食品机械与设备实验指导书

食品机械与设备实验指导书农业工程系机械与电子工程学院二00五年四月1实验一农产品清理分级设备实验一、实验目的农产品的清理和分级是对农产品进一步加工前必须进行的操作，它会直接影响农产品成品的品质和商业等级。本实验的目的是熟悉农产品清理和分级的一般方法、设备的种类、结构、工作原理。二、实验设备1.振动筛一台；2.比重去石机一台；3.种子清选机一台；4.窝眼精选机一台。三、实验内容（一）清理分级的基本概念、基本方法和原理：清理机械主要用于谷物和坚果。为了使农产品的规格和品质指标达到标准，需要对物料进行清理和分级。清理是指清除物料中的异物及杂质；分级是指对清理后的物料按其尺寸、形状、密度、颜色或品质等特性分成等级。清理和分级作业的工作原理和方法有不少共同之处，往往是在同一个设备上完成的。按照物料及杂质物理性质的不同，清理作业一般采用下列原理和方法：（1）依物料空气动力特性的不同采用气流情选法；（2）依尺寸的不同采用筛选法；（3）依形状的不同采用精选法；（4）依比重的不同采用重力分选法；（5）依磁性的不同采用磁选法；（6）依强度的不同采用撞击法；（7）依颜色的不同采用光电分选法。（二）振动筛的结构和工作原理振动筛是粮食加工中应用最广的一种筛选与风选相结合的清理设备，多用于第一道清理工序，清除大、小及轻杂质。1.振动筛结构振动筛主要由进料装置、，筛体、吸风除尘装置、振动装置和机架等部分组成。进料装置的作用是保证进入筛面的物料流量稳定并沿筛面均匀分布，以提高清理效率。2图3限振机构进料量可以调节。进料装置由进料斗和流量控制活门构成。按其构造有喂料辊和压力门进料装置两种。喂料辊进料装置需要传动，只有筛面较宽时才采用。压力门进料装置结构简单，操作方便，喂料均匀，特别是重锤压力门进料装置，动作灵敏，能随进料变化自动调节流量，故为筛选设备普遍采用。筛体是振动筛的主要工作部件，它由筛框、筛子、筛面清理装置、吊杆、限振机构等组成。筛体内装有三层筛面。第一层是接料筛面，筛孔最大，筛上物为大型杂质，筛下物为粮粒及大杂，筛面反向倾斜。以使筛下物集中落到第二层筛面进料端。第二层是大杂筛面，以进一步清理略大干粮粒的大杂。第三层为小杂筛面，筛孔较小，小杂从筛孔漏下，筛孔易堵塞，为保证筛选效率，所以设有清理筛面装置清理筛面装置有橡皮球式和刷帚式两种。振动筛的两种振动机构：1.曲柄连杆机构（见图1）2.自衡振动机构（惯性振动机构）（见图2）吊杆是筛体与机架的弹性连接杆，一般用板弹簧制造。限振装置是降低筛体振动的装置，因为筛体的工作频率一般是在超共振频率内，这种筛子在启动或停车通过共振区时，筛体的振幅会突然增大，容易损坏机件，因此要设法消除在启动或停车时产生的共振现象。常用的限幅减振装置有弹簧式或橡皮头缓冲式。2.工作原理图图3为偏心振动机构驱动筛体的示意图。由于筛体的吊杆及曲柄连杆驱动机构的连杆较曲柄的长度大得多，可以认为筛体上各点均作直线简谐运动。当振动筛的筛面作周期性往复振动时，可能出现下列不同情况：①物料相对筛面静止；②物料沿筛面向下滑动；③物料沿筛面向上滑动；④物料在筛面上跳动。振动筛要求物料在筛面上作上、下往复滑动且向下滑的距离大于向上滑的距离。（一）重力分选设备重力分选分干法重力分选及湿法重力分选。干法重力分选是应用振动和气流作用原理，3按物料组成的密度不同进行分选的方法。干法重力分选的典型设备是比重去石机和重力分选机。重力分送往往在筛选之后进行，可分离按尺寸分选法所不能分离的一些杂质。1.比重去石机比重去石机是专门清除密度比粮粒大的并肩石（石子大小类似粮粒）等重杂质的一种先进设备。（1）构造比重去石机由进料装置、筛体、风机、传动机构等部分组成。传动机构常采用曲柄连杆机构或振动电机两种。进料装置包括进料斗、缓冲匀流板、流量调节装置等组成。筛体与风机外壳固定连接，风机外壳又与偏心传动机构相连，因此，它们是同一振动体。筛体通过吊杆支承在机架上。去石筛面一般用薄钢板冲压成双面突起鱼鳞形筛孔。筛面向后逐渐变窄，后部称作聚石区，筛面与其上部的圆弧罩构成精选室，改变圆弧罩内弧形调节板的位置，可改变反向气流方向，以控制石子出区含粮粒数。鱼鳞形冲孔去石筛面的孔眼均指向石子运动方向（后上方），对气流进行导向和阻止石子下滑，它并不起筛理作用。吹风系统包括风机、导风板、匀风板、风量调节装置等。气流进入风机，经过匀风板、去石筛面，穿过物料后，排放到机箱内循环使用。（2）工作原理比重去石机工作时，物料不断地进入去石筛面的中部，由于物料各成分的密度及空气动力特性不同，在适当的振动和气流作用下，密度较小的谷粒浮在上层，密度较大的石子沉入底层与筛面接触，形成自动分层。由于自下而上穿过物料的气流作用，使物料之间孔隙度增大，降低了料层间的正压力和摩擦力，物料处于流化状态，促进了物料自动分层。因去石筛面前方略微向下倾斜，上层物料在重力、惯性力和连续进料的推力作用下，以下层物料为滑动面，相对于去石筛面下滑至净粮粒出口。与此同时，石子等杂物逐渐从粮粒中分出进入下层。下层石子及未悬浮的重粮粒在振动及气流作用下沿筛面向后上滑，上层物料也越来超薄，压力减小，下层粮粒又不断进入上层，在达到筛面末端时，下层物料中粮粒已经很少了。在反吹气流的作用下，少量粮粒又吹回，石子等重物则从排石口排出。比重去石机工作时，要求下层物料能沿倾斜筛面向后上滑而又不在筛面上跳动，因此，其曲柄连杆机构的工作转速（或振动电机的振动频率）应在2n及3n之间选择（参照振动筛所述）。2.重力分选机（种子精选机）重力分选机的主要工作部件为振动网面和风机（见图5）。振动网面由钢丝编织而成，网面呈双向倾斜状态，纵向（即x向）倾角为，横向（即y向）倾角为。网面由振动电机作往复振动，振动方向角（振动方向与水平面间的夹角）为，网面同时受到自下而上的气流作用。将物料置于网面上，料层厚度为，在机械振动和上升气流的作用下，物料呈半悬浮状态，不同颗粒会按密度、尺寸、形状等差异沿铅垂方向分层排列。对于形状及尺寸大致相同的颗粒，则按密度的不同产生自动分层的现象。在适当的振动气流参数下，下层密4度大的颗粒受到网面作用而沿纵向（x）上滑，上层密度小的颗粒不与网面接触，沿物料层纵向下滑，形成了不同密度物料的纵向分离。由于网面横向倾斜角加之物料不断从高端喂入，使纵向分离的、不同密度的颗粒沿不同轨迹作横向（y向）流动。不同密度物料的纵向、横向运动的轨迹不同，结果在网面出料边的不同位置上获得密度不同的各种颗粒。这是一种较为有效的密度分选方法，它广泛用于种子精选上。种子在按尺寸分选之后，再用重力分选机按密度不同进行分选，以除去病虫害籽粒及并肩石等杂物。（二）窝眼精选机的结构和工作原理精选对其他清选方法只是相对而言，一般是在筛选之后进行的较为精确的分选。按颗粒长度不同分选常采用窝眼筒精选机及蝶片精选机，按形状不同分选常采用螺旋精选器。窝眼筒精选机的工作部件是窝眼筒，其结构如图6所示。圆筒内壁上有许多均匀分布的圆形窝眼（也称袋孔）。物料从转动的窝眼筒一端喂入，其中长度小子窝眼的物料容易进入窝眼，并随窝眼筒回转至较高的位置后，落入窝眼筒中部的承种槽2内，由槽中螺旋输送器3推出；长度大于窝眼的颗粒不易进入窝眼，由筒底的螺旋输送器4推出。窝眼筒常用于种子按长度分级或清选上。5四、实验报告要求根据实验内容，认真撰写实验报告。报告的重点是基本概念、设备的结构和工作原理。实验二螺旋压榨设备实验一、实验目的压榨分液力压榨和螺旋压榨，二者在农产品及食品加工中被广泛使用。其中螺旋挤压是一种重要的加工方法，在榨油、果蔬榨汁、肉类加工、食品和饲料成形等多种设备中被广泛采用。本实验的目的是熟悉螺旋压榨机的的结构、工作原理。二、实验设备螺旋榨油机一台三、实验内容1.螺旋压榨设备的基本结构小型螺旋榨油机由料斗、榨螺、调整机构、榨笼、接油盘、驱动变速机构等组成。压榨部件是由带螺纹的榨螺、榨笼和出饼圈组成。榨条围成的圆筒称作榨笼，油可以从榨条之间的缝隙中流出。出饼圈为衬套式，磨损后可以更换。调节榨螺与出饼圈的间隙，可改变榨膛内的压力。榨螺(图7)：有整体式和套装式两种。整体式制造方便，磨损后报废，多用于小型榨油机。套装式结构复杂，磨损后可以更换，多用于大、中型榨油机。6榨条（图8）：是构成榨笼的零件。多采用条形榨条，分甲型、乙型，当二者配合使用时，榨条之间即可形成油缝隙。2.工作原理螺旋榨油机工作时，油料从加料斗送入榨膛。由于榨螺的旋转运动，带动油料在榨膛内运动，互相摩擦而升温。又由于榨螺根部直径不断变粗，榨膛容积越来越小，压力越来越高，油脂从油料中被挤出，经榨条之间的缝隙流至接油盘，油饼从出饼圈挤出。螺旋榨油机是靠压力将油脂从油料中挤出，其压力主要是压缩力、出饼阻力及摩擦力。压缩力是因榨膛内容积从进料端到出饼端逐渐缩小，油料在榨膛内由进料端到出饼端逐渐被挤压而产生的；出饼阻力随出饼间隙大小而变化，间隙越小，饼越薄，阻力越大，则榨膛内的压力也越大；摩擦力是油料在榨膛内运动过程中与榨条、榨螺表面的摩擦力以及油料间的相对运动的摩擦力。不同油料榨油，其所需压力的大小及其在榨膛内的变化规律是不同的，这是设计及使用螺旋榨油机的主要依据。四、实验报告要求根据实验内容，认真撰写实验报告。报告的重点是设备的结构和工作原理。实验三农产品粉碎和磨碎设备实验一、实验目的了解粉碎机和磨粉机的结构和工作原理。二、实验设备1.锤片式粉碎机一台；2.齿爪式粉碎机一台；3.小型面粉机一台。7三、实验内容（一）粉碎机的分类、锤片式和齿爪式粉碎机的结构和原理根据原料粉碎后直径不同，可以分为普通粉碎机、微粉碎机和超微粉碎机。普通粉碎机加工的产品粒度比较大，一般能通过6～60目（目为非法定计量单位）筛孔。微粉碎机所得产品的粒度比较细，一般通过80～170目的筛孔。超微粉碎机粉碎后产品的粒度很细，通常通过200～325目的筛孔，其粒度甚至可以达到10-1μｍ。常用的普通粉碎机主要有锤片式和齿爪式两种，它们都是采用机械方法对原料以冲击方式进行粉碎。被粉碎的原料有谷粒类、果蔬类、茎杆类、饼粕类和矿物类等，其适用范围广泛，通用性强，而且构造简单，生产效率高。易于控制产品的粒度，使用维护安全、方便、可靠。（二）锤片式粉碎机锤片式粉碎机主要由进料口、转子、销连在转子上的锤片、筛片以及出料口等部分组成（见图9）。按照不同的进料方向，又可以把这类粉碎机分为切向式、轴向式和径向式三种，前两种粉碎机一般配用的动力比较小，生产率比较低，多为中、小型粉碎机；后一种粉碎机一般配用的动力比较大，生产率比较高，多为大、中型粉碎机。（三）齿爪式粉碎机可用于粉碎谷物和果品、蔬菜等。它主要由进料斗、动齿盘转子、定齿盘、包角为360°的环筛和排料口等组成。定齿盘上有两圈定齿（见图10），齿的断面呈扁矩形，动齿盘上安装有三圈齿，其横截面呈圆形或扁矩形。工作时，一动齿盘上的三圈齿在定齿盘的两圈齿的圆形轨迹线间运动。当物料从喂料斗轴向喂入时，受到定、动齿和筛片的冲击、碰撞与搓擦等作用，最终被粉碎成粉粒状排出机外。动齿和定齿间的间隙为3.5mm。8齿爪式粉碎机的特点是结构简单，粉碎室比较窄，筛片包角为360°，生产效率比较高，但噪声和粉尘比较大。（四）对辊式磨粉机对辊式磨粉机广泛应用于小麦制粉、葡萄破碎、啤酒麦芽轧碎等。小麦制粉用对辊式磨粉机是专门用来生产小麦面粉的。它是利用磨辊上的磨齿将小麦粒剥开，从麸皮上刮下胚乳，并将其细磨成粉状。根据使用对象不同，又可分为农用小型磨粉机和大、中型磨粉机。前者装备有一对磨辊，其结构简单，操作方便，生产率低；后者配置有两对磨辊，其结构复杂，机械化自动化程度高，生产率高。1．喂料机构其作用是保证小麦粒连续不断地以稳定的流量进入研磨区，并且均匀地分布在磨辊的全部长度上，同时要防止物料堵塞和磨辊空磨。常用的流量调整装置有两种，一种是弧形指示器型式，它由小手轮、流量控制板等部分组成。改变流量控制板和喂料辊之间的间隙，可改变流量的大小，调节范围为0～6mm。另一种是流量调整机构型式，它是由前滑板、壁板、流量调节板和慢辊组成。没有专设喂料辊而是以