雙螺桿榨油機(jī)專利技術(shù)

陳曉君 孔祥艷（同于第一作者）

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇 蘇州215000）

1 概述

榨油機(jī)是油脂加工的主要設(shè)備之一，它是通過對(duì)油料在輸送過程中進(jìn)行擠壓并將油脂與餅渣分離的一種擠壓分離設(shè)備。自1990 年美國(guó)的Anderson 發(fā)明了第一臺(tái)連續(xù)式螺旋榨油機(jī)以來(lái)，螺旋榨油機(jī)已經(jīng)被廣泛地用于從油料中提取油脂[1]。由于油料是在裝有榨條或榨圈的密封筒體內(nèi)通過變徑、變螺距螺桿的推進(jìn)作用下進(jìn)行壓縮，榨膛內(nèi)壓力大小的分布直接影響到產(chǎn)品的出油率，而榨膛內(nèi)壓力過大則會(huì)導(dǎo)致油料和筒體的溫度升高，使油料糊化從而直徑影響產(chǎn)品的品質(zhì)。

雙螺桿榨油機(jī)由于具有顯著的正向輸送特性和強(qiáng)烈的混合與碾壓作用受到人們的關(guān)注，雙螺桿榨油機(jī)在榨膛內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的軸向推進(jìn)輸送能力，任何經(jīng)脫皮或脫殼后的油料均可實(shí)現(xiàn)順利壓榨；與單螺桿榨油機(jī)相比，雙螺桿榨油機(jī)的榨膛具有較大的長(zhǎng)徑比和理論壓縮比，因而出油率較高、干餅殘油率較低。雙螺桿榨油機(jī)既可用于熱榨，又可用于冷榨，尤其適宜雙低菜籽仁、花生仁等高含油油料的冷榨。此外，在小宗油料和特種油料如油茶籽、核桃仁、玉米胚芽、米糠、紅花籽、亞麻籽、月見草籽、紫蘇籽和花椒籽等油的榨取中也能發(fā)揮獨(dú)特作用[2]。

2 雙螺桿榨油機(jī)領(lǐng)域國(guó)外專利申請(qǐng)狀況

2.1 萌芽期（1950 年之前）。19 世紀(jì)末出現(xiàn)用于榨油的螺旋榨油機(jī)，早期的螺旋榨油機(jī)為單螺桿榨油機(jī)，單螺桿榨油機(jī)是由一個(gè)水平布置的榨籠和在榨籠內(nèi)旋轉(zhuǎn)的一根螺桿組成，這種榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠滿足基本的油料壓榨。但是由于自身結(jié)構(gòu)限制，單螺桿榨油機(jī)存在輸送效率低、理論壓縮比偏小等缺陷。

1936 年，美國(guó)人ANDREAS HARTNER HANS 研制出傳統(tǒng)意義上的雙螺桿榨油機(jī)，兩螺桿長(zhǎng)度相等，從而提高了油料入口處的壓榨效率。壓榨過程中油料在榨膛內(nèi)受到強(qiáng)力的擠壓和剪切作用而變形破裂，為了提高壓縮比，使油料在壓榨壓力逐漸增大到壓榨點(diǎn)，ANDREAS HARTNER HANS 設(shè)置兩螺桿的螺距逐漸減小，從而達(dá)到更好壓榨效率，提高出油率。

2.2 平穩(wěn)增長(zhǎng)期（1950-1975）。從1950 開始，每年的專利申請(qǐng)量明顯增多，呈現(xiàn)出平穩(wěn)上升的趨勢(shì)。這個(gè)時(shí)期出現(xiàn)了較多兩螺桿反向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿榨油機(jī)，兩螺桿反向旋轉(zhuǎn)，能充分將油料反轉(zhuǎn)起來(lái)，且能夠有效解決油料隨螺桿打滑的現(xiàn)象，從而提高出油效率。

這個(gè)時(shí)期，STORD BARTZ INDUSTRI AS公司研制出來(lái)一款雙螺桿榨油機(jī)，能夠顯著解決油料隨兩螺桿打滑的問題，從而保證油料被充分壓榨。該公司研制的榨油機(jī)通過在螺桿桿體上設(shè)置螺旋槽用于容納相應(yīng)的螺紋，從而可以避免油料沿著兩螺桿外圓周打滑。

2.3 快速增長(zhǎng)期（1976-2000 年）。從1976-2000 年之間，關(guān)于雙螺桿榨油機(jī)的申請(qǐng)量呈現(xiàn)跨越式增長(zhǎng)，申請(qǐng)量相對(duì)于平穩(wěn)增長(zhǎng)期突飛猛進(jìn)。這從側(cè)面反映出，經(jīng)過五年的調(diào)整，西方資本主義經(jīng)濟(jì)逐漸恢復(fù)，人們的生活進(jìn)入一個(gè)新的階段，對(duì)于生活品質(zhì)的追求也逐漸提高。這個(gè)時(shí)期又分為兩個(gè)階段，第一階段是1971-1985年，這個(gè)階段，每年的專利申請(qǐng)量都保持持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，到1985年達(dá)到頂峰；第二階段是1986-2000 年，這個(gè)階段，專利申請(qǐng)量開始出現(xiàn)下降趨勢(shì)，并逐年減少，但每年的申請(qǐng)總量仍然保持一個(gè)較高的數(shù)值，均比平穩(wěn)增長(zhǎng)期每年的申請(qǐng)量高。

2.4 成熟期（2000 年至今）。2000 年之后，雙螺桿榨油機(jī)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量呈現(xiàn)出一個(gè)穩(wěn)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)，雙螺桿榨油機(jī)技術(shù)發(fā)展進(jìn)入一個(gè)成熟期，申請(qǐng)量相對(duì)于快速發(fā)展時(shí)期明顯下降。申請(qǐng)量下降的主要原因是：經(jīng)過快速增長(zhǎng)期，雙螺桿榨油技術(shù)發(fā)展已經(jīng)達(dá)到較為成熟的水平，通過對(duì)雙螺桿榨油機(jī)的螺桿結(jié)構(gòu)、整機(jī)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品質(zhì)量、壓榨效率和出油效率等各個(gè)方面的改進(jìn)，雙螺桿榨油技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成一種產(chǎn)品質(zhì)量好，能夠滿足人民需求，有利于提高人民的健康水平，而且企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益好的低碳技術(shù)。雙螺桿榨油機(jī)技術(shù)進(jìn)入這樣一個(gè)穩(wěn)態(tài)發(fā)展的階段，從側(cè)面反應(yīng)了國(guó)外的雙螺桿榨油機(jī)發(fā)展已經(jīng)趨于成熟。

3 中國(guó)專利申請(qǐng)量趨勢(shì)

與國(guó)外專利技術(shù)相比，中國(guó)的雙螺桿榨油技術(shù)起步較晚，大約于20 世紀(jì)80 年代末出現(xiàn)雙螺桿榨油技術(shù)，這個(gè)時(shí)候國(guó)外雙螺桿榨油技術(shù)正處于快速發(fā)展時(shí)期。由于榨油技術(shù)與人們的生活水平息息相關(guān)，改革開放后，中國(guó)人民的經(jīng)濟(jì)水平有了大幅度的提高，人們對(duì)于生活品質(zhì)的追求也自然而然地提高，榨油技術(shù)與人們的日常生活密切相關(guān)，這個(gè)時(shí)候在單螺桿榨油技術(shù)的基礎(chǔ)上，開始出現(xiàn)出油效率更高的雙螺桿榨油機(jī)。

國(guó)內(nèi)較早的雙螺桿榨油機(jī)出現(xiàn)于1988 年，該申請(qǐng)?jiān)醋杂趥€(gè)人申請(qǐng)類型，發(fā)明人是李明成，該發(fā)明人提出的雙螺桿榨油機(jī)在開榨前不必預(yù)熱即可進(jìn)行正常壓榨，提高出油率的同時(shí)還可以保證枯餅的成型性，可用于對(duì)油菜籽、花生仁、黃豆、向日葵籽及動(dòng)物油渣等進(jìn)行榨油取枯。

盡管20 世紀(jì)80 年代末已經(jīng)出現(xiàn)了雙螺桿榨油技術(shù)，但從1988 年一直到2008 年這段時(shí)間，該技術(shù)一直處于很低的活躍度狀態(tài)，這是由于早期中國(guó)的螺旋榨油技術(shù)主要是以單螺桿榨油技術(shù)為主，單螺桿榨油機(jī)由于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，且能夠滿足基本榨油需求而受到關(guān)注，并且這個(gè)階段出現(xiàn)了很多家用榨油機(jī)，由于家用榨油機(jī)體積相對(duì)小巧，因此單螺桿榨油機(jī)更容易受到人們的歡迎。

直到2008 年之后，雙螺桿榨油技術(shù)才逐漸引起人們的重視。從2008 年到2011 年，中國(guó)的雙螺桿榨油技術(shù)出現(xiàn)了一段平穩(wěn)發(fā)展時(shí)期，這是由于單螺桿榨油技術(shù)趨于成熟，且由于單螺桿榨油機(jī)主要依賴摩擦力實(shí)現(xiàn)油料的輸送，需要油料具有類似粗纖維狀的固體基質(zhì)來(lái)產(chǎn)生摩擦，因此對(duì)入榨溫度、水分和質(zhì)構(gòu)要求十分敏感，一些微小的波動(dòng)都會(huì)對(duì)壓榨特性帶來(lái)較大的影響。而隨著人們生活水平的進(jìn)一步提高，人們對(duì)于油料選擇和榨油質(zhì)量的要求也變得更加嚴(yán)格，此時(shí)雙螺桿榨油機(jī)的優(yōu)勢(shì)凸顯出來(lái)，雙螺桿由于具有壓榨油料范圍更加廣泛，入榨油料可不經(jīng)過軋坯和蒸炒等預(yù)處理工序，特別適合易揮發(fā)的特種油的制?。徽蜉斔吞匦院?，低纖維含量的油料壓榨順暢等優(yōu)點(diǎn)引起人們的關(guān)注。

2011 年之后，中國(guó)的雙螺桿榨油技術(shù)進(jìn)入一個(gè)較高速發(fā)展的階段（由于2018 年部分專利以及2019 年大部分專利尚未公開，因此申請(qǐng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)下降趨勢(shì)，此處不予考慮）。由于前述雙螺桿榨油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，為了獲得更多種類油料的壓榨以及更高質(zhì)量的產(chǎn)品，人們更加注重雙螺桿榨油機(jī)技術(shù)的研究，因此申請(qǐng)量開始快速上升。

4 結(jié)論

從國(guó)外雙螺桿榨油機(jī)的專利技術(shù)發(fā)展來(lái)看，該技術(shù)在國(guó)外于20 世紀(jì)末已經(jīng)趨于成熟，國(guó)外對(duì)雙螺桿的雙螺桿軸的旋向、雙螺旋軸的布置形式和榨籠內(nèi)孔結(jié)構(gòu)形成等均進(jìn)行了應(yīng)用與研究，且現(xiàn)有的雙螺桿榨油機(jī)已經(jīng)可以達(dá)到結(jié)構(gòu)合理、壓榨和出油效率高、產(chǎn)品質(zhì)量高等要求。國(guó)內(nèi)申請(qǐng)從20 世紀(jì)80 年代才剛剛開始，這與經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度有直接聯(lián)系，與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)從改革開放之后才開始快速發(fā)展，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的影響使得雙螺桿榨油機(jī)領(lǐng)域的專利發(fā)展呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的地域性差別。不過目前國(guó)外來(lái)華申請(qǐng)還比較少，給國(guó)內(nèi)申請(qǐng)留出了足夠的發(fā)展空間，且從國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人類型以及各申請(qǐng)類型的申請(qǐng)量比重可以看出，國(guó)內(nèi)公司、個(gè)人和科研機(jī)構(gòu)的申請(qǐng)熱情都比較高，由于榨油技術(shù)與人們生活密切相關(guān)，且由于中西方飲食差異，不同油料對(duì)于壓榨裝置的要求均不相同，目前國(guó)內(nèi)的雙螺桿榨油機(jī)專利申請(qǐng)量正處于上升趨勢(shì)，發(fā)展空間還很大。