量的关系式如下：

QS=π2 nh1D（D－h1）（b/b+e）tanψtanφ/tanψ+tanφ

QS：螺杆对固体物料在进料段的输送量m3/s；
n：螺杆转速r/s； h1：螺杆螺纹槽的深度m
D：螺杆外直径mb：螺纹槽的宽度m
e：螺凌的宽度mψ：螺杆螺旋角（ °）
φ：物料输送角（ °）
物料物料输送角φ，φ=arccos（Ksimφ+ M）
K：为作用在物料上的力比，M：螺纹槽中的集合项
M 、K 值与进料段的开始和末端的压力、物料与螺杆及机筒的摩擦系数，螺杆内、外直径、螺旋宽度、螺杆平均螺旋角、进料段长度等因素有关。

2）、揉合区及其理论分析：

（1）、揉合（溶融）过程的物理模型和溶融基理：

揉合（溶融）过程的物理模型见图2

图2揉合（溶融）过程的物理模型

喂料（固体）输送区饲料仍处于固体状态，而揉合（溶融）过程饲料经螺杆的螺旋及揉合块的作用下使饲料受到强力挤压压力、揉合、加温、加湿，饲料开始从粉状单粒固体向塑性溶融体转变，在高温和强力的挤压下饲料虽然密度进一步提高，并在揉合区中后部逐步整体呈现出塑性流动性。

（2）、揉合（溶融）理论：

饲料在从喂料（固体）输送区进入溶融区揉合（溶融）理论是建立在揉合（溶融）数学模型、热力学、流变学的基础上。

揉合区的主要关系式：

α揉合溶融系数：α=（ Rh1 b1/2/QSρS） ；

ρS固体粉状物料的密度（即被溶物料的密度）， kg/m3；
R物料揉合（溶融）时供热量与需要热量的比值，kg/m1.5s ；

R=（Vbxρm/2）1/21/2 ；

Vbx机筒内表面垂直螺凌方向上的分速m/s ；
Vj机筒内表面运动速度Vb与饲料固体运动速度VSZ的合速度m/s；
ρm揉合（溶融）物料的密度kg/m3；λm揉合（溶融）物料的热导率J/ mt；
CS粉状饲料的比热J/kgt ；i粉状饲料的比能J/kg ；
η 揉合物料表观粘度Pas；Tb揉合溶融温度t℃ ；
Tm揉合溶融区机筒的温度t ℃； Ts进入揉合区粉状饲料温度t ℃
揉合内*溶融段长度L2，L2= （h1/α）（ 2‐A/α） m；
螺杆螺槽底部斜度A， A=2（h1‐h3） Dsimψ/L1
h3揉合溶融区螺槽深度mL1揉合溶融区长度m

由加料段送来的料已被压到有较高密度的固体料，进入溶融区的物料受到与机筒、螺杆及物料之间的剪切、摩擦和外部加热的共同作用下先在机筒内壁溶融成溶膜。随着物料的推进，溶膜厚度增加到整个螺槽。

该理论中对物料的挤压，揉合过程的力的关系未能直接的表达出来。为此，该区的关系式在饲料揉合（溶融）区的理论上还不够完整，全面。

3）、揉合（溶融）熟化（组织化）区及其挤压理论分析：

揉合（溶融）熟化（组织化）成型区的理论是建立在流体（粘性）动力学理论基础上，是研究饲料在该区域如何达到理想的溶融、塑性流动及其饲料的定温、定压、定量、连续地挤压条件。

饲料在该区域内在高温、高压的挤压条件下，按流体（粘性）动力学理论导出饲料在该区域挤压成型产量及其膜头处压力，即挤压成型的压力。

该区域螺杆挤压成型量：

Qm=（π2D2h3cosψsimψ）n/2—（πDh33sim2ψ）p/12η1L3
—（π2D2δ3tanψ） p/10η2 L3m3/s

挤压成型膜头处压力：p= p2—p1Pa

Qm：揉合（溶融）熟化成型输送量，m3/s；
L3：揉合（溶融）熟化（组织化）成型区长度，m ；
η1：螺槽内溶融物料的粘度，Pas ；
η2：螺杆与机筒的间隙中物料的粘度，Pas ；
p：膜头处压力Pa ；δ：螺杆与机筒的间隙，m ；
p1：揉合（溶融）开始处溶融物料的压力Pa ；
p2：揉合（溶融）末端处溶融物料的压力Pa 。

从上各关系式可知：

1）、挤压膨化机产量取决于喂料（固体）输送段输送量、而揉合（溶融） 和揉合（溶融）熟化区的效果是保证挤压膨化机产量和质量的关键。而三区域内须匹配。为此，高速挤压膨化机建立在该基础之上。

2）、在结构不变的情况下，挤压成型区的产量Qm随物料粘度增加而增加，螺杆转速增加而提高，但机内挤压压力将下降。所以，螺杆转速增加而提高时，为了确保挤压膨化质量，须增加合理的揉合块或减少螺槽截面。

3）、初步揭示了挤压膨化输送段输送量、而揉合（溶融） 和揉合（溶融）熟化与饲料的性能、螺杆、螺筒及工艺各参数之间的关系。是改进、提高挤压膨化性能和工艺操作条件。

4）、适当提高揉合（溶融）的温度有利于饲料揉合（溶融）效果等。

2、螺杆特性线、膜头特性线及挤压工作特性线理论

1）、螺杆特性线：螺杆输送量Q1与揉合（溶融）输送量Qm关系为：

Q1螺杆输送量，kg/h Qm揉合（溶融）输送量kg/h
ρm揉合（溶融）料的密度kg/m3n螺杆转速r/s
α、β、γ为螺杆的几何参数有关系数。η溶融料的粘度Pas

具体螺杆的几何参数引入后螺杆输送量Q1为：

Q1=0.06π（D－h3）（scosψ－e） h3ρmnγ/cosψkg/h

D螺杆直径cmh3揉合（溶融）熟化段螺槽深度cm
s螺距cme螺凌的宽度cm
ψ螺杆螺旋角（ °）γ传送系数一般取0. 2～0. 5

2）、膜头特性线：膜头溶融料输送量Q2=Q1

Q2 =Q1 =Kp/η=3600ρm Kp/ηkg/h

K膜孔形状、尺寸系数p膜头压力Pa

3）、螺杆、膜头特性线见工作特性图3：挤压膨化机产量应Q3=Q2=Q1

图3 挤压膨化机工作特性图

从上式中挤压膨化机产量Q与螺杆转速、螺杆、膜头的结构尺寸有关，与物料粘度无关（在膜头结构尺寸不变时）。粘度大机头处压力高，。粘度小机头处压力低。所以，溶体物料通过时膜头产量Q不变。

综上所述三区域溶融理论三者相对独立，*、二区有关系，与第三区尚未统一起来分析，该理论有一定不完整性。而螺杆特性线、膜头特性线及工作特性线的挤压理论。三区域已起来，但该理论中，物料的流变特性未能充分表达出来，因此，该理论仍有一些不足。