《《食品加工机械与设备》教学课件—04食品粉碎、切分与脱壳机械与设备》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《食品加工机械与设备》教学课件—04食品粉碎、切分与脱壳机械与设备（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2022/6/4 食品加工机械与设备1第四章第四章食品粉碎、切分与脱壳食品粉碎、切分与脱壳机械与设备机械与设备2022/6/4江苏大学等 食品加工机械与设备2第一节 食品粉碎机械第二节 食品切分机械与设备第三节 脱壳与脱皮机械与设备2022/6/43一、食品粉碎理论二、干法粉碎机械与设备三、湿法粉碎机械与设备第一节 食品粉碎机械江苏大学等 食品加工机械与设备2022/6/44一、食品粉碎理论江苏大学等 食品加工机械与设备（一）粉碎基本概念粉碎是指用机械力克服固体物料的内部凝聚力，使之分裂为要求大小的小块、颗粒或粉末的单元操作。根据物料尺寸大小，通常将大块物料分裂成小块物料的操作称为破碎；将小块
2、物料分裂成细粉的操作称为磨碎或研磨，两者又统称为粉碎。粉碎操作在食品加工中占有非常重要的地位，其主要目的是：（1）粉碎成一定粒度的产品，满足消费的需求，如盐、胡椒粉、可可粉等；（2）粉碎成细小颗粒，以备混合、干燥、溶解、浸出等进一步加工使用，如生产调味粉、干燥果蔬、淀粉等；（3）除去物料中不宜食用的部分，如磨粉时研磨掉麦粒的麸皮等。2022/6/45一、食品粉碎理论江苏大学等 食品加工机械与设备物料粉碎程度可用粒度表示，它指的是物料颗粒的大小。物料粉碎后，其颗粒形状和大小将不一致。通常球形颗粒的粒度用直径表示，立方体颗粒的粒度用边长表示。对于粒度不一致的不规则颗粒群，则用平均粒度来表示，平均粒
3、度可通过特定的仪器和方法进行测定。根据被粉碎物料原料和成品的粒度大小，可将粉碎操作分为以下4种：（1）粗粉碎：原料粒度在150040 mm范围内，成品粒度约505 mm；（2）中粉碎：原料粒度10010 mm，成品粒度105 mm；（3）微粉碎（细粉碎）：原料粒度105 mm，成品粒度0.1 mm以下；（4）超微粉碎（超细粉碎）：原料粒度50.5 mm，成品粒度在2510 m及以下。粉碎物料原料的粒度与粉碎产品的粒度之比称为粉碎比，又叫粉碎度，它主要反映粉碎前后物料粒度大小的变化程度，也近似反映了粉碎设备的作业情况。一般粉碎设备的粉碎比为330，但超微粉碎设备可远远超过该范围，达到300100
4、0以上。粉碎某一特定物料时，粉碎比是确定粉碎作业程度、选择设备类型和尺寸的主要依据之一。对于大块物料粉碎成细粉的粉碎作业，若仅仅一次粉碎实现则粉碎比太大，设备利用率太低，故通常将粉碎过程分成若干级，每级完成一定的粉碎比，这时用总粉碎比来表示，等于各级粉碎比之积。2022/6/46一、食品粉碎理论江苏大学等 食品加工机械与设备食品的粉碎作业还可根据作业物料含水量的不同分为干法粉碎和湿法粉碎。干法粉碎：是指当进行粉碎作业时物料的含水量必须低于一定的限度，一般不超过4%，若物料水分过高，须先进行干燥处理。湿法粉碎：是以水或其溶液为介质，将原料悬浮于载体液流（常用水）中进行粉碎，要求含水量或含溶剂量高
5、于某一水平（50%），有时甚至高于物料量的一倍。湿法粉碎可避免粉尘飞扬，并可采用淘析、沉降或离心分离等水力分级方法分离出所需的产品。湿法粉碎比干法粉碎易获得更细的制品，故在食品的超微粉碎中应用广泛。但湿法粉碎需要消耗比干法粉碎更大的能量，对设备的磨损也更严重。2022/6/47一、食品粉碎理论江苏大学等 食品加工机械与设备（二）粉碎理论1粉碎力与粉碎方法粉碎机械通工作部件对物料施加外力使其粉碎。物料粉碎时所受到的机械作用力通常有挤压力、冲击力和剪切力（摩擦力）3种，此外还有附带的弯曲和扭转力的作用。根据外力施加种类与方式的不同，食品粉碎的基本方法主要有压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等，如图4
6、-1所示。(1)(2)(3)(4)(5)图4-1 粉碎的基本方法 （1）压碎；（2）劈碎；（3）折碎；（4）磨碎；（5）击碎（1）压碎（2）劈碎（3）折碎（4）磨碎（5）击碎2022/6/48一、食品粉碎理论江苏大学等 食品加工机械与设备（二）粉碎理论2物料的力学性能物料的力学性能直接决定了物料粉碎时所选择的粉碎方式，相关的力学性能主要包括以下4种：（1）硬度：物料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度，它是根据物料弹性模量大小来划分的性质，有硬与软之分。物料硬度越大其抵抗弹性变形的能力就越大。物料的硬度是确定粉碎作业程序、选择设备类型和尺寸的主要依据。（2）强度：物料在静载荷作用下抵抗永久变形
7、或断裂的能力称为强度，它是根据物料弹性极限应力的大小来划分的性质，有强与弱之分，物料弹性极限应力越强其抵抗塑性变形的能力就越大。（3）脆性：是指物料在外力作用下（如拉伸、冲击等）仅产生很小的弹性变形而不产生塑性变形即断裂破坏的一种性能。它是根据物料塑性变形区域长短来划分的性质，有脆性和可塑性之分。（4）韧性：物料抵抗冲击载荷而不被破坏的能力称为韧性。它是一种抵抗物料裂缝扩展能力的特性，韧性越大，则裂缝末端的应力集中就越容易得到缓解。对某一具体物料来说，强度越强、硬度越小、脆性越小而韧性越大，其所需的变形能就越多。但上述4种力学特性之间存在着内在的相互联系，使得物料在不同环境下表现出复杂的综合性
8、能，将对粉碎时所需的变形力造成影响。2022/6/49一、食品粉碎理论江苏大学等 食品加工机械与设备（二）粉碎理论3粉碎的能耗假说当机械作用力超过颗粒之间的结合力时物料被粉碎，外力做的功称为粉碎能耗或简称粉碎能。粉碎作业能耗很大，从粉碎方法可看出，粉碎能主要消耗在颗粒变形、表面积增大、组织结构变化、摩擦、振动及机械传动等方面。目前公认的有表面积假说、体积假说和裂缝假说三种。（1）表面积假说表面积假说由PRRittinger于1867年提出。此假设是基于粉碎后产品的比表面积大幅度增加，输入的粉碎能越多，产品的粒度越细，比表面积越大，故Rittinger认为粉碎物料所消耗的能量与粉碎后物料的新生成
9、的表面积成正比。（2）体积假说体积假说由FKick等人提出，该假说认为物料粉碎所消耗的能量与颗粒的体积成正比，粉碎后物料颗粒粒度也呈正比减小。在实际应用时，上述两种假说的计算结果可能相差很大，而且常与实际不完全相符。但实践又证明，Rittinger假说对微粉碎和超微粉碎的能耗计算还是比较适用的，而对粉碎物粒度大于10mm的粗碎和中碎来说，Kick假说比较适用。这是因为粉碎产品的粒度较大表面积的增大不显著，导致表面能、表面及颗粒内部结构变化等消耗的能相对较少，局部粉碎作用也属次要的，而消耗于物料变形和粉碎机传动机构的摩擦等能耗，都与颗粒体积成正比，故可用体积假说来计算粉碎能耗。（3） 裂缝假说裂
10、缝假设由FCBond于1952年提出。该假说基于粉碎发生之前，外力对物料颗粒所作的变形功聚集在颗粒内部的裂纹附近，产生应力集中使裂纹扩展形成裂缝，而当裂缝发展到一定程度时颗粒即被粉碎。因此，裂缝假说认为粉碎物料消耗的能量与裂缝长度成正比，而裂缝又与物料粒径的平方根成反比。2022/6/410一、食品粉碎理论江苏大学等 食品加工机械与设备（三）食品粉碎机械的要求食品加工中，对粉碎机械的总体要求如下：（1）粉碎产品颗粒大小均匀，且粉碎度可调，适应性好；（2）进、出料方便且可立即出料；（3）尽可能实现操作自动化且维修方便；（4）设有安全装置，发生故障时能自动停机，避免事故；（5）节能，即每单位产量能
11、耗低。2022/6/411二、干法粉碎机械与设备江苏大学等 食品加工机械与设备（一）冲击式粉碎机冲击式粉碎机是利用高速旋转的工作部件（锤片或齿爪）对物料产生强烈的冲击力进行粉碎。这类粉碎机结构简单、生产效率高，易操作，通用性强，但。主要有锤片式和齿爪式粉碎机两种。1锤片式粉碎机锤片式粉碎机主要由进料装置、转子、销连在转子上的锤片、齿板、筛片、排料装置等组成。转盘固定在主轴上，上面连接锤片组成转子。转子由主轴驱动，在粉碎室（由机壳、齿板和筛板组成）内旋转，转子下方是筛片，侧面是风机，风叶固定在主轴上。工作时，原料从进料装置进入粉碎室，受到高速回转锤片的打击作用，以较高的速度撞向齿板发生撞击，再弹
12、回再次受到锤片的打击，在锤片、齿板以及物料相互间的碰撞、摩擦、搓擦等作用下，物料被粉碎成小碎粒。小于筛孔的颗粒通过筛孔被排出粉碎室，留在筛片上的大颗粒继续粉碎，直至全部排除机外。2022/6/412二、干法粉碎机械与设备江苏大学等 食品加工机械与设备1锤片式粉碎机锤片式粉碎机按主轴的布置形式分为卧式和立式。卧式锤片式粉碎机按进料方式不同可分为切向进料、轴向进料和径向进料三种形式，如图4-2所示。前两种粉碎机配置的动力较小，多为中、小型粉碎机；径向进料式粉碎机配用的动力较大，多为大、中型粉碎机。图42锤片式粉碎机类型(a)切向进料式粉碎机；(b)轴向进料式粉碎机；(c)径向进料式粉碎机1进料口；
13、2转子；3锤片；4筛片；5出料口(a)(b)(c)2022/6/413二、干法粉碎机械与设备江苏大学等 食品加工机械与设备1锤片式粉碎机锤片是粉碎机的主要工作部件，其种类繁多，常用的基本形状有9种，如图4-3所示。锤片是易损件，因此一般锤片都有两个销孔，其中一个销连在销轴上，换销孔可轮换使用四个角工作。锤片长度一般不超过200mm。锤片在转子的排列分布会影响转子的平衡、粉碎效果和锤片的磨损。其排列要求是：沿粉碎室宽度方向各锤片运动轨迹均匀分布，物料不推向一侧，常用的排列方式有螺旋线排列、对称排列、交错排列等。锤片材料有：低碳钢（如10号钢和20号钢）、65锰钢、特种铸铁以及以上材料表面硬化处理
14、。(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)图43锤片的种类和形状2022/6/414二、干法粉碎机械与设备江苏大学等 食品加工机械与设备1锤片式粉碎机筛片是锤式粉碎机的排料装置，常用冲孔筛，由11.5 mm厚的优质钢板冲孔制成。筛孔的形状和尺寸是决定物料粉碎粒度的主要因素，对机器的排料能力也有很大的影响。筛孔的形状一般是圆柱形孔、圆锥形孔或长孔。圆柱形筛孔因结构简单应用最广。按筛片的配置形式可分为底筛、环筛和侧筛。筛片对转子的包角用表示，切向进料式粉碎机180，多为半筛；轴向进料式粉碎机包角较大，300，多为360；径向进料式粉碎机包角也较大，300 360。齿板的作用是阻碍物料
15、环流层的运动，降低物料的运动速度，增强对物料的碰撞、摩擦和搓擦。一般用铸铁制成。齿板的齿形有直齿形、人字形和高齿槽形。锤片式粉碎机结构简单、应用范围广，可用于谷物、咖啡、可可、盐、砂糖、果蔬、红薯、饼粕等食品的粉碎加工。2022/6/415二、干法粉碎机械与设备江苏大学等 食品加工机械与设备（一）冲击式粉碎机2齿爪式粉碎机齿爪式粉碎机由进料斗、定齿盘、动齿盘转子、包角为360的环形筛网及出粉管等组成，如图4-4所示。定齿盘上有两圈定齿，齿的断面呈扁矩形；动齿盘上安装有三圈齿，其横截面是圆形或扁矩形。动、定齿盘上的齿交错排列以提高粉碎效果。齿爪式粉碎机结构简单、生产率较高、能耗较低，但通用性小，
16、噪声较大，常用于谷物、饲料等粉碎加工。图44齿爪式粉碎机1进料斗；2流量调节板；3入料口；4定齿盘；5环筛；6出粉管；7主轴；8带轮；9动齿盘；10起吊环2022/6/416二、干法粉碎机械与设备江苏大学等 食品加工机械与设备（二）辊式粉碎机辊式粉碎机是利用转动的辊子对物料产生摩擦、挤压或剪切等作用力，达到粉碎物料的目的。辊式粉碎机的种类和型号很多，根据物料与转辊的相对位置，常用的有辊式磨粉机和盘磨机等。1. 辊式磨粉机辊式磨粉机是食品加工中广泛使用的一种粉碎机械，最早见于面粉工业，目前在啤酒生产中的麦芽粉碎操作、油料的轧胚、方便食品的轧片操作、巧克力及糖粉的加工中均有使用。不同辊式磨粉机的粉碎原理也不同，主要是： 等速相向旋转的光辊是以挤压的方法粉碎物料或使物料挤压成片状，如轧麦片机； 差速相向旋转的光辊是以挤压和研磨的方法粉碎物料，如磨粉机； 差速相向旋转的齿辊是以剪切、挤压和研磨的方法粉碎物料，如齿辊磨粉机。辊式磨粉机根据使用对象不同，可分为农用小型磨粉机和大、中型磨粉机。2022/6/417二、干法粉碎机械与设备江苏大学等 食品加工机械与设备（1）农用小型磨粉机农用小型磨粉机主
