用于擠壓油料種子以從中提取油的方法和設(shè)備與流程

本發(fā)明涉及用于擠壓油料種子以從中提取油的方法和設(shè)備。

發(fā)明背景

植物油(諸如油菜籽油)正逐漸被視為提供化石燃料的替代品的可再生燃料源。

可使用機(jī)械壓機(jī)(常被稱作壓榨機(jī))、化學(xué)處理或二者組合從種子物料(油料種子)中提取此類油。化學(xué)處理(溶劑提取)效率高但是為資金密集型，并且由于使用易燃化學(xué)溶劑，也被認(rèn)為是不安全的。溶劑提取被用于每小時處理許多噸油料種子的操作中，而機(jī)械壓機(jī)用于每小時處理數(shù)千克多至每小時數(shù)百千克量級的油料種子。

機(jī)械壓機(jī)的構(gòu)造十分簡單，但是就油提取而言與溶劑提取相比效率很低，因此，植物油的很大比例殘留在壓濾餅(擠壓處理之后的固體殘余物)中?，F(xiàn)代商用壓榨機(jī)的壓濾餅中的典型殘余油含量介于8％與12％之間。殘余油被認(rèn)為是油料種子處理機(jī)的經(jīng)濟(jì)損失，因?yàn)闅堄嘤鸵话悴荒茉黾訅簽V餅(通常用作動物飼料)的貨幣價值。因此，提高機(jī)械壓機(jī)的效率可以提高小規(guī)模到中等規(guī)模的植物油提取操作的盈利能力。

從油料種子中回收油的機(jī)械壓機(jī)，也叫作壓榨機(jī)，通常以兩種方式用于回收植物油；

a)作為高壓操作，引起最大的油回收且因此壓濾餅中低的殘余油，或者

b)作為溶劑提取之前的預(yù)擠壓操作。

在預(yù)擠壓操作中，壓榨機(jī)以相對低的壓力操作以便生產(chǎn)具有高孔隙率的壓濾餅，從而有利于后續(xù)溶劑提取期間的溶劑滲透。因此，最大的油提取不是預(yù)擠壓操作的主要目標(biāo)。在預(yù)擠壓操作中，從壓榨機(jī)出來的壓濾餅具有約20重量％的殘余油含量。

然而，在全擠壓操作中，目的是從油料種子中提取最大量的可用油。因此，在全擠壓操作中，壓榨機(jī)以相對高的壓力操作以便產(chǎn)生其中具有最小量殘余油的壓濾餅。

典型的壓榨機(jī)一般包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在圓柱形壓榨機(jī)筒體內(nèi)的螺旋鉆。壓榨機(jī)通常分為三個區(qū)段，即送料區(qū)段、壓縮區(qū)段和排放區(qū)段。

送料區(qū)段處于螺旋鉆的始端或末端并且將開口整合到壓榨機(jī)筒體的側(cè)壁中，種子可按需被重力送料到開口中，或在一些情況下由輔助送料傳動裝置(強(qiáng)制送料壓榨機(jī))在壓力下送料到開口中。在送料區(qū)段中，螺旋鉆朝向壓縮區(qū)段輸送種子。

在壓縮區(qū)段中，螺旋鉆被成形來壓縮并且使種子的細(xì)胞壁破裂以從中提取油。壓榨機(jī)筒體包括排出區(qū)，在所述排出區(qū)中油可以經(jīng)由筒體側(cè)壁中形成的油出口通道流出壓榨機(jī)筒體。在此類現(xiàn)有技術(shù)壓榨機(jī)中，排出區(qū)通常位于壓榨機(jī)的排放區(qū)段處或鄰近壓榨機(jī)的排放區(qū)段。

排放區(qū)段包括壓濾餅出口，并且常常由安裝在壓榨機(jī)筒體的排放端上或與所述排放端一體式形成的壓榨機(jī)模具(die)來限定。壓榨機(jī)模具包括漸縮變窄的內(nèi)壁，所述內(nèi)壁在其一端(也叫作?？诔尚兔?die land))處具有相對窄的出口開口，壓濾餅通過所述出口開口被擠出。

在壓榨機(jī)的操作期間，被壓縮粗粉的柱或塞(壓濾餅)形成在壓榨機(jī)的排放區(qū)段中，同時新的種子物料在送料區(qū)段的螺旋鉆的作用下填塞到壓縮區(qū)段中。隨著被擠壓的餅通過排放區(qū)段的出口開口不斷地排放，新的餅可在排放區(qū)段的內(nèi)端不斷地形成。通過在送料區(qū)段持續(xù)地添加種子物料，操作可連續(xù)地進(jìn)行。

螺旋鉆的形狀被設(shè)計(jì)成這樣：相比于排放區(qū)段處的體積位移，在送料區(qū)段處能夠引起更高的體積位移，從而使得隨著物料沿著壓榨機(jī)筒體被運(yùn)送時所述物料被壓縮。隨著種子物料從送料區(qū)段被運(yùn)送到排放區(qū)段，種子物料受到升高的軸向和徑向壓力，并且所產(chǎn)生的壓力致使從油料種子細(xì)胞中壓榨出油。被壓榨的油經(jīng)由排出區(qū)中的油出口通道從壓榨機(jī)筒體離開，所述排出區(qū)鄰近壓榨機(jī)筒體的排放端。

科研人員(Vadke&Solsulski,1988,Isobe等,1992,Dufaure等,1999,Singh&Bargale,1999,Kartika&Rigal,2005,Olayanju等,2006,Mpagalile等,20007,Evon等,2007,Voges等,2008,Singh等,2010,Deli等2011)和壓榨機(jī)制造商自身在過去曾經(jīng)對改善機(jī)械壓榨機(jī)的油回收效率作出各種嘗試。大部分研發(fā)集中在壓榨機(jī)螺旋的設(shè)計(jì)上。已經(jīng)通過改變螺旋構(gòu)造(單桿、雙桿、蝸桿等)或通過添加附加的反轉(zhuǎn)螺旋(雙螺旋壓榨機(jī))，對改善壓榨機(jī)效率作出了嘗試。

本發(fā)明的目的是提供一種克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題并且使油提取最大化的螺旋壓機(jī)和操作方法。

發(fā)明概述

根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供從油料種子中提取油的方法，所述方法包括在螺旋壓機(jī)內(nèi)擠壓種子，所述螺旋壓機(jī)包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在圓柱形壓榨機(jī)主體內(nèi)的螺旋鉆，其中壓榨機(jī)主體包括送料區(qū)段、壓縮區(qū)段和排放區(qū)段，其中至少一個出口被設(shè)置在壓榨機(jī)主體中，優(yōu)選地處于壓榨機(jī)送料區(qū)段中或鄰近壓榨機(jī)送料區(qū)段，所述方法包括以下步驟：通過裝置控制壓榨機(jī)的至少壓縮區(qū)段的溫度，從而使得壓縮區(qū)段內(nèi)的物料溫度不超過種子的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

可利用熱交換器控制至少壓縮區(qū)段的溫度。

優(yōu)選地，所述方法還包括以下步驟：控制壓榨機(jī)的壓縮區(qū)段和排放區(qū)段二者的溫度，從而使得壓縮區(qū)段內(nèi)的物料溫度不超過種子的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

根據(jù)本發(fā)明的另一方面提供用于擠壓油料種子以從中提取油的設(shè)備，所述設(shè)備包括螺旋壓機(jī)，所述螺旋壓機(jī)包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在圓柱形壓榨機(jī)主體內(nèi)的螺旋鉆，用于使種子從壓榨機(jī)主體的入口端移位到出口端并且壓縮種子以從中提取油，一個或多個油排出出口被設(shè)置用于從壓榨機(jī)主體排出油，其中所述一個或多個油出口定位在壓榨機(jī)主體的入口端處或鄰近壓榨機(jī)主體的入口端。

通過將油排出出口定位在螺旋壓機(jī)的入口端處或鄰近螺旋壓機(jī)的入口端，壓機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的壓力梯度，從而提供對油料種子進(jìn)入壓機(jī)的通過速率的更好控制。此外，被提取的油只得在與油料種子移動的相反方向上流動通過壓榨機(jī)主體以達(dá)到一個或多個排出出口，從而有效地對油進(jìn)行過濾并且減少所收集的油中的固體物料量。

優(yōu)選地，壓榨機(jī)主體包括三個主要區(qū)段，送料區(qū)段、壓縮區(qū)段和排放區(qū)段。優(yōu)選地，一個或多個油出口中的至少一個設(shè)置在壓榨機(jī)主體的送料區(qū)段中。一個或多個油出口中的至少一個可定位在壓縮區(qū)段的上游端，鄰近送料區(qū)段?？商娲?，或另外地，一個或多個油出口中的至少一個可定位在送料區(qū)段與壓縮區(qū)段之間。

優(yōu)選地，溫度控制裝置被設(shè)置來控制壓榨機(jī)主體的至少壓縮區(qū)段內(nèi)的物料溫度。溫度控制裝置還優(yōu)選地控制排放區(qū)段內(nèi)的物料溫度。溫度控制裝置還可適于冷卻和/或加熱壓榨機(jī)主體的壓縮區(qū)段。溫度控制裝置可包括熱交換器，所述熱交換器與壓榨機(jī)主體的至少壓縮區(qū)段且還優(yōu)選地與排放區(qū)段熱接觸。

此舉的重要性在于，確保壓機(jī)內(nèi)的固體物料(也叫作壓濾餅)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度被達(dá)到并且在壓機(jī)的排放區(qū)段處被維持，從而使得種子在壓縮區(qū)段中處于易碎狀態(tài)以便于種子細(xì)胞壁的有效破碎從而得到有效的油壓榨，并且在排放區(qū)段中處于橡膠狀態(tài)以防止排放區(qū)段的阻塞。種子的固體組分(例如，纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和蛋白質(zhì))的分子間粘度隨著溫度升高而從高到低改變，并且如果在擠壓操作期間種子溫度不維持在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，則反映為壓榨機(jī)的壓力降低從而導(dǎo)致較低的油提取效率。種子的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與種子的水分含量成反比例并且因此將根據(jù)批次不同而變化。種子的水分含量每改變一個百分點(diǎn)，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以變化多達(dá)8℃。

優(yōu)選地，將開口設(shè)置在壓榨機(jī)主體的側(cè)壁中，由此種子可以被送到壓榨機(jī)主體中。送料開口可設(shè)置在壓榨機(jī)主體的上側(cè)中，優(yōu)選地位于壓榨機(jī)主體的送料區(qū)段中。

送料斗可聯(lián)接到所述送料開口，用于將種子供應(yīng)到壓榨機(jī)主體中。送料斗可包括熱絕緣套或涂層?？商娲兀蛄硗獾?，溫度控制裝置可與所述送料斗相關(guān)聯(lián)，用于冷卻或加熱送料斗的內(nèi)容物。溫度控制裝置可包括具有盤管的熱交換器，熱交換流體可以穿過所述盤管以冷卻或加熱送料斗內(nèi)容物，這種冷卻或加熱優(yōu)選地根據(jù)其中包含的種子的水分含量來進(jìn)行。

壓榨機(jī)主體的排放區(qū)段可包括模具組件，所述模具組件包括具有漸縮內(nèi)壁的模具主體，所述漸縮內(nèi)壁限定引向至少一個出口開口的錐形出口區(qū)域，壓濾餅通過所述至少一個出口開口被擠出。優(yōu)選地，模具主體的容積是壓縮區(qū)段中螺旋鉆的掃掠容積的函數(shù)。在一個實(shí)施方案中，模具容積可以是壓縮區(qū)段中螺旋鉆的掃掠容積的大約15％。優(yōu)選地，模具主體的漸縮內(nèi)壁以與壓榨機(jī)筒體的中心軸線成大約25°的角度被漸縮?？蛇x擇模具主體的內(nèi)壁的漸縮角度以實(shí)現(xiàn)所述模具容積。模具主體中的至少一個出口開口可包括多個大致平行的細(xì)長排放通道，所述細(xì)長排放通道被布置在模具主體的一端中圍繞具有漸縮外頭的中心插塞，排放通道的出口端通入形成在模具主體的外端中面向外的錐形座中，所述錐形座與插塞的漸縮頭配合，由此在錐形座與插塞的漸縮頭之間限定出環(huán)形排放通道，壓濾餅通過所述環(huán)形排放通道被擠出。

優(yōu)選地，插塞與模具主體的所述端中的螺紋中心孔螺紋接合，由此可通過將螺紋插塞旋進(jìn)和旋出模具主體來調(diào)節(jié)環(huán)形排放通道的橫截面積，環(huán)形排放通道因而限定可調(diào)節(jié)的節(jié)流口，由此可控制壓濾餅通過模具組件的流動速率。

插塞的最內(nèi)端可被漸縮到一點(diǎn)，從而使得最內(nèi)端的側(cè)壁使壓濾餅轉(zhuǎn)向排放通道。

在另一方面，本發(fā)明提供從油料種子中提取油的方法，所述方法包括將種子預(yù)冷卻到預(yù)定溫度并且在種子壓機(jī)內(nèi)擠壓種子。

優(yōu)選地，種子被冷卻到低于0℃的溫度。更優(yōu)選地，種子被冷卻到低于-20℃的溫度。

種子的水分含量可介于8％與14％之間(即，高于一般所接受的用于在種子壓機(jī)內(nèi)擠壓種子的水分含量)。

優(yōu)選地，種子壓機(jī)的壓縮區(qū)段中的溫度不超過30℃。

在另一方面，本發(fā)明提供用于擠壓油料種子以從中提取油的設(shè)備，所述設(shè)備包括螺旋壓機(jī)，所述螺旋壓機(jī)包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在圓柱形壓榨機(jī)主體內(nèi)的螺旋鉆，用于將種子從壓榨機(jī)主體的入口端移位到出口端并且壓縮種子以從中提取油，一個或多個油排出出口被設(shè)置用于從壓榨機(jī)主體排出油，其中壓榨機(jī)主體包括送料區(qū)段、壓縮區(qū)段和排放區(qū)段，其中所述排放區(qū)段包括模具組件，所述模具組件包括具有漸縮內(nèi)壁的模具主體，所述漸縮內(nèi)壁限定引向至少一個出口開口的錐形出口區(qū)域，壓濾餅通過所述至少一個出口開口被擠出，其中模具主體的容積是壓縮區(qū)段中螺旋鉆的掃掠容積的函數(shù)。在一個實(shí)施方案中，模具容積可以是壓縮區(qū)段中螺旋鉆的掃掠容積的大約15％。以選擇的角度使模具主體的漸縮內(nèi)壁漸縮以實(shí)現(xiàn)模具主體的所需容積。在一個實(shí)施方案中，模具主體的內(nèi)壁以與壓榨機(jī)筒體的中心軸線成大約25°的角度被漸縮。

至少一個出口開口可包括多個大致平行的細(xì)長排放通道，所述細(xì)長排放通道被布置在模具主體的一端中圍繞具有漸縮外頭的中心插塞，排放通道的出口端通入形成在模具主體的外端中面向外的錐形座中，所述錐形座與插塞的漸縮頭配合，由此在錐形座與插塞的漸縮頭之間限定出環(huán)形排放通道，壓濾餅通過所述環(huán)形排放通道被擠出。

插塞可與模具主體的所述端中的螺紋中心孔螺紋接合，由此可通過將螺紋插塞旋進(jìn)和旋出模具主體來調(diào)節(jié)環(huán)形排放通道的橫截面積，環(huán)形排放通道因而限定可調(diào)節(jié)的節(jié)流口，由此可控制壓濾餅通過模具組件的流動速率。

插塞的最內(nèi)端可被漸縮到一點(diǎn)從而使得最內(nèi)端的側(cè)壁使壓濾餅轉(zhuǎn)向排放通道。

所述一個或多個油出口定位在壓榨機(jī)主體的入口端處或鄰近壓榨機(jī)主體的入口端。一個或多個油出口中的至少一個被定位在壓縮區(qū)段的上游端，鄰近送料區(qū)段?？商娲?，或另外地，一個或多個油出口中的至少一個被定位在送料區(qū)段與壓縮區(qū)段之間。

附圖簡述

現(xiàn)將借助實(shí)施例并參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的螺旋壓機(jī)，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的螺旋壓機(jī)的側(cè)視圖；

圖2是圖1的螺旋壓機(jī)的送料斗的端視圖；

圖3是沿圖2的線A-A的剖視圖；

圖4是圖1的種子壓機(jī)的透視圖，其中為清楚起見移除了送料斗；

圖5是圖4的設(shè)備的端視圖；

圖6是沿圖5的線A-A的剖視圖；

圖7為圖1的螺旋壓機(jī)的分解圖，其中移除了送料斗；

圖8是沿圖7的線A-A的分解剖視圖；

圖9是圖1的螺旋壓機(jī)的進(jìn)一步部分分解的縱向剖視圖；

圖10是圖1的螺旋壓機(jī)的排放區(qū)段的詳細(xì)剖視圖；以及

圖11是圖1的螺旋壓機(jī)的排放區(qū)段的進(jìn)一步詳細(xì)剖視圖，其中插入了模具調(diào)節(jié)螺旋。

附圖詳述

如附圖所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案用于從油料種子中榨取油的螺旋壓機(jī)2包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在圓柱形壓榨機(jī)筒體5內(nèi)的水平對齊的螺旋鉆4。壓榨機(jī)筒體5包括由協(xié)作配合凸緣10、12接合在一起的軸向?qū)R的第一區(qū)段6和第二區(qū)段8。第一區(qū)段6限定螺旋壓機(jī)的送料區(qū)段，而第二區(qū)段8限定螺旋壓機(jī)的壓縮區(qū)段。限定螺旋壓機(jī)的排放區(qū)段的模具組件14附接到壓縮區(qū)段8的排放端。

壓榨機(jī)筒體5的壓縮區(qū)段8和模具組件14被具有熱交換回路18的溫度控制套16圍繞，熱交換流體可穿過所述熱交換回路18以控制壓榨機(jī)筒體5的壓縮區(qū)段8和模具組件14的溫度以及位于其內(nèi)的物料的溫度，將在以下更詳細(xì)描述。此舉的重要性在于，確保僅在壓機(jī)的排放區(qū)段(模具組件14)內(nèi)超過物料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而使得種子在壓縮區(qū)段8中處于易碎狀態(tài)以便進(jìn)行有效的油壓榨并且在模具組件14內(nèi)處于橡膠狀態(tài)以便在不阻塞模具組件的情況下實(shí)現(xiàn)最佳的壓榨機(jī)操作壓力。油料種子的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度取決于種子的水分含量并且因此將根據(jù)批次不同而變化。

垂直對齊的圓柱形送料開口20設(shè)置在送料區(qū)段6的上側(cè)中，送料斗22插入安裝套筒24中處于送料開口20的上端處，用于在重力作用下將種子送到壓榨機(jī)筒體的送料區(qū)段6中。可替代地，種子可由輔助送料裝置在壓力下送到壓榨機(jī)筒體的送料區(qū)段6中。如可從圖3看到的，送料斗22可包括由熱交換套26圍繞的管狀或錐形通道23，熱交換流體穿過所述熱交換套26以控制送料斗22內(nèi)的種子的溫度。熱交換流體導(dǎo)管27也可穿過通道23用于加熱或冷卻種子，將在以下更詳細(xì)描述。絕熱套29(其可以是經(jīng)過真空管路31被抽成真空的)可圍繞送料斗22設(shè)置。

螺旋鉆4的驅(qū)動部分28從壓榨機(jī)主體5的送料區(qū)段6的開口端延伸出來以驅(qū)動地聯(lián)接到合適的驅(qū)動裝置，諸如電動機(jī)。安裝凸緣30設(shè)置在送料區(qū)段6上，用于將壓榨機(jī)筒體5聯(lián)接到驅(qū)動組件。

如圖6至9最佳所示，徑向延伸的油排出通道32被限定在壓榨機(jī)筒體的送料區(qū)段6的配合面12與壓縮區(qū)段8的配合面10之間，用于將油從壓榨機(jī)筒體排出。油排出通道32的寬度可以為1.4mm。此外，油排出孔34可設(shè)置在送料區(qū)段中。然而，與現(xiàn)有技術(shù)螺旋壓機(jī)中油排出通道總體設(shè)置成鄰近壓榨機(jī)的排放端相比，所有的油排出通道/孔都設(shè)置成離送料區(qū)段6的送料開口20更近。鄰近送料區(qū)段6的油排出通道32的定位在壓機(jī)內(nèi)提供更高的壓力梯度，從而提供對油料種子進(jìn)入壓機(jī)的通過速率的更好控制。此外，被提取的油只得在與油料種子移動的相反方向上流動通過壓榨機(jī)筒體以達(dá)到油排出通道32，從而有效地對油進(jìn)行過濾并且減少所收集的油中的固體物料量。

在壓縮區(qū)段8中，螺旋鉆4被成形來壓縮并且使種子破裂以從中提取油，如本領(lǐng)域已知的。

如圖10和圖11中最佳所示，模具組件14限定壓濾餅出口并且由具有漸縮內(nèi)壁40的模具主體38形成，所述漸縮內(nèi)壁40限定引向多個細(xì)長排放通道42的錐形出口區(qū)域，所述多個細(xì)長排放通道42布置在螺紋中心孔43周圍，具有漸縮外頭46的插塞44被旋進(jìn)中心孔43中。模具主體38的錐形出口區(qū)域的漸縮內(nèi)壁40優(yōu)選地以這樣的角度被漸縮：使得模具腔的容積為壓榨機(jī)筒體的內(nèi)部容積的大約15％減去在壓榨機(jī)送料區(qū)段與壓榨機(jī)筒體/模具組件界面之間由鉆占據(jù)的容積(即，螺旋的體積)。在所示的實(shí)施方案中，壁40以與壓榨機(jī)筒體的中心軸線成25°被漸縮。

排放通道42的出口端通入面向外的錐形座48中，所述錐形座48與插塞44的漸縮頭46配合。在錐形座48與插塞44的漸縮頭46之間限定出環(huán)形排放通道，壓濾餅通過所述環(huán)形排放通道被擠出?？赏ㄟ^將螺紋插塞44旋進(jìn)和旋出模具主體38來調(diào)節(jié)此類環(huán)形排放通道的橫截面積，環(huán)形排放通道因而限定可調(diào)節(jié)的節(jié)流口，由此可控制壓濾餅通過模具組件14的流動速率。插塞44的最內(nèi)端包括使壓濾餅轉(zhuǎn)向排放通道42的點(diǎn)45。

如圖6至9所示，螺旋壓機(jī)可配備有壓力傳感器50，諸如墊圈式壓力單元，其優(yōu)選地定位在壓榨機(jī)筒體/模具組件界面處位于模具主體38與螺紋保持構(gòu)件52之間，以監(jiān)測由模具主體38施加到傳感器50的壓榨機(jī)操作壓力?？?根據(jù)種子的水分含量)通過冷卻或加熱來調(diào)節(jié)壓榨機(jī)筒體5和模具主體38的溫度，以使壓濾餅在螺旋壓機(jī)2的壓縮區(qū)段8內(nèi)維持處于或剛好低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。如果壓縮區(qū)段內(nèi)的壓力下降到低于最佳操作壓力(這在壓濾餅處于或剛好低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時是可實(shí)現(xiàn)的)，則壓榨機(jī)筒體和模具組件應(yīng)被冷卻。如果壓力升高到高于最佳操作壓力，則壓榨機(jī)筒體和模具應(yīng)相應(yīng)地被加熱(為了使壓濾餅在壓縮區(qū)段內(nèi)維持處于或剛好低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)。

在壓榨機(jī)的操作期間，被壓縮粗粉的柱或塞(壓濾餅)形成在壓榨機(jī)的模具組件14中，同時新的種子物料在送料區(qū)段6的螺旋鉆4的作用下填塞到壓縮區(qū)段8中。隨著壓濾餅通過排放通道42不斷地排放，新的餅在模具組件14的漸縮壁40內(nèi)不斷地形成。通過持續(xù)地從送料斗22向送料區(qū)段6的送料開口20添加種子物料，操作可連續(xù)地進(jìn)行。

螺旋鉆4的形狀被設(shè)計(jì)成這樣：相比于壓縮區(qū)段8處的體積位移，能夠在送料區(qū)段6處引起更高的體積位移。隨著種子物料被運(yùn)送通過壓縮區(qū)段8，種子物料受到升高的軸向和徑向壓力，并且所產(chǎn)生的壓力致使從油料種子細(xì)胞中壓榨出油。壓榨出的油在與種子相反的方向上朝向送料區(qū)段6流動并且通過排放通道32(和通過其他的排出孔34，如果有的話)離開壓榨機(jī)筒體。

使用時，將油料種子加載到送料斗22中并且將鉆4驅(qū)動，從而使得種子經(jīng)由螺旋鉆4的螺槽被送到壓榨機(jī)筒體的送料區(qū)段4中并且進(jìn)入對種子進(jìn)行壓縮的壓縮區(qū)段8中。種子隨后穿行到模具主體38中，在壓榨機(jī)筒體內(nèi)積聚壓力。同時，可使熱交換流體穿過溫度控制套16的熱交換回路18以控制壓縮區(qū)段8和模具主體38內(nèi)的物料溫度，并且/或者進(jìn)入送料斗22的熱交換套26以控制送料斗22中的種子溫度。合適的溫度傳感器可設(shè)置在壓榨機(jī)筒體的壓縮區(qū)段8和/或模具組件14的模具主體38上以及送料斗22上，以向溫度控制裝置提供反饋。

一旦在模具主體38內(nèi)積聚起壓濾餅塞，就會沿著壓榨機(jī)筒體的長度形成壓力梯度，并且油開始從種子中壓榨出來并且在與種子移動的相反方向上流動通過壓機(jī)以達(dá)到油排出通道32，油通過所述油排出通道32排出進(jìn)而被收集在位于下方的合適收集容器中。

利用溫度控制套16控制壓縮區(qū)段8和模具主體38內(nèi)的物料溫度，確保在模具主體38中達(dá)到物料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而使得種子在壓縮區(qū)段中處于易碎狀態(tài)以便進(jìn)行有效的油壓榨并且在模具中處于橡膠狀態(tài)以幫助避免模具組件14的阻塞。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度將取決于種子的水分含量而變化，并且因此螺旋壓機(jī)(具體地，螺旋壓機(jī)的壓縮區(qū)段8中)的操作溫度將需要利用溫度控制套16來調(diào)節(jié)，以適應(yīng)將要處理的種子的水分含量。

就用作燃料的油的質(zhì)量而言的一個重要因素是油的磷脂含量。這會隨著壓機(jī)的壓縮區(qū)中油的溫度升高而升高。在現(xiàn)有技術(shù)中，對種子進(jìn)行壓榨后需要進(jìn)行下游處理來減少油的磷脂含量。通過控制壓縮區(qū)內(nèi)的物料溫度，可以獲得有利的結(jié)果。

此外，發(fā)明人已能夠產(chǎn)生磷脂含量很低的油，即通過：在將種子放入壓機(jī)中之前將種子預(yù)冷卻(冷凍)到低溫以使壓縮區(qū)中達(dá)到的溫度遠(yuǎn)低于現(xiàn)有技術(shù)壓機(jī)中的溫度。例如，將種子冷卻到大約-25℃使得壓縮區(qū)段的下游端處的溫度為大約28℃。為了確保在模具主體38處達(dá)到壓濾餅的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，擠壓的油料種子帶有的水分含量遠(yuǎn)高于通常優(yōu)選的5％(例如8-14％)，從而使得當(dāng)以這種方式冷卻種子時降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以適應(yīng)壓機(jī)的較低操作操作溫度。除了絕熱套之外，圍繞送料斗22設(shè)置熱交換盤管26可確保種子在送料斗22中時保持所需要的低溫。此類處理能夠產(chǎn)生具有低于3ppm的磷脂含量和約1ppm鈣鎂含量的油。

已對在臥式冷凍機(jī)中冷凍、使用干冰冷凍、使用CO2閃凍(使用改型的滅火器)以及結(jié)合干冰存儲閃凍(以實(shí)現(xiàn)極低溫?cái)D壓條件)的種子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。還可與混合的干冰一起擠壓種子。閃凍(通過CO2膨脹)是冷凍種子的最快方式。當(dāng)使用改型的CO2滅火器閃凍時，種子溫度在不到一分鐘的時間里從環(huán)境溫度下降到約-27℃。

基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果和研究，設(shè)想出了以下優(yōu)選的種子冷凍方法。

將水分含量在7％與9％之間的種子分批加載到高壓容器內(nèi)部的高孔隙率籃筐中，以下稱作超臨界CO2浸漬容器。隨后向浸漬容器中注入處于超臨界狀態(tài)的CO2并且將其在在超臨界狀態(tài)下保持所需要的時間，以使種子被超臨界CO2浸漬。在浸漬階段之后，使CO2浸漬容器快速減壓并且立即將種子加載到壓榨機(jī)斗中進(jìn)行擠壓。

處于超臨界狀態(tài)的二氧化碳具有介于氣體與液體之間的性質(zhì)。它可以像氣體那樣膨脹以填充容器，但卻具有液體的密度?？梢灶A(yù)期，在浸漬階段期間CO2將到達(dá)種子內(nèi)部，并且除了閃凍之外，其在快速減壓期間的膨脹也將引起對種子細(xì)胞的極大破壞。所預(yù)期的細(xì)胞壁破壞將幫助進(jìn)一步提升壓榨機(jī)在低溫?cái)D壓(Cryo-press)條件下的油壓榨效率。

如果需要進(jìn)一步冷卻種子，則可以隨后通過使用直接來自貯存罐(未處于超臨界狀態(tài))的二氧化碳來完成CO2的第二次注入。

壓榨機(jī)斗熱交換器優(yōu)選地具有以下容積尺寸：使種子溫度維持處于或低于浸漬容器的CO2膨脹所實(shí)現(xiàn)的溫度。

在過去，已經(jīng)使用超臨界CO2提取植物油。工藝是基于植物油在超臨界CO2中的溶解度，并且需要機(jī)械預(yù)處理來使種子破碎到最佳的粒度。工藝不涉及快速減壓并且種子隨后不進(jìn)行擠壓。傳統(tǒng)的超臨界CO2工藝本質(zhì)上是高壓溶劑提取，與機(jī)械提取相比十分慢而且很難擴(kuò)大規(guī)模。

本發(fā)明的種子冷凍方法不同于超臨界CO2提取，因?yàn)槌R界CO2不被用作溶劑，而是被用作能夠滲透種子結(jié)構(gòu)以引起細(xì)胞壁破壞并且在浸漬容器的快速減壓期間進(jìn)行冷凍的冷卻劑。

本發(fā)明不限于本文所述的實(shí)施方案，而是在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可加以修正或修改。