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行政院農業委員會臺中區農業改良場

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特刊

擠壓機之介紹與應用

擠壓機之介紹與應用

田雲生

摘  要

  「擠壓」係利用外力使物料在特定容器中流動,而受到不同程度的混合、搓揉與剪斷等程序,再施以蒸煮作用的一種加工技術。所以擠壓機 (Extruder) 是集合物料輸送、壓縮、混合、搓揉、剪切、加熱、殺菌、組織化、成形、膨發等功能,將物料經過高溫、高壓、短時間 (HTST) 作用後,當其通過模孔時,因外界為常溫常壓,使得物料中的水份受熱及壓力改變,造成蒸汽而急速散失,這些蒸汽會將融熔狀態具可塑性的物料撐大,形成所謂的膨發性產品。早在十九世紀末,人們已運用於塑膠射出成形,目前歐美國家則多應用於一般食品製造、寵物飼料加工及廢棄物處理,也供為生化反應之反應器及預煮澱粉、水解蛋白質等用途。

  擠壓機依外觀、作用方式之不同,分為短桶 ( 筒 ) 單螺旋 ( 軸 ) 乾式擠壓機、長桶單螺旋乾式擠壓機、長桶單螺旋濕式擠壓機、膨鬆機及雙螺旋式擠壓機等型式,其主要結構包括動力源、進料、擠壓作業、加熱套筒、出料及控制等六部份。而影響擠壓成敗、優劣之操作因子有原料配方 ( 粗細度、含水率及添加物 ) 、進料速率、螺軸轉速、螺旋元件組合、套筒壓力、套筒 ( 模具 ) 溫度、模孔形狀與規格等加工參數。所以國內各研究單位即針對不同加工參數,探討並建立最適合之擠壓操作條件;同時也結合廢棄物再生利用、減少垃圾污染等環保概念,試驗開發替代產品,以供產業界應用。

  諸如擠壓加工全脂大豆粉,探討其滯留時間與產品營養特性,其最佳操作條件為套筒溫度 170 、 170 、 90 º C( 三段式加熱 ) 、螺旋轉速 80.0 rpm 、進料速率 12.5 kg/hr ,此結果可供該飼料生產之參考;胡蘿蔔渣應用於高纖擠壓產品之研究,其最適操作條件為胡蘿蔔渣添加量 6.8~7.2% 、模具溫度 98.4~103.2 º C 、螺旋轉速 478 rpm ,可得膳食纖維含量在 14~15% 的擠壓產品,此成果為榨汁而殘留 30% 之廢棄物覓得一生財管道,亦創造另一健康經濟副產品;又添加物與原料配方對擠壓緩衝產品之研究,係以可分解產品取代塑膠原料,減少包裝材料衍生之垃圾為目的;不同模孔形狀之擠壓特性探討,藉以生產不同形狀、多樣化產品供市場選擇。

  由上述可知,擠壓機具有產品成本低、形狀多、品質高、多樣化及無廢棄物等優點,且國內目前應用於食品加工、飼料生產等技術已日趨成熟。未來除繼續建立相關擠壓資料外,更多的塑膠原料替代品 ( 譬如應用廣泛的保麗龍製品等 ) 之研究開發,則是刻不容緩的方向與重點。
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