5食品机械-研磨和粉碎机械与设备

2011/10/122011/10/125研磨和粉碎机械与设备SCU食品工程系2011-2012学年上期第7周（2学时）2011/10/122011/10/12主要内容研磨和粉碎机械与设备概述粉碎机械切割机械2011/10/122011/10/125.1概述切割与粉碎的目的基本方法及适用性食品物料尺寸的表示及其测定方法2011/10/122011/10/12切割与粉碎的目的改善原料的加工性能，便于后续加工破坏细胞壁结构，便于胞内产物排出增大比表面积，扩大食物与消化液的接触面积，提高食物的消化吸收率选择性破碎，以分别进行不同成分的利用、剔除和分离改善产品的感观质量便于充填、包装2011/10/12麦芽粉碎机2011/10/122011/10/12切割与粉碎的基本方法及适用性挤压物料置于两个构件之间，逐渐加压，使之由弹性变形或塑性变形而破裂粉碎适用于脆性物料折断物料在构件间承受弯曲应力，超过强度极限而折断适用于较大块的长或薄的脆性物料剪切粉碎韧性物料能耗较低的粉碎方式果蔬、肉类的切块、切片、切丝、切丁撞击物料与工作构件以相对高速运动撞击时，受到时间极短的变载荷，物料被击碎适用于质量较大的脆性材料2011/10/122011/10/12研磨物料与粗糙工作面之间在一定压力下相对运动而摩擦，使物料受到破坏，表面剥落，这个过程包含挤压和剪切两种机械作用劈裂利用低速刃口压入，使物料内部产生应力集中及裂纹扩展而破碎适用于脆性物料锯切利用齿形利刃在一定压力作用下的中低速运动使物料逐层断开而破碎适用于含水量较高的纤维性物料、高韧性物料和高强度物料的截断2011/10/122011/10/12食品物料尺寸的表示及其测定方法块状物料：三维尺寸片状物料：厚度粉料类：颗粒直径浆料类：过网规格茎杆、叶类碎段：碎段长度2011/10/122011/10/12显微镜法直接使用显微镜测量粉粒的二维尺寸筛分法根据标准方法，从标准筛中选出若干级，测定粉料的粒度分布，并计算出特征粒径食品物料尺寸的测定方法2011/10/122011/10/12沉降法通过测定粉粒在重力场或离心力场的空气、液体中沉降速度间接测定粒径透过法通过测定流体流过一定厚度料层时的透过性来检测细粉的比表面积或粉粒间说形成的空隙，从而间接测量粒径吸附法通过测定粉粒表面吸附断面积已知的吸附剂分子的量，来计算出粉粒的比表面积，从而间接测量粒径激光衍射法激光照射到球形粒子表面时将发生散射，散射角与粒子直径有关，粒子越小，散射角越大，通过测量散射角的大小，间接测量直径2011/10/122011/10/125.2粉碎机械粉碎理论冲击式粉碎机锤式粉碎机齿爪式粉碎机研磨式粉碎机辊式粉碎机械振动式粉碎机械气流粉碎机2011/10/122011/10/12（1）粉碎理论粉碎概念及其在食品中的作用食品粉碎级别食品粉碎方式粉碎能耗粉碎理论粉碎规则与粉碎操作粉碎分类粉碎机械分裂2011/10/122011/10/12粉碎概念利用机械的方法克服固体物料内部的凝聚力而将其破碎的一种操作是食品加工中特别是食品原料加工中的基本操作之一粉碎在食品中的作用适应某些食品消费和生产的需要增加固体表面积以利于干燥、溶解、浸出等后续工序的顺利进行工程化食品和功能性食品的生产需要粉碎概念及其在食品中的作用2011/10/122011/10/12食品粉碎级别粒度：固体粉碎程度的指标粗破碎：200-100mm中破碎：70-20mm细破碎：10-5mm粗粉碎：5-0.7mm细粉碎：90％能通过200目筛（75μm）微粉碎：90％能通过325目筛（45μm）超微粉碎：10-25μm2011/10/122011/10/12食品粉碎方式食品粉碎时受到的机械作用力有：挤压力、剪切力、冲击力粉碎方式挤压弯曲折断剪切撞击劈裂研磨2011/10/122011/10/12粉碎能耗粉碎需要两方面的能量：变形能：裂解发生前所需的能耗，与颗粒的体积有关表面能：裂解发生后出现新表面所需的能耗，与出现表面积有关粉碎机的利用率不到1%去粉碎颗粒和产生新表面，其余的能量则消耗与以下几个方面未破碎颗粒的弹性变形、物料在粉碎室的来回运动颗粒之间的摩擦、颗粒与粉碎室机件的摩擦因摩擦、变形等发热、机械振动产生噪声电动机及传动机件的无效能耗2011/10/122011/10/12粉碎理论表面积模型粉碎所需的能耗与新生成的表面积成正比适用于各种物料的微粉碎和超微粉碎，以及韧性和坚硬物料的粉碎体积模型粉碎所需能耗与体积成正比该模型反映了大多数粉碎的过渡过程，适用于一般脆性物料的冲击粉碎裂缝模型粉碎能耗与物料内部产生的裂纹长度成正比适用于低强度脆性物料的强力冲击粉碎2011/10/122011/10/12粉碎规则对被粉碎物料只需粉碎到需要的或适于下一工序加工的粉碎比，到达此程度后，应立即使物料离开粉碎机在粉碎操作的前后，都要过筛，凡能通过所需大小筛孔的物料，就不使它再经过粉碎机粉碎，以免引起过度粉碎，降低粉碎机的生产能力当所需粉碎比较大时，应分成几个步骤进行粉碎，试验证明当粉碎比在4左右时，操作效率最高粉碎过程尽可能单纯，不应合并其他操作粉碎比:是原料粉碎前的平均直径与原料粉碎后的平均直径之比。用y＝D/d来表示2011/10/12粉碎操作采用何种粉碎方法或设备，取决于被粉碎物料大小和要求的粉碎比及物料的特性，而其中物料的硬度和破裂性最重要坚硬物料——挤压和冲击力韧性物料——剪切力或摩擦力2011/10/122011/10/12粉碎分类干法粉碎开路磨碎自由压碎滞塞进料闭路磨碎湿法粉碎被处理的原料在悬浮于载体液流中进行磨碎常用水作为载体，能耗比干法大低温粉碎物料在常温下有热塑性或非常强韧，使粉碎困难，而冷却到低温，使材料成为脆性后再粉碎2011/10/122011/10/12粉碎机械分类按粉碎作用形式：冲击式粉碎机和研磨式粉碎机按成品粒度：普通粉碎机、微粉碎机和超微粉碎机按粉碎过程中物料的状态：干法粉碎机械和湿法粉碎机械粉碎机应用范围粉碎物料锤式粉碎机硬或纤维物料的中、细粉碎玉米、大豆、红薯、红薯干、油料榨饼、白砂糖、干蔬菜、香辛料、干酵母、可可齿盘式粉碎机中硬或软质物料的中、细粉碎胶体磨（湿法）软质物料的超微粉碎乳制品、奶油、巧克力、油脂制品辊式磨粉机（光辊或齿辊）不同齿形适用于不同物料的粉碎小麦、玉米、大豆、油饼、花生、咖啡豆、水果碾辊盘磨机可以在粉碎的同时进行混合，制品粒度分布宽食盐、调味料、含脂食品盘磨机干法粉碎和湿法粉碎均可用豆类、谷类滚筒轧碎机软质物料的中粉碎马铃薯、葡萄糖、干酪2011/10/122011/10/12（2）冲击式粉碎机——锤式粉碎机（重点）工作原理分类主要结构应用2011/10/122011/10/12工作原理原料从喂料斗进入粉碎室，受到高速回转锤片的打击而破裂，以较高速度飞向齿板，与齿板撞击，如此反复打击、撞击，使物料粉碎成小颗粒同时，物料还受到锤片端部和筛面的摩擦、搓擦作用而进一步粉碎此时，较细颗粒由筛片的筛孔漏出，留在筛面上的较大颗粒，再次受到粉碎，直到从筛孔漏出2011/10/122011/10/12分类按粉碎机的进料方向切向喂料式轴向喂料式径向喂料式按某些部件的特性又可分为水滴形粉碎室式粉碎机无筛粉碎机2011/10/122011/10/12主要结构进料机构锤片粉碎室出料机构传动机构2011/10/122011/10/12进料机构粉碎机对喂入量的要求是均匀连续地供料，以保证粉碎机在额定负荷下稳定工作常用的进料机构有螺旋供料器电磁振动供料器圆盘供料器2011/10/122011/10/12锤片是粉碎机最主要的，易损的工作部件，其形状、尺寸和工作密度、排列方式对粉碎效率、产品质量有一定影响锤片形状锤片材料低碳钢、中碳钢、特种铸铁、表面硬化处理锤片线速度：指转子运动时锤片末端的线速度线速度不宜过高，也不宜过低不同物料要求的锤片最佳线速度也不一样：高粱48m/s，玉米52m/s，小麦65m/s黑麦75m/s，大麦88m/s，燕麦105m/s2011/10/122011/10/12齿板和筛片齿板作用是阻止环流层的运动，降低物料在粉碎室内的运动速度，增强对物料的碰撞、搓擦和摩擦作用齿板的齿形：人字形、直齿形、高齿槽形筛片粉碎机主要的易损部件之一种类：冲孔筛、圆锥孔筛、鱼鳞筛按筛片的配置形式，筛片可分为：底筛、环筛和侧筛筛孔直径（分为4级）：小孔1-2mm、中孔3-4mm、粗孔5-6mm、大孔8mm以上锤筛间隙：指转子运动时锤片顶端到筛片内表面的距离影响粉碎效率的重要因素之一各种物料的最佳锤筛间隙△R应通过试验求得：谷物△R＝8mm，纤维物料△R＝14mm2011/10/122011/10/12粉碎室2011/10/122011/10/12出料机构出料机构必须及时地把已粉碎的物料排出并输送走保证连续作业和高的效率，则要求出料机构使粉碎室产生一定负压，以利改善粉碎机的工作性能出料方式自重落料气力输送（负压吸送）机械出料2011/10/122011/10/12锤式粉碎机的应用适用于中等硬度和脆性物料的中碎和细碎要求原料粒径一般小于10mm产品粒度可通过更换筛板来调节油脂粉碎机专为杏仁、芝麻、花生、香料、食品调味料等含油性物质所研发设计的不锈钢型连续进料、出料粉碎机2011/10/12锤式粉碎机的使用与维护锤式粉碎机工作时，应先起动机器，再投入物料。切忌在满负荷时起动。进入锤式粉碎机的物料，应通过电磁离析器去除金属杂质，以免损坏机件。要根据产品的粒度选择筛板，筛板与锤片之间的间隙要根据物料性质加以调整。我国设计的粉碎机推荐锤筛间隙为：谷物4-8mm,通用型12mm。筛板和锤片工作时会因强大冲击力及磨损而损坏，要经常检查，随时更换。筛板的寿命不应以筛面破损为准，应视筛孔边缘的磨损程度而定。锤式粉碎机对湿度大的物料粉碎效果较差，故进入机器的物料湿度不要大于15%。停机前，应先停止进料，待机内物料基本排空后再停机。2011/10/122011/10/12（2）冲击式粉碎机——齿爪式粉碎机结构工作原理特点及适用范围2011/10/122011/10/12齿爪式粉碎机的结构进料斗（管）定齿盘动齿盘环形筛网出粉管传动装置2011/10/122011/10/12工作原理工作时，动齿盘高速旋转，产生强大的离心场，在粉碎腔形成很强的负压区物料从动齿盘中心吸入，在离心力的作用下，物料由中心向外扩散，首先受到内圈齿及定齿的撞击、剪切、摩擦等作用而被初步粉碎物料往外圈运动，线速度逐步增高，受到更强烈的冲击、剪切、摩擦等作用而被粉碎得更细物料运动到外圈，受到外圈齿和撞击环的冲击与反冲击而进一步粉碎细颗粒物料由筛网的筛孔漏出，留在筛面上的较大颗粒，再次受到粉碎，直到从筛孔漏出2011/10/122011/10/12特点及适用范围特点结构简单生产能力大能耗低、成本低噪声大物料升温快产品中含铁量较大适用范围谷物2011/10/122011/10/12（3）辊式粉碎机工作原理分类小型磨粉机大、中型磨粉机2011/10/122011/10/12工作原理磨辊是磨粉机的主要工作部件一对磨辊速度和辊面状态不同，粉碎物料的型式也不同等速反向的光磨辊：以挤压的方式粉碎物料或使物料变形差速反向的光磨辊：以挤压和研磨的方式粉碎物料等速反向的齿辊磨：以剪切、挤压和研磨的方式粉碎物料2011/10/122011/10/12分类辊式磨粉机按成对磨辊数量：单式、复式、八辊按磨辊松合闸的自动化程度：手动、半自动、全自动根据两辊轴线的相对位置：水平配置、倾斜配置辊式破碎机齿辊破碎机轧胚