膨化机基本原理

膨化被定义为在一种或者更多条件（如混合，加热和剪切）下压缩一种饲料或者食物通过一个模具的过程，该模具被设计用于使原料成型或干燥膨胀（Rossenandmiller，）。换言之，膨化集合了许多操作包括混合，蒸煮，揉合，剪切，塑造和成型等。

膨化机基本技术很早以前就已经面世，并已在许多行业里以这样或者那样的形式得到应用，一些新的设计使膨化设备在食品处理领域得到了更加广泛的应用。现如今客户对食品和饲料要求的选择范围更广，膨化蒸煮技术多年来已为生产新式新颖的产品提供了方法。

膨化蒸煮技术一个很大的优势在于它能够在最短的处理时间内用低成本的原材料生产多种多样的产品。动词“膨化”指的是一种在压力下压缩软化或者塑化的材料通过模具（或者模孔）而使产品成型的过程。

饲料膨化机是一种使食物原料加快成型和调整的设备，膨化是一种高度多功能的，可用在多种食品处理中的操作，膨化机可以用于在各种条件下食品的蒸煮，塑造，混合，同化以及成型，具有质量稳定，产量高和低成本的特点。

膨化机的基本功能

膨化机功能多样使其广泛应用于食品，饲料以及工业等领域，以膨化机（干法，湿法，单螺杆或双螺杆）为基础，我们在此介绍在食品或者饲料处理过程中其中一个或一组功能，这些功能有：

凝聚作用：在膨化过程中，食物或者饲料原料能紧密结合而凝聚成离散的小块。

除气作用：含气泡的食物或饲料原料在膨化过程中会被除去气泡。

脱水作用：在一般食品或饲料的膨化过程中，含水量在原有基础上会损失4%-7%。

膨胀作用：膨化机操作条件和配置可以控制宠物饲料和水产饲料的疏密度（如沉性或浮性）。

胶凝作用：膨化蒸煮可以在食物或宠物饲料的处理过程中使淀粉（从各种源头来，如块茎或谷物）糊化。

研磨作用：在食物或饲料的处理过程中原料可以在挤压机中研磨到一定程度。

均化作用：膨化机的均化作用改变无吸引力的原料的结构而使其变成更能被接受的形式。

混合作用：在膨化处理过程中，各种膨化机有多种多样的螺杆可供选择，可以使挤压机产生期望中的混合量。

巴斯德式杀菌和灭菌：在食品或饲料膨化处理过程中，原料可用膨化技术进行巴斯德式杀菌或灭菌。

蛋白质变性：动植物蛋白在膨化后变性可使其更容易被人或动物消化。

塑形作用：通过更换膨化筒体末端的模具，膨化机可以制造各种各样的产品形状。

剪切作用：针对特定的食物或者饲料产品，在挤压机中的特殊配置可以创造出理想的剪切动作。

特性改变：在食品或者饲料的处理过程中，原料的物理和化学特性在膨化系统中改变。

加热蒸煮：在处理食品或饲料的过程中，膨化机可以达到理想的蒸煮作用。

统一化：通过运用膨化机生产食品或宠物饲料，不同的原料生产线共同生产出具有特点的产品。

膨化术语

以下是宠物饲料膨化中用到的最多的词语或词组（Riaz，；Harper，）

料斗或料仓：这个部分将宠物饲料原料放置在给料机之上，他们通常是由不锈钢制作的并带一个玻璃窗可观察原料的高低。

给料机：此装置将宠物饲料原料均衡的输送到调制器中，这些给料机既可以是定容加料也可以是变速螺旋式的。

配方：膨化机处理原料或混合物来制作宠物饲料。

预调质器：这个部分位于给料机和膨化筒体之间，在预调质器中我们可以在原料进入膨化筒体之前添加湿度和蒸汽来部分蒸煮和混合原料。不是所有的膨化器都带有预调质器。（见第五章查看关于调质的更多信息）

筒体：这个部分位于预调质器和刀片总成之间，此部分包括了轴承（单或双）和带剪切环的螺杆来蒸煮和处理宠物饲料。

螺杆：此部分接收从进料口进来的饲料原料，并传输，处理同时压缩物料通过模具，螺杆的种类有很多——比如单头螺纹螺杆，双头螺纹螺杆，中断螺纹螺杆，浅螺纹螺杆，深螺纹螺杆和给料螺杆等。

筒体给料段：此部分包含深螺纹螺杆将原材料快速地运送到下个区域，给料段的主要功能是为了保证原料快速地移动到螺套中，否则螺套会堵塞，膨化机必须停机。

筒体压缩段：压缩段的主要功能是为了将物料塑化成面团状，该部分处于给料段和挤出段之间，越靠近模具的地方螺纹深度越浅。

筒体计量段：该部分最接近膨化机卸料端，主要功能是为了提高剪切率和熟化率，因此此部分必须安装浅螺纹螺杆。

螺纹：这指的是螺杆上将原料在膨化螺套中推送向前的螺旋式的传输表面。

倾斜度：这指的是螺纹与螺杆底部轴线的角度。

螺杆底部：这指的是螺杆的连续中心轴，这种螺杆一般是圆柱体或圆锥体式的，周围有螺纹缠绕。

剪切环：安全环是一种将筒体中不同的螺杆锁在一起的圆形装置，也叫剪切闸，蒸汽闸或者环闸。

剪切：这是一种均化和加热原配料的混合加工行为。

中断螺纹螺杆：也叫断点螺纹螺杆，在这种情况下，有一段螺纹没有了，这一可以增强剪切行为以及使原材料更加熟化。

夹套：这指的是筒体外的空腔，其中可以放置制冷或者制热媒体比如水，油或蒸汽来冷却或者加热筒体表面。

通风概念：当我们需要制作稠密的宠物饲料时会用到这个概念，在靠近末端的地方，有一个筒体区域会打开一个开口释放压力和蒸汽来使宠物饲料产品更加稠密。

长径比：这也叫L/D，指的是筒体内部后缘与卸料端之间的距离除以内径。

压缩率：也叫C/R率，指的是进料口螺杆上全螺纹的体积除以出料口螺杆上全螺纹的体积。

成段的筒体：这指的是由许多不同的部分组成的筒体。

模具：这指的是在膨化机末端用来使产品成型的一些小开口。

多孔板：这用来作为模具和膨化机末端的机械密封。

模板：该模板上包含许多可以装入模嵌块的孔。

模嵌块：模板的各个开口以滑入孔中的嵌入块的形式存在。

颗粒：这指的是被膨化机塑形切割之后的分离的颗粒，无论形状如何，有时也被叫做“夹头”

模具工作带长度：这指的是产品通过模具时它的长度和直径的比值，模具工作带越长，其提供的后压力也越大，产品也越紧实。

切刀：这是指的用来将宠物饲料切割成理想中的大小和长度的装置。

膨化机的种类

在市场上，适合生产宠物和动物饲料生产的膨化机有很多，其中一些有单螺杆膨化机，双螺杆膨化机，干法膨化机，中断螺纹膨化机，膨胀式膨化机和新一代的膨化机。以下是关于不同种类膨化机的简单讨论。

单螺杆膨化机

单螺杆蒸煮膨化机装有压缩螺杆降低了沟槽深度，从而高速转动以提高用来加热的剪切能和机械能（见图6-1），产品的加热是因由此产生的摩擦引起的。筒体夹套中充满蒸汽以提高额外接触加热的能力。为了提高产能和效率，通常情况下配料在进入膨化机之前都会在预调质器中添加蒸汽进行预加热。

基于Harper的观点以及之后的修正（lusasandRiaz，），单螺杆膨化机的分类如下：

冷成型（面团型）膨化机：深螺纹，平滑筒体内壁，低剪切速度，少或无蒸煮，可以用来做面团，糕点面团，曲奇，蛋卷，水饺，肉处理和某些糖果。

高压成型膨化机：带沟槽的筒体避免了物料在壁上打滑，设计的螺杆可提供更大的压力，用做制作麦片和油炸零食。

低剪切蒸煮膨化机：高压缩，适度剪切以及带有沟槽的膨化机增强混合作用，可用来生产松软湿润的食品和类肉的零食如仿牛肉干。

颗粒膨化机：高剪切，沟槽式筒体和多样浅螺纹，用做疏松的零食和膨胀的球状或颗粒状的零食。

高剪切蒸煮膨化机：高剪切，带螺纹深度渐变的螺杆，高温/短时间设备，可用来生产宠物饲料，即食麦片，糖果，脆面包，预煮的食物配料，玉米粉，干燥食品混合物，即溶的饮料粉，油煎面包块和面包屑，饼干和薄饼，脱酶全脂大豆粉，仿坚果，弹性植物蛋白和脱酶的谷物和油籽等。

双螺杆膨化机

双螺杆膨化机在筒体中包含两个平行的螺杆并带有一个八字形交叉区域（见图6-2）。运用双螺杆膨化机处理食物开始于19世纪70年代，而在80年代就有了更加广阔的应用（Harper，）。在同等产能下，双螺杆膨化机比单螺杆膨化机要贵1.5倍甚至更多（LusasandRiaz，），但是其提供的质量控制程度和处理灵活度使得其在食品行业中很有吸引力。

由于双螺杆上螺纹反方向地抽吸运动，双螺杆使产品流通过筒体时更加整齐统一，双螺杆膨化机的一些特点如下：

1）处理粘性，油性或者潮湿的物料以及其他容易在单螺杆膨化机中打滑的物料（在双螺杆膨化机中油脂添加可能增加25%。）

2）机中的小部件比单螺杆中更加耐磨。

3）原料尺寸大小选择范围更广，而单螺杆膨化机只适用于一些特定的尺寸的物料。

4）由于其有自我擦拭的特性，清理起来非常简单。

双螺杆膨化机一般有四种：

同向旋转非啮合

异向旋转非啮合

同向旋转啮合

异向旋转啮合

这四种双螺杆膨化机中，同向旋转齿合类在食品行业中应用的最为广泛。（Harper，）

干法膨化机

所有的膨化机在本质上来说都是在热力，蒸煮力和剪切力下压缩物料的螺杆泵，干法膨化相对于湿法膨化来说指的是这种膨化机不需要外部的热源或者蒸汽。（said，）

干法膨化机利用内部摩擦力产生的能源用作蒸煮，因此在蒸煮过程中不需要注入外部的热源或者蒸汽，这种膨胀机用来处理农场里的大豆，取决于配方的不同，干法膨化机可以用来处理湿度高的配料，如果原料中湿度较低，那么在膨化蒸煮之后就没有必要干燥原料了。

通常情况下，在干法膨化中湿度会在出口处流失，而流失的多少要取决于原料中格的初始湿度。干法膨化机在膨化过程中可以有选择地添加水，一般淀粉类的物质都需要一些湿度以便胶化。

现在干法膨化机在设计上和部件上都有了很大的发展，最近的研究表明如果初始原料用蒸汽和水进行预调质的话，膨化机效率会倍增。研究也发现，在一些应用中，筒体越长处理大豆的效果要比一般筒体好。

干法膨化机是由分段的螺杆安装在主轴周围的单螺杆膨化机，在这几个分段的螺杆之间，装有不同直径的限制门（蒸汽阀，阻风板）用来增强蒸煮和剪切作用。当原料在筒体中移动通过这些限制门时，原料通过不了并因此使压力升高产生回流。一般情况下这些限制门是这样安排的，越靠近螺杆模板的地方，他们的直径越大，在他们靠近模具的地方，产生的压力和剪切力更大。取决于原料的不同，压力和温度的增加和剪切力的增大使原料塑化变成有粘性的面团或面团形的物质。

在干法膨化中，压力和温度在离开模具前达到最大值，环模的设计和开口在压力的增强上起重要作用，不同的模具用来制作不同的原料和形状，在干法膨化机中的蒸煮区域压力很高温度在-℉范围内。一旦原料离开膨化机的模具，压力立刻从产品中释放出来，使内部的水分蒸发成蒸汽从而使产品膨胀。

中断螺纹膨化机

许多种膨化机可以生产宠物饲料，采用连续螺纹轴和中断螺纹轴的单螺杆和双螺杆的膨化机都在宠物饲料生产中发挥着作用，接下来，我们将解释下中断螺纹膨胀机的设计原理和工作原理。

中断螺纹设计的起源

螺杆挤压机的发展表明在平滑表壁的筒体中使用连续螺纹的螺杆可能会不起作用，通过将物料挤压的更紧而阻塞并不能够增加油脂的流量，相反物料只会缠绕在轴上使机器停止排料。大约一百年以前，ValeriusD.Anderson发现如果是中断螺纹螺杆的话物料就不会缠绕而压力也会增加（Anderson，）。

后来他又发现如果螺纹之间互相啮合且筒体上的固定位置有伸出物的话结果会更成功，因此研制出的螺杆挤压机压力更大，工作原理和帆船上的船舵类似，避免了物料的缠绕，但是允许物料向前移动，在那时中断螺纹这个新概念使得连续排料的螺杆挤压机成为可能。

最开始，这种螺杆挤压机是用于油脂榨油，动物废料榨油和从纸浆和聚合物中分离水，后来还发现了很多其他用途。轴速，螺纹几何形状以及物料的预调质极大地影响了螺杆挤压机的操作。

大约年，螺杆挤压机被用来做玉米的膨化，预调质的玉米通过一台带中断螺纹，平滑内壁和无槽的筒体，从螺杆挤压机中出来后玉米膨胀成很大的厚块，然后被冷却破碎成小的颗粒。这种经过螺杆挤压机处理的玉米厚颗粒取代玉米薄片与肉食混合在一起成为当时经典的狗粮。后来所有狗粮配方都变成厚颗粒的玉米加上肉食和谷物作为狗粮的统一成分在市场上推广。

螺杆挤压机为了设计出更高的压力机身都很大，轴速和产量都比膨胀机低，考虑到厚颗粒产品市场广阔，一个螺杆挤压机的厂家重新做了设计使机身更小产量更高成本更低（Zies，）。这种谷物膨化机产量提高四倍，成本降低一半。

最初的机器反映出筒体的蒸汽夹套中不能提供足够的热能，为了提供足够的热能，研制出了一种特殊的针形阀门，可以使蒸汽直接注入到膨胀机中。

中断螺纹膨胀机的应用

有关中断螺纹膨胀机的实验表明和螺杆压缩机不同的是，除了需要研磨之外，此膨化机不需要对原料进行任何预调质就可以工作地很好。这种中断螺纹的设计本身可以使注入的蒸汽和水分与饲料原料进行完全混合，这使膨胀机可以接受干燥的无法流动的物料，这样就简化了预混设备。

多年来，中断螺纹膨胀机已生产了人类食品，动物饲料以及由谷物做成的粘合剂。中断螺纹膨化机破坏了不理想的酶类比如尿素酶，脂肪酶，酪氨酸酶。这种膨胀机可以将油脂如棉花籽，大豆和螺杆压缩的油籽转化成多孔的颗粒可以使出油的效率更高。中断螺纹膨化机同样可以通过机械式的摩擦来干燥合成橡胶。

中断螺纹膨胀机的工作原理

图表6-6表明了中断螺纹膨胀机的内部结构，中断螺纹的蜗轴在内壁光滑的筒体中旋转，有可拆除的螺栓从内壁中伸出并且与螺纹相互啮合，物料快速在螺栓间旋转并与注入的水分和蒸汽混合在一起，摩擦产生的热量和蒸汽的热量使温度升高。

蜗轴与混合物紧密结合使其与高压和摩擦接触从而被高压蒸煮，几秒钟之后，物料中充满了液态水，甚至蒸汽也会被液化。20秒之后，蒸煮完成，物料通过塑形的孔口并在出膨胀机时剪切成理想中的长度。

筒体中温度和湿度的变化影响着蒸煮作用，湿度在10%-35%之间变化，温度在℉和℉（49℃-℃）之间变化，水分受直接注入的水和蒸汽的影响，而温度受最终以蒸汽形式注入的水分总量和每磅原料产生的摩擦所影响，用来挤压物料向前的模具的数量和尺寸决定了所消耗的马力，湿度也影响着马力的消耗。

蒸煮使淀粉胶凝化成为粘稠物使固体颗粒黏着成可膨胀的团状物，当这个团状物物离开膨胀机内部的高压环境而进入一个常压环境时，一些水分会蒸发掉。这样会使这个团状物拉伸膨胀从而使其内部结构疏松多孔，膨化机内部的环境可以轻易地控制膨胀的程度，物料的膨胀需要物料中一般包含淀粉成分，这样使物料变得有粘性和可膨胀的。

因其设计简单，成本低廉和耐磨度高，单螺杆中断螺纹膨胀机优势明显，筒体里的涡轴可以在物料中自由地转动，涡轴和突刺的轴承安装在处于电机和膨胀机给料端的油路箱里，轴上最后六个涡轮被加固了并且两旁有连个可替换的表面硬化的耐磨套。

主轴上的通道深度统一且没有装有压力闸或者蒸汽闸，唯一可以限制流动的是可移动的模具衬板，当其打开时会使膨胀机全部排空。干燥的饲料凭借膨化机中的主轴可在30秒内以最高的产量轻易排空。

切刀总成安装在模具衬板上，在衬板中心还安装着一个固定的中心轴，切刀上与刀刃相接触的外壳旋转并在物料离开模具的时候切割物料。每个刀刃扫过每个模孔的表面将物料剪切成统一的长度。长度是由切割的速度和刀刃的数量决定的。颗粒通过的区域是由模具的开口大小决定的，而膨化机的操作决定了膨胀率和质密度。

中断螺纹单螺杆平滑内壁的膨胀机

有一种膨胀机用途广泛，平滑内壁的筒体中装有中断螺纹的单螺杆，这种膨胀机与其他膨胀机在机械上有所不同，也许是因为它是由螺杆压缩机改进而来的。单个旋转的涡轴在内壁结实无镗线的桶状筒体里推进物料通过其中。物料被压缩，粉碎，混合，蒸煮后通过模具并在此剪切成颗粒。

新一代的膨化机

年引进了新一代的单螺杆膨化机，新一代的单螺杆蒸煮膨化机是为了宠物饲料的生产而设计的，改变了许多关键的设计。大致说来，这种膨化机的长径比（L/D）更短，这就意味着静态或者旋转的易损件更少。传动总成部分也做了修改使膨化机的螺杆的转速提高30%到%。

另外，长期以来被证明是有用配置的预调质器得到了增强，最后，增加了可调速的传动装置来提高灵活性。膨化机筒体中固定或者旋转的部分是膨化系统中最值钱的部分，新一代的膨化机把长径比改小了，这样降低了成本，过去，降低长径比会导致膨化机产量的下降，然而，新一代的膨化机通过提高转速来增加膨化机螺杆的产量（Strahm,）。

与一般的膨化机相比，新一代的膨化机具有很多优点（Rokey,;Strahm,）:

产量提高30%-50%

容积密度减小5-20%

电力消耗减少25%以上

易损部件敏感性降低

提高了处理高碳水化合物的能力

降低了处理成本和生产成本。

膨化机的基本构成

一台膨化机可以分为以下4个部分（见图6-9）：

给料（传输）系统；

预调质器；

膨化筒体；

切刀。

传输系统

传输系统是膨化机第一个最基本的部分。这个部分的目的是将饲料配料，配方或原料均匀地运送到下个部位。原料持续均匀地给料是膨化机持续稳定工作的必要条件。

不同的厂家生产的适合膨化机的传输系统不同，所有的传输系统都有一些特别的用处且增加了成本，一般说来，膨化机厂商普遍采用两种传输系统。

干燥的物料一般可以自由流动，因此可以用可调速的螺旋输送机来称量给料，这些系统一般价格不高也不复杂。而称重给料设备在给料准确性上更令人放心，因为它们不会受到容积密度或料仓中物料堆积的影响，所有这些设备会比较贵。而一些其他的给料设备如料浆罐和液体给料泵都是用做液体原料的给料的。

预调质器

从传输系统中出来的原料给进膨化机的下一个部分，这个部分就叫预调质器，并不是每个膨化机都必须有一个预调质器，大多数干法膨化机和直接膨化式的零食膨化机都没有预调质器。然而大多数的宠物饲料膨化机都有预调质器。

在宠物饲料膨化过程中，采用预调质器有许多优点。如今许多干法膨化机厂商意识到了预调质器的好处并开始给他们的干法膨化系统增加预调质器。一般来说，获益于更高的湿度和更长的滞留时间，预调质会使膨化过程得到增强。

预调质器的主要功能包括混合原料，使原料与水化合以及将原料预先蒸煮到一定的温度。通过这样做，我们可以通过预先蒸煮原料来提高产能，通过预先增加物料湿度来提高膨化机部件的寿命，并且可以提高原料的熟化度。预调质器增加了膨化系统中的热量，这会比机械能提供热量要便宜。

膨化机厂家可选用的预调质器种类有很多，但是主要的预调质系统有两种；

增压预调质器和常压预调质器

从某方面来看，增压预调质器不易操作且需要一些额外的设备来保持预调质器中的压力，而常压预调质器易于操作和维护。如今在市场上有三种不同的常压预调质器。

单轴预调质器：这种预调质器只有一个用来混合的轴，且物料停留时间不受控制。

双轴预调质器：这种预调质器有两个轴，且可以更好地控制混合和停留时间。

不同直径预调质器：这种预调质器有两个轴，但是其中一个的直径比另外一个大，大轴用来增加停留时间而小轴用来混合原料。小轴在转速上是大轴的两倍。

膨化机筒体

筒体是膨化系统的心脏部位，大部分工作都是由膨化系统的这个部分决定的。这个部分包括螺杆，螺套，筒体头部和模具。这个部分决定了膨化机是单螺杆或者双螺杆。如果有两个平行的轴，则这个膨化机是双螺杆的，但是如果只有一个轴，那么这个膨化机是单螺杆的。

这个部分的主要功能是混合蒸煮原料，同时将原料塑造成预定的大小和形状，这是由处于筒体模具末端的模具或模具组控制的。为了蒸煮的目的，我们可以添加水和蒸汽。通过在夹套中注入蒸汽或热油来加热筒体从而加热原料。我们也可以通过不同的螺杆组合来制作不同的宠物饲料。

在这个部分，我们也可以注入液体原料，也可以采用真空系统来生产更加紧密的产品。分段的筒体给了我们一个加长或缩短筒体来生产不同产品的选择。

刀具安装

这个是膨化系统的第四部分，也是最后一部分。这个部分的主要功能是把产品切割成需要的长度和形状。刀具可以根据膨化系统安装成不同的形状。可以选择2个、4个或者6个刀具。

如何选择合适的宠物饲料设备

市场上有很多种制作宠物膨化饲料的设备，有的时候让买家很困惑。买家面临的问题包括：

l应该是“湿式”还是“干式”膨化机？

l需要的是单螺杆还是双螺杆的膨化机？

l螺纹应该是连续式还是中断式？

l是否应该有内部汽封还是单面环模板？

选择合适的宠物饲料膨化机取决于很多因素，同时取决于宠物饲料成品。所以，在选择宠物饲料膨化机之前应该知道以下几个问题：

l宠物饲料的主要原料是什么？

l设想的宠物饲料是否包括很多鲜肉？

l主要原料的物理性质是什么？

l宠物饲料的物理性质和感官性质是什么？

l其他主要的原料的含水量？

l设计的宠物饲料中脂肪含量是多少？

l偶尔会使用的季节性或者替代性的原料有哪些？

l制造的宠物饲料是什么种类？只是干式的膨化饲料，还是半湿式，还是高热量宠物饲料？

l宠物饲料的形状是一般形状还是异型？

l宠物饲料是多色的还是中间带其他成分？

l膨化机制作的宠物饲料密度是多少？

l制造饲料的速度？膨化机的大小主要取决于市场大小，即膨化机最佳工作状态的每小时产量。

l膨化机的动力源？建造膨化工厂的地方，用蒸汽还是用电对产品加热更经济？

l对一个发展中国家的小型工厂，用拖拉机作为输出动力是否更合适？

l资金情况以及回收期？使用一台二手的膨化机是否更适合启动阶段？

选择一个合适的膨化机，以及膨化机的配置对一个成功的宠物饲料工厂非常重要。膨化机生产商应该有能力也愿意帮助提供特制的螺杆，滚筒以及配套设备来加工特殊的宠物饲料。当选择一台最适合的膨化机的时候，以上所列的因素都应该考虑。

目前市场上最常见的膨化机主要包括：带调制器和不带调制器的单螺杆湿式膨化机，带调制器和不带调制器的单螺杆干式膨化机，带调制器的单螺杆螺纹中断式膨化机，带调制器的双螺杆膨化机。一旦合适的膨化机选好了，下一步就是确认机器正确安装以制造合适的产品，同时定期对机器进行保养。

对饲料厂来讲，人员的培训同样非常重要。膨化机提供方应该有能力提供这样的培训。

宠物饲料膨化机工艺变量

膨化工艺变量的合理控制对成功生产非常重要，我们可以把这些变量分成两大类别：自变量和因变量。

自变量：

这些变量是可以被膨化机操作员直接控制的参数。这些变量的确切性质与利用宠物饲料膨化机控制系统的复杂程度会有所不同。这些变量包括

干式配方：操作员可以直接控制干式配方。换句话说，他/她可以调整配方中的淀粉，脂肪和蛋白的水平。

干式配方率：操作员可以通过改变了控制面板上的旋钮来调整进料螺丝。换句话说，他/她可以直接控制增加或减少干式配方的进料速度。

水注入预调制器：操作员直接控制注水系统。换句话说，他/她可以改变流量计上的按钮改变的流量来增加或减少在预调制器注水量。

蒸汽注入预调制器：操作员可以直接控制预调制器的蒸汽注入系统。换句话说，他/她可以通过调节控制系统上的按钮来增加或减少预调制器的蒸汽注入量。

预调制器配置：操作员可以直接控制预调制器轴的配置。他/她可以调节预调制器上手柄到任何角度。

水注入到膨化机：操作员可以直接控制膨化机卷筒的水注入系统。换句话说，他/她可以改变流量计上的按钮改变的流量来增加或减少膨化机卷筒的注水量。

蒸汽注入膨化机：操作员可以直接控制膨化机卷筒的蒸汽注入系统。换句话说，他/她可以改变蒸汽控制系统上的按钮改变的流量来增加或减少膨化机卷筒的注水量。

膨化机配置：对不同的配方，操作员可以直接控制选择膨化机配置。换句话说，他/她可以选择不同的螺杆（单螺杆、双螺杆或螺纹），不同的切刀或汽封（不同的厚度和大型，不同的角度）来改变不同的配置。

膨化机轴速：膨化机轴速。换句话说，他/她可以直接通过控制操作面板上的按钮来调节轴以任何速度运转。

膨化机轴加热原件或热流体温度：操作员可以直接控制膨化机轴加热原件或热流体温度控制系统。换句话说，他/她可以在不同温度直接设定一个膨化机区域。在设定温度加热原件或热流体会加热所有的这些区域。

环模配置：操作员可以直接选择环模。换句话说，他/她可以选择任何环模（单孔，双孔或多孔，带一个或两个垫片的环模）

因变量

这些变量是因为改变一个或多个自变量而改变的参数。因变量包括：

在预调制器中的滞留时间：这个是根据操作员调整的叶片配置和轴转速而改变。换句话说，他/她对预调制器轴速度和配置的调整影响滞留时间。

预调制器中的温度：这个是预调制器蒸汽注入的结果。换句话说，独立参数（预调制器中蒸汽注入）影响该温度。

预调制器中的湿度：这个是预调制器中注入水的结果。换句话说，就是独立参数（预调制器中注入水）影响这个湿度。

膨化机中的滞留时间：这个参数取决于膨化机轴速和膨化机滚筒配置。换句话说，独立参数（膨化机轴速和膨化机滚筒配置）影响这个滞留时间。

膨化机中的温度：这个参数取决于注入膨化机滚筒中的蒸汽。换句话说，独立参数（注入膨化机滚筒中的蒸汽）温度。

膨化机中的湿度：这个取决于膨化机中水的注入。换句话说独立参数（膨化机中水的注入）影响这个湿度。

膨化机中的压力：这个取决于环模的选择和膨化机滚筒配置。换句话说独立参数（环模的选择和膨化机滚筒配置）影响这个压力。

膨化机中机械能的输入量：这个是取决于膨化机滚筒配置。换句话说独立参数（膨化机滚筒配置）影响这个机械能的输入量。

关键参数：

在膨化过程中有四个关键参数。在膨化过程中，这些关键参数将决定最终的产品性质。以下就是这四个关键参数：

l过程中的实际湿度

l膨化过程中的内能

l膨化过程中的机械能

l膨化滚筒中滞留时间

费用

一个宠物饲料工厂基本上是根据产量来计算。一个10-12吨每小时的系统，包括带预调制器组合式的单螺杆膨化机，干燥器，冷却器，喷涂系统，整个费用接近万美金。同样产量的双螺杆膨化系统，费用接近万美金。

二手的系统取决于几个因素。其中最重要的因素包括系统的状况怎么样？是否需要重修，如果需要那费用甚至可能比新机器还高。最主要的原则就是二手的系统费用不应该超过新系统的60%。宠物饲料系统中最贵的就是膨化机部分，而膨化机中最贵的就是滚筒和驱动部分。

膨化机检修

当膨化机有问题或出现错误后，对操作员来讲尽快找到问题以减少停工，进料减少对产品质量的影响非常重要。其中有两点非常重要，一个就是恰当的检查设备，另一个就是对膨化系统的了解程度。

在检修过程中检测设备发挥非常重要的作用，因为没有好的设备，不管你对膨化系统理解的多么好，检修就像是猜谜游戏。设备很贵，但是可以很快找到问题而收回成本。可以减少停机时间，收回成本。

另一个影响检修效率的因素就是对膨化过程的理解。必须了解什么是关键参数，什么是独立参数和因变参数。如果改变某一个独立参数，会发生什么情况？什么因变参数会影响和带来质量的改变。

典型的宠物饲料/过程问题

以下是我们在宠物饲料工厂遇到的典型问题：

l生产速度很慢

l饲料成楔形

l生产过程中膨化有冲击

l质量控制部门检测，饲料容积密度太大

l质量控制部门检测，饲料容积密度太小

l饲料膨化后被扭曲

l饲料膨化后，在包装过程中发现破碎或粉末很多

l饲料表面喷涂不均匀

l湿度随时间推移而变化

l饲料的湿度太高

l饲料颜色太深或者在膨化过程中变化

l饲料的适口性很差或者每批都不一样

l膨化机磨损厉害

l膨化机开始做的饲料很好，但是很快就变了，无法到同样质量的产品

l质量部门检测，饲料的成分超出规定范围

l产量低，浪费水平高

l饲料喷涂线堵塞

l饲料之间交叉污染

l饲料干燥机能量损耗大

遇到问题后第一步就是集中所有的精确信息。问题产生有以下原因：

1．问题早就存在，只是之前我们没有注意到；

2．随着时间的推移问题逐渐升级，知道被发现；

3．过程周期性改变

4．突然发生情况，有的东西停止工作或损坏。

随机的事情是最难发现的。一句经典的评论说，在任何时间所有类型的宠物食粮加工上，工厂没有任何问题，突然没有任何预兆就变了。我们的计算机数据采集系统显示发生问题之前，任何东西都没有改变。

随着计算机控制系统的增长，越来越容易得到精确的数据。因为整合，传感器可能失准，瞬间事件也可能遗漏。计算机系统也可能提供错误的信息。运行数据的人工校准还是不可替代的。确保操作员甄别主要的信息可以节省事件和金钱。

关键的检测点包括：

检测预调质器和膨化机滚筒的水流量；

检测调质器和膨化机滚筒的蒸汽管路；

检测膨化机滚筒的间接冷却/加热系统；

对特殊的产品，检测膨化机供应商提供的机器；

对膨化机进行磨损例行检测，每次安装膨化机后应该注意螺杆的磨损情况。