一、操作參數對停留時間的影響
大豆蛋白高水分擠壓的最小停留時間(RTS)70.7~163.3s,平均停留時間(MRT)108.2~255.4s,方差(σ2)216.1~4536.0s2,彼克列準數(Pe)16.3~277.0。以螺杆轉速、物料濕度、喂料速度和機筒溫度為自變量,以RTS、MRT、σ2、Pe為因變量,進行逐步回歸,結果見表1-5-1。
(一)螺杆轉速的影響
逐步回歸方程主效分析表明(表1-5-1),螺杆轉速(SS)對最小停留時間(RTS)和平均停留時間(MRT)的影響為線性負效應,RTS和MRT隨SS的增加而減小。螺杆轉速對方差(σ2)和彼克列準數(Pe)的影響不顯著。
提高螺杆轉速使物料在機筒內的最小停留時間和平均停留時間均減小。在其他操作參數保持不變(MC=45%;FR=30g/min;BT=140℃),螺杆轉速由60r/min提高到180r/min的過程中,RTS和MRT分別由111.3s和159.8s降為70.0s和121.5s。累積分布曲線處於活塞流和全混流曲線之間,說明物料在擠壓機內的流動介於活塞流和全混流之間。隨著螺杆轉速的增加,E(t)曲線左移,表明最小停留時間和平均停留時間均變小。F(θ)曲線基本重合,說明螺杆轉速對流體在擠壓機內的流動形式影響較小。
(二)物料水分的影響
物料水分(MC)對最小停留時間(RTS)和彼克列準數(Pe)的影響為線性負效應,RTS和Pe隨MC的增加而降低(表1-5-1);對方差σ2的影響為線性正效應,σ2隨MC增加而增大;對平均停留時間(MRT)的影響不顯著。
水分含量對物料在擠壓機內的流動方式和混合程度影響較大。在其他操作參數保持不變(SS=120r/min;FR=30g/min;BT=140℃),物料水分由35%提高到55%的過程中,RTS由100.1s降至81.4s,σ2由246s2增為1406s2,Pe值由155.5降為27.3,說明提高物料水分,可以使物料在擠壓機內的流動加快,但同時停留時間分布變寬,混合作用大大提高。隨著物料水分的增加,E(t)曲線變寬,表現為σ2增加。提高物料水分使F(θ)更接近全混流曲線,說明混合程度增加,表現為Pe減小。
(三)喂料速度的影響
逐步回歸方程表明,喂料速度(FR)對彼克列準數(Pe)的影響為線性負效應,Pe隨SS的增加而減小。喂料速度對最小停留時間(RTS)、平均停留時間(MRT)和方差σ2的影響均符合二次回歸模式,且均以負效應為主(一次項為負值,且達到極顯著水平)。
因為雙螺杆擠壓機采用的是“饑餓式”喂料,喂料速度成為決定物料在擠壓機內停留時間長短的最重要因素,從而也顯著影響到物料在擠壓機內的流動狀態。在其他操作參數保持不變(SS=120r/min;MC=45%;BT=140℃),喂料速度由20g/min提高到40g/min的過程中,RTS由102.4s降至70.7s,MRT由149.2s降至114.3s,Pe值由101.9降為50.6,說明提高喂料速度,可以使物料在擠壓機內的流動加快,使停留時間降低。隨著喂料速度的增加,E(t)曲線左移,表明停留時間變短。觀察F(θ)曲線可以發現,較高喂料速度(30g/min和40g/min)時,F(θ)曲線幾乎完全重合,說明Pe對喂料速度影響不大。而低喂料速度(20g/min)的曲線發生嚴重偏離,說明如果喂料速度太低也會改變物料在機筒內的流動行為,對物料的充分混合產生不利影響。