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食品工厂机械与设备第五章粉碎切割机械第五章粉碎切割机械食品加工中，涉及大量将原料或中间产品的尺寸减小的操作，这些需要应用各种粉碎或切割机械设备。物料经过粉碎或切割等处理后，可以获得所需的加工物性或产品形状。第一节粉碎机第二节切割碎解机械粉碎粉碎——是用机械力的方法克服固体物料内部凝聚力达到破碎的单元操作。在食品工业中占有非常重要的地位，主要表现在：（1）适应某些食品消费和生产的需要，例如小麦以面粉形式食用，巧克力配料粉需碾碎至足够细小颗粒才能保证最终产品的品质。（2）增加表面积以利于后道工序处理的顺利进行，例如果蔬干燥前需将大块物料粉碎成小块物料。（3）工程化和功能性食品的生产需要各种配料粉碎后才能混合均匀，粉碎对终产品品质影响很大。切割切割——是利用切割器具（如切刀等）与物料的相对运动时产生的剪切力达到切断、切碎效果的单元操作。食品切割目的主要有：（1）获得一定形状的产品单体，如切丝、切丁、切片。（2）获得质地组成均一化的产品，如通过斩拌和擂溃等操作，得到组成均一、质地细腻的产品。第一节粉碎机粉碎机可以根据成品粒度分为普通（成品粒度≤80目）、微(80％成品粒度≥80目）和超微（成品平均粒度≥200目）粉碎机。从粉碎作用形式看，最常用的粉碎机包括冲击式和研磨式粉碎机等。一、冲击式粉碎机二、转辊式粉碎机三、磨介式粉碎机一、冲击式粉碎机两大类冲击式粉碎机（一）机械冲击式粉碎机（二）气流式粉碎机1.1机械冲击式粉碎机类型与特点类型：锤击式和盘击式。优点：（与其它型式粉碎机比）具有单位功率粉碎能力大，粉碎粒度易于调节，应用范围广，占地面积小，易实现连续化的闭路粉碎等优点。缺点：由于部件的高速旋转及与颗粒的冲击或碰撞，不可避免地会产生磨损问题，因而不适宜用来处理硬度太大的物料。两大类冲击式粉碎机机械冲击式粉碎机——依靠高速旋转的棒或锤等部件冲击或打击颗粒，使其粉碎。气流磨——利用高速空气流或过热蒸汽，使颗粒加速产生相互冲击力、碰撞力或与器壁发生冲击碰撞作用而被粉碎。1．锤击式粉碎机这种粉碎机利用高速旋转的锤头或锤片产生的作用力使物料粉碎，既适用于脆性物料，也可用于部分韧性物料甚至纤维性物料的粉碎，所以常被称为万能粉碎机。锤击式粉碎机的应用锤击式粉碎机的应用十分广泛。许多食品原料及其中间产品的加工过程中均用到它，例如薯干、玉米、大豆、咖啡、可可、蔗糖、大米、麦类以及各种饲料等的粉碎均可使用锤击式粉碎机。锤式粉碎机的类型主要工作元件筛网：材料通常为冷轧钢板。筛网对转子的包角α随进料方式不同而异，切向喂入式粉碎机的α≤180°，轴向喂入式的α=360°，径向喂入式的α360°，物料粉碎的粒度取决于筛网孔径的大小。锤片：主要易损元件，一般寿命为200-500h，形状很多。工作菱角多，粉碎能力强，但耐磨性较差，多堆焊碳化钨合金，寿命延长2-3倍。锤片的种类和形状锤片是主要的易损件，一般寿命为200~500h，为了延长使用寿命，通常需进行热处理。锤片的形状很多，其基本类型如图5.2所示。工作过程物料从进料口进入粉碎室后，便受到随转子高速回转的锤片的打击，进而飞向固定在机体上的筛板（或筛网）而发生碰撞。落入筛面与锤片之间的物料则受到强烈的冲击、挤压和摩擦作用，逐渐被粉碎。当粉粒体的粒径小于筛孔直径时便被排出粉碎室，较大碎粒继续粉碎，直至全部排出机外。特点优点：锤击式粉碎机具有构造简单，用途广泛，生产率高，无空转损伤等优点。缺点：粉碎过程基本上没有选择性，粉碎粒度不能严格控制。在不同的粉碎条件下，粉碎比可以在很大的范围内变化。（二）气流式粉碎机气流式粉碎机是比较成熟的超微粉碎设备。它使用空气、过热蒸汽或其它气体通过喷嘴喷射作用成为高能气流。高能气流使物料颗粒在悬浮输送状态下相互之间剧烈的冲击、碰撞和摩擦等作用，加上高速喷射气流对颗粒的剪切冲击作用，使物料得到充分研磨而成超微粒子。气流粉碎机的形式气流粉碎机有不同形式，常见的有：立式环形喷射式气流粉碎机对冲式气流粉碎机超音速气流喷射式粉碎机气流式粉碎机原理气流式粉碎机是比较成熟的超微粉碎设备。它使用空气、过热蒸汽或其它气体通过喷嘴喷射作用成为高能气流。高能气流使物料颗粒在悬浮输送状态下相互之间发生剧烈的冲击、碰撞和摩擦等作用，加上高速喷射气流对颗粒的剪切冲击作用，使物料得到充分研磨而成超微粒子。气流粉碎机的特点（1）能获得50μm以下粒度的粉体；（2）粗细粉粒可自动分级，且产品粒度分布较窄，并可减少因粉碎中操作事故对粒度分布的影响；（3）由于喷嘴处气体膨胀而造成较低温度，加之大量气流导入产生的快速散热作用，因而用于低熔点和热敏性材料的粉碎；气流粉碎机的特点（4）由于主要采用物料自磨原理，故产品不易受金属或其它粉碎介质的污染；（5）可以实现不同形式的联合作业，例如，用热压缩空气实现粉碎和干燥联合作业，在粉碎的同时可与别的外加粉体或溶液进行混合等；（6）可在无菌情况下操作；（7）结构紧凑，构造简单，没有传动件，故磨损低，可节约大量金属材料，维修也较方便。气体介质由于欲粉碎的食品物料熔点大多较低或者不耐热，故通常使用空气为介质。被压缩的空气在粉碎室内膨胀，产生的冷效应与粉碎时产生的热效应相互抵消。1．立式环形喷射气流粉碎机主要由立式环形粉碎室、分级器和文丘里加料器等组成。工作过程工作过程从若干个喷嘴5喷出的高速压缩空气气流将喂入的物料加速并形成紊流状，致使物料在粉碎室6中相互高速冲撞、摩擦而达到粉碎。粉碎后的粉粒体随气流经环形轨道上升，由于环形轨道的离心力作用，使粗粉粒靠向轨道外侧运动，细粉粒则被挤往内侧。回转至分级器入口9处时，由于内吸气流旋涡的作用，细粉粒被吸入分级器8中分离而排出机外，粗粉粒则继续沿环形轨道外侧远离分级器入口处通过而被送回粉碎室6中，再度与新输入物料一起进行粉碎。二、转辊式粉碎机转辊式粉碎机利用转动的辊子产生摩擦、挤压或剪切等作用力，达到粉碎物料的目的。根据物料与转辊的相对位置，转辊式粉碎机有盘磨机和辊磨机等专用设备。•（一）盘磨机•（二）辊式磨粉机碾坊与磨（二）辊式磨粉机辊式磨粉机是食品工业广泛使用的粉碎机械，特别在面粉工业中早已是不可缺少的关键设备，其它如啤酒麦芽的粉碎、油料的轧坯、巧克力的精磨、糖粉的加工、麦片和米片的加工等也都能采用类似的机器。•1．辊式磨粉机结构•2．磨辊的配置•3．齿辊的技术特性1．辊式磨粉机结构图5.9所示为复式对辊式磨粉机的结构。主要由以下六个部分组成：（１）磨辊（２）传动部分（３）轧距调节机构（４）喂料机构（５）磨辊的清理机构（６）吸风装置(1)磨辊辊式磨粉机的主要工作机构是磨辊，一般有一对或两对磨辊，分别称为单式和复式辊式磨粉机。在复式磨粉机中，每一对磨辊组成一个独立的工作单元。物料从两磨辊间通过时，受到磨辊的研磨作用而被破碎。磨辊在单式磨粉机内呈水平排列，在复式磨粉机内，有水平排列的（如美国的磨粉机），也有倾斜排列的（如欧洲和我国使用的大、中型磨粉机）。(2)传动部分传动部分主要给磨辊提供工作动力，使两磨辊作相对方向的转动，其中一个为快辊，另一个为慢辊。因为以同一速度相向旋转的磨辊对小麦只能起到轧扁、挤压作用，得不到良好的研磨效果；只有当两磨辊以不同速度相向旋转时，才能对小麦起到研磨作用。传动部分的作用就在于保证磨辊按照一定的速度转动，而且快慢辊之间要保持一定的转速比。（3）轧距调节机构两磨辊之间的径向距离称为轧距。用来调节两磨辊距离的机构称为轧距调节机构。缺少这一机构，磨粉机就不能与各种粒度的研磨物相适应，也不能根据工艺要求随时改变磨粉机的研磨强度。倾斜排列的磨辊，上辊为快辊，它的轴承因固定在磨粉机的机壳上，故位置不能移动；下辊为慢辊，它的轴承装在可以上下移动的轴承臂上，轴承臂通过弹簧与轧距调节机构相联，因此慢辊的位置可调节改变。改变两辊间的轧距以达到一定的研磨效果，是轧距调节机构的主要作用。（4）喂料机构设在磨辊的上方，由贮料筒、料斗、喂料辊及喂料活门等组成。喂料辊有两个：定量辊和分流辊。定量辊——直径较大而转速较慢，主要起拨料及向两端分散物料的作用，并通过扇形活门形成的间隙完成喂料定量控制。分流辊——直径较小，转速较高，其表面线速度为定量辊3~4倍，其作用是将物料呈薄层状抛掷于磨辊研磨区。（５）磨辊的清理机构磨辊的清理机构用于清除其所黏附的粉层，保证其运转平稳。清理磨辊粉层常用刷帚或刮刀，它们一般安装在磨辊的下方。刷帚以鹅翎或猪鬃、棕毛制成，用弹簧压紧在辊面上用以清理齿辊表面。刮刀用于清理光辊表面，它安装在铰支的杠杆上，靠配重压在辊面上，当磨粉机停车时有一金属链将配重拉起，刮刀离开辊面以避免辊和刀接触处的磨蚀。（６）吸风装置该装置有以下3个作用：用以吸去磨辊工作时产生的热量和水蒸气，降低磨下物的温度，提高研磨物料的筛理性能。冷却磨辊、降低料温。使磨粉机内的粉尘不向外飞扬。目前大多数面粉厂采用气力输送来垂直提升各道磨粉机研磨后的物料。提升管通过溜管与磨粉机出口相接，已具备相对于磨膛的吸风作用，故不需再单独安装吸风管。复式对辊式磨粉机示意图2．磨辊的配置（1）形式最简单，小型磨粉机、轧片机等都采用这种型式，它的喂料、排料及传动装置都容易做到合理安排，工艺操作和装拆磨辊也比较方便。（2）配置方式适用于小型的麦芽粉碎机，用三辊代替两对齿辊。（3）或（4）形式常用于大型磨粉机，为缩小占地面积，这种方式已形成各国磨粉机的共同传统。但是辊的倾斜角度各有不同，从而导致设备的结构和作用性能大不一样，特别是磨辊的拆装和操作性能。（5）配置方式常用于油料轧片机，因其结构简单，同时可利用辊身的自重以增加辊间压力。（6）配置形式用于巧克力精磨机，它研磨的是浆料中的可可粉粒，浆料因黏附在辊面上自下而上输送。3．齿辊的技术特性主要技术特性有磨齿的：齿数、齿形、拉丝斜度和排列四个方面。齿数原料粒度d须大于磨齿的齿距t,粗物料齿数宜少，反之亦然。齿形磨齿的断面形状称为齿形。锋面与钝面所夹的角称为牙角γ。锋面与磨辊直径的角称为锋角α。钝面与磨辊直径的角称为钝角β。以上三角之间的关系为：γ=α+β。磨齿顶如为尖形，则容易磨损，故一般都有0.1-0.4mm的宽度。同一牙数下牙越大、齿槽越宽，则剪切力越小而挤压力越大，若牙角为180°即成为光辊，故牙角大时粉碎程度低且电耗大。在同一牙角的情况下，若锋角越小钝角越大，则剪切力越大而挤压力相对减小。磨齿的排列磨齿的排列不同对研磨作用的影响与同一牙角下锋角大小变化的影响相似。如图5.11所示，磨齿排列有四种方式，即锋对锋、锋对钝、钝对锋和钝对钝。锋对锋排列时，物料在两锋面之间受到挤压作用，后来则以剪切作用为主。由于两辊快慢不同，慢辊起托住作用，快辊起挤压和剪切作用。锋角越大，剪切力越小而挤压力越大。当钝对钝排列时，作用角为钝角，物料进入工作区后受挤压作用并逐步加强，最后略有剪切作用。拉丝斜度一对磨辊的拉丝必须有一定的斜度，且互相平行，否则不可能进行平稳的研磨。斜度越大（即图5.11中的牙角越大），粉碎率越低；物料容易克服磨齿上的摩擦阻力而滑向一边，故切削有困难。相反，斜度越小，则剪切力越大，如果齿形尖时就成为切削作用。因此，斜度一般只能在0-20％范围内变化。第二节切割碎解机械一、切片机二、切丁机三、绞肉机四、斩拌机切割碎解机械是一类用于加工高水分含量食品原料的食品机械。这类机械设备大多利用刀刃切割所产生的局部冲击力和剪切力对物料进行切割或碎解。由于所处理的原料来源和种类不同，要求得到的产品不同，因此，这类设备机械种类繁多。常见的切割机械有：切片机、切丁机、切段机等。常见碎解机械设备有：用于肉类制品的绞肉机和斩拌机等。一、切片机切片机械是将物料切割成厚度均匀一致的片状产品的机械。切片机可有不同形式，有些对原料的适应性较强，如离心式切片机，有些则专用于某种物料，如蘑菇定向切片机。（一）离心式