（1）单螺杆挤压膨化机

主要由喂料器（调质器）、挤压螺杆、成型模板、切刀装置和传动等部分组成。

1）喂料器

喂料器是保证提高均匀稳定的料流并根据挤压膨化机电动机的额定电流值调整喂料量，常用螺旋喂料器。

2）挤压螺杆

挤压螺杆是膨化机的主要构件，它的结构参数与工作参数直接影响膨化机的工作性能，螺杆的主要构造参数是：长径比L/D、螺槽深度h、螺距s、螺旋角φ、螺槽宽度e和螺纹头数n。它由多段螺杆组合而成，一般由进料输送段、加热加压段和高压出料段组成。采用高强度、耐磨、较小的热涨冷缩系数材料和较高的加工精度制造。一根花键轴把各种结构的螺杆单元连接组成为完整的螺杆。其结构特点是：螺杆变齿槽深度（或变螺距）结构；单端悬臂支撑。

进料输送段：进料输送段螺距较大，占螺杆总长（10～25）%，主要将物料进行输送和压缩，使物料充满螺旋槽内。

加热加压段：加热加压段约占螺杆总长50%，螺槽沿物料移动方向逐渐由深变浅，对物料进行压缩。压缩比快速增大，机械能大部分消耗在此区域，此时物料的温度急剧上升，造成物料从松散状态转变成连续可塑的面团状。

高压出料段：高压出料段占螺杆总长的（15～30）％，螺槽更浅，螺距逐渐变小。挤压力可达（3.0～10）MPa，此段压力、温度、所以螺杆、机筒的磨损*严重。

高压出料段可以设计泄压孔，可以调节物料在出模孔前压力的大小，从而达到控制颗粒容重的目的。水产膨化机上通常设置泄压孔，可根据饲料沉浮性的要求，调节泄压孔的开启度以调节压力大小达到控制颗粒密度的目的。

高压出料段的出口为模板．模板孔形及大小根据不同饲料的需要设计而成．物料从模板的模孔中挤出，进入大气，压力和温度骤降，使其体积迅速膨胀，水分快速蒸发脱水凝固，物料膨化后体积增大9～13倍。

3）机筒

机筒为水汽夹层结构。在膨化系统的挤压过程中，机筒的夹层之间也要通入一定压力的蒸汽或冷水对物料进行保温或冷却，防止温度太低达不到膨化要求或温度过高出现物料烧焦现象。

4）模板

模板安装在挤压螺杆悬臂端机筒上，模孔的多样化，可加工各种形状的膨化颗粒饲料，满足宠物、鱼类等的需要，由于模板模孔数量较少，所以膨化机产量较低。

5）切刀装置

膨化机的切刀装置是挤压膨化产品*终成型的重要构件，它应当能够将膨化颗粒料切割成长度一致，外表美观的产品。

切刀装置由切刀、切刀架、传动部分和支架组成。一般在切刀架上安装1～6片切刀（刀片），切刀刃口锋利。切刀传动部分一般采用变频调速电机（无级变速），调整变频控制器的输出频率即可调整其转速，通常为（500～600）r/min。改变切刀转速和模板便可加工不同形状、大小的膨化颗粒饲料。切刀、切刀架、传动部分安装在可移动的支架上，以方便调整切刀位置及膨化机的操作维修（护）。

在其它条件不变的情况下，切刀的速度决定产品的长度，切刀速度越快，长度越短，反之亦然。完好的切刀性能，主要取决于切刀与模板的间隙，工作时该间隙一般为（0.1～0.2）mm，维修（护）或更换模板时切刀应远离模板。

6）主轴传动装置

主轴传动装置由主电动机通过皮带（平皮带或三角带）驱动主轴皮带轮，带动主轴（挤压螺杆）转动。主轴转速大功率为（450～550）r／min，小功率在400 r／min以下。

生产湿法膨化颗粒饲料时，将含有一定量淀粉（≥20％）的物料细粉经调质，物料调质后水分要达到（26～30）%，调质温度超过100 ℃；调制后的物料送入螺杆挤压腔内，在稳定的螺杆转速下，物料所受的挤压力逐渐增大（压缩比4～10），并经蒸汽加热、加压和伴有物料的摩擦和强烈的剪切作用，物料温度急骤升高、充分糊化，在物料到达模板被挤出的瞬间，压强骤降，水分迅速变成过热蒸汽，物料的体积迅速增大、膨胀、成形，膨化程度及水中沉浮性由蒸汽添加量、温度高低和机内压力等控制。生产干法膨化饲料时，无需对粉状原料进行调质，其它过程与湿法膨化颗粒料的加工相似。

单螺杆的工作特性取决于模板的背压。螺杆充满物料的程度与喂料速度、螺杆转速、物料在水分和温度变化时的融化特性有关。对机筒温度和螺杆槽内的压力影响忽略不计，这些因素的互相影响限制了单螺杆膨化机的工作范围和灵活性。

（2）双螺杆挤压膨化机
    

双螺杆挤压膨化机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，并排放置两根螺杆，按螺杆相互位置可以分为相互啮合型和非啮合型；按照两根螺杆转轴的旋转方向可以分为反向旋转型和同向旋转型。

1）双螺杆的啮合方式

物料所需要的热量来源，除了与单螺杆相同的部分外，大部分来自双螺杆之间齿、槽的啮合。受啮合螺纹的剪切、挤压和混合，产生热量，并使热量均匀化。啮合间隙的大小对膨化质量影响很大。间隙小，剪切力大，但通过的物料量减少；间隙大，通过的物料量增加了，而剪切力减小。双螺杆强制输送和自洁的特性，使物料在机筒中停留时间短而均匀。双螺杆良好的混合性能、使物料得到的热量及时均化。加快了物料的熟化程度，减少了料温的波动，提高了膨化的产量和质量。

啮合型双螺杆：啮合型双螺杆根据啮合程度分为完全啮合和部分啮合两种，即在螺杆的啮合处，螺杆的螺纹全部或部分插入另一螺杆的螺槽中，使连续的螺槽被分成相互间隔的“C”形小室。螺杆旋转时，随着啮合部位的轴向向前移动，“C”形小室也作轴向向前移动。螺杆每转一周，“C”形小室就向前移动一个导程。“C”形小室中的物料，由于受啮合螺纹的推力，使物料抱住螺杆旋转的趋势受到阻碍，从而被螺纹推向前进。由于啮合型的螺杆的啮合处间隙很小，对物料具有强制输送的能力，不易产生倒流、漏流现象，它能在较短的时间内建立起高压，推送物料经过螺杆的各个部位。这种配合方式，料流稳定，输送效果较好.

非啮合型双螺杆：非啮合型的双螺杆是指两螺杆在周向空间上无重合部分，各螺杆的转动互不干扰。因为非啮合型的双螺杆不啮合，其间的间隙较大，不同的“C”形小室中的物料各自混合效果好，但螺杆的输送能力较啮合型的差，易产生漏流、倒流和料流不稳定现象，难于达到强制输送效果。

2）双螺杆的旋转方向

反向旋转型双螺杆：反向旋转型两螺杆相向或相背转动。在反向旋转型双螺杆中，物料进入挤压螺杆后，首先在两螺杆之间产生压力，此压力易造成两螺杆分离和偏心，因而套筒和螺杆之间易产生摩擦，造成设备磨损。因此，反向旋转的双螺杆挤压机转速不宜太高，一般控制在50 r／min以下。反向旋转的螺杆啮合处，螺纹和螺槽之间存在速度差，能够产生一定的剪切速度，旋转过程中会相互剥离粘在螺杆上的物料，使螺杆得到自洁。

同向旋转的双螺杆：同向旋转的双螺杆以相同方向转动，啮合处螺纹和螺槽间的旋转方向相反，因此被螺纹带入啮合间隙的物料也会受到螺杆和螺槽间的挤压、剪切和研磨作用，同时由于相对速度比反向旋转的大，啮合处物料所受的剪切力也大，有助于粘附物料的剥离，自洁效果更好。同向旋转的两根螺杆对物料所起的作用也不大相同，一根螺杆要把物料拉入啮合间隙，而另一根螺杆则要把物料从间隙中推出，结果使物料由一根螺杆转移到另一根螺杆，物料呈图4所示方向运动，即物料从A-B-C-D-A，运动方向改变了一次，轴向移动前进了一个导程。料流方向的改变，更有助于物料相互间的均匀混合。

同向旋转的双螺杆挤压膨化机，由于不会产生使螺杆相互分离的压力，对磨损的敏感性较小，它可在较高转速（300 r／min）的情况下工作。

3）双螺杆挤压膨化机的结构特点

双螺杆挤压膨化机虽然和单螺杆挤压膨化机结构十分相似，但在工作原理上，它们之间存在较大的差异。与单螺杆相比，双螺杆具有以下特点：

强制输送作用：由于双螺杆具有强制输送的特点，不论其螺槽是否填满，输送速度基本保持不变，不易产生局部积料，焦料和堵机等现象。

混合作用：双螺杆挤压膨化机工作时，一个螺杆的螺旋与相邻螺杆的螺旋齿槽存在着相互作用，因而机筒筒壁不需提供物料的防转机构，对物料有良好的混合效果。确切地讲，物料在挤压膨化机中发生的混合作用称之为“混炼”，其主要作用是物料之间水分的转移，不同物料之间的细微混合，以及不同物料之间不同成分的重新组织化等作用。

自洁作用：粘附在螺杆螺纹和螺槽上的积料，如果滞留时间太长，将引起物料受热时间过长，产生焦料，严重时会增加螺杆旋转阻力，使能量消耗增大，甚至会产生堵机、停机等现象。若能及时清除粘附的积料，将有助于生产的正常进行与产品质量的稳定与提高。无论是反向旋转的螺杆还是同向旋转的螺杆均有自洁作用，其中同向旋转的螺杆自洁效果更好。

压延作用：物料进入双螺杆挤压膨化机后，被很快拉入啮合间隙。由于螺纹和螺槽之间存在速度差，所以物料立即受到研磨、挤压的作用，此作用与压延机上的压延作用相似，故称“压延作用”。

近几年，在膨化颗粒饲料和食品加工中，双螺杆挤压膨化机的使用日益增多。

双螺杆挤压膨化机由两根相互啮合的螺杆组成，两螺杆紧密啮合或部分啮合，同步同向旋转或反向旋转。工作时将按配方混合好的饲料定量均匀地加入进料斗内，互相啮合旋转着的双螺杆将这些物料在横截面上投影呈“8”字形外边缘流向向前推进，在这一过程中物料受热、受压、摩擦、剪切及混合，再从模板出口喷出，工况突变到常温常压下，使内部淀粉a化，纤维组织化，结构膨松化，出来的条状料再经无级调速旋转切刀切成所需长度即为膨化颗粒饲料。 

膨胀器

（3）膨胀器（Expand），又称膨胀机，其全称为环隙膨胀器（Annular Gap Expander）。在国外，*早作为高压调质设备用于油脂工业，随后作为超级调质器用于饲料制粒的调质。我国的一些饲料加工厂将膨胀器作为成型设备（代替制粒机）生产乳猪料、肉鸡料等膨胀饲料。也就是说，饲料生产中膨胀器可用于调质或直接生产膨胀饲料。

与挤压膨化机（Extruder）相似。主要由螺杆、套筒和出口锥形模三部分组成。螺杆部分按其功能可分为进料段（Ⅰ）、压缩段（Ⅱ）和膨胀（化）段（Ⅲ）。螺杆主要对物料起着输送挤压、剪切等作用。根据物料特性和饲料产品的要求，螺杆长度L与直径D之比（L/D）为7～16，其结构和组合不同对膨胀产品质量影响极大；套筒主要对物料起着摩擦、挤压等作用，其内部结构对挤压强度和物料的流动性有很大影响；出口锥形模的形状及环隙大小，不仅影响膨胀压力和产品品质，还关系着膨胀过程能否顺利进行，环隙大小常用液压装置或电控系统自动控制，以保持相对稳定的挤压力。为了控制膨胀条件，有些膨胀器的套筒做成加入蒸汽或水的夹套。膨胀器结构设计上无喂料器，需外设喂料器将物料由进料口进入膨胀器。

在螺杆与套筒摩擦、挤压、剪切等作用下，物料温度和压力迅速升高，一般情况膨胀器可以对物料产生40 Pa的压力和（120～130）℃的温度，饲料在此条件下滞留（3～5）s，迅速发生物理变化，使饲料的淀粉糊化程度和蛋白质的可溶度都得到显著提高，然而，饲料中的热敏性营养成分也会在这一高温过程中遭受较大损失。粉料在压力作用下被迫通过螺杆和模头之间的狭窄间隙，产生压实和剪切，在模头处压力突然变化（骤降），饲料水分迅速汽化（闪蒸）。膨胀后产品不需再干燥，容重比膨胀前要降低20%左右。  

原创作者：济南真诺机械有限公司