《小麦制粉》PPT课件.ppt

1 第六节研磨grinding 研磨是小麦制粉中一个十分重要的工序 它占用磨粉间60 70 的电耗 小麦制粉的特殊性在于 在将胚乳磨细成粉的过程中 麦皮不能过分破碎 因此对研磨有特定的要求 采用所谓的 选择性粉碎 方法 因为要避免麦皮的过分破碎 研磨的强度必须加以控制 所以要采用多次研磨或逐道研磨的方法来完成小麦制粉的过程 2 一 辊式磨粉机therollermill Therollermillbecamethemostimportantmachineinthemillingprocessasadjustmentsmadetoitgovernedthequalityofstocksfedtosubsequentmachinesintheflow extractionratesandflourqualityAlthoughsomeaspectsofrollermilldesignedvarybetweenmanufacturese g feedandadjustmentmechanisms dispositionoftherolls differentialdrivemechanismsandtheautomaticengaginganddisengagingoftherolls generalprinciplesarecommontoallofthem 3 辊式磨粉机的总体结构示意图 4 磨辊 mainrolls 磨辊要承受很大的径向压力 并且表面与物料产生强烈的磨擦作用 所以 表面温度达到80 以上 磨辊表面要有足够的硬度和强度 并具有良好的导热性能 磨辊外层为含有镍 铬元素的激冷白口铸铁 原无锡粮机厂生产的磨辊 合金白口厚度为25 30mm 国外产的磨辊 合金白口厚度为10 20mm 内层为灰口铸铁 磨辊表面硬度66 78HS 磨辊两端半轴对称 靠压力装人辊体 故称 半轴压合空心磨辊 5 磨辊结构示意图 6 磨粉机上的两支磨辊中 一支称为快辊 一支称为慢辊 快辊支承在机座两端的轴承上 慢辊支承在活动轴承臂内的轴承上 支承磨辊的轴承有滑动轴承和滚动轴承之分 滑动轴承用液体油润滑 漏油比较严重 滚动轴承用润滑脂润滑 漏油情况有所改善 磨辊轴承大都采用双列向心球面滚子轴承 自动调心型 这种轴承主要承受径向负荷 也能承受一定的轴向负荷 允许内外圈有2 3 的倾斜 7 磨辊的加工精度要求很高 要进行静平衡和动平衡校验 全长圆柱度的半径差不超过30 m 保证两辊能很好地合拢 检查两支磨辊合拢情况 两端轧距是否一致 的方法是用灯光照 磨辊表面有状态 齿辊 光辊 或无泽面辊 8 液压磨光拉丝机结构示意图 9 光辊两端略小 略带锥度或中间有微量的中凸度 经喷砂处理后 表面粗糙度为3 5 4 5 m 磨粉机工作时 大都借助吸风以冷却磨辊 也有些在快辊上装设水冷装置 工艺上对磨辊的要求是 使用寿命长 运转平稳 磨辊没有跳动 轧距准确 磨粉机振动小 噪声低 10 传动 快辊由电动机通过三角带直接传动 慢辊由快辊通过链传动或斜齿轮传动或齿形带 齿槽带等形式传动 新磨辊直径一般为250mm 磨损到225mm时报废 快 慢辊中心距随磨辊直径磨损程度而变化 生产中磨辊松合闸时 两辊中心距变化有3mm多 改变转速比时需要改变传动轮的直径 也会影响传动轮系中的有关中心距 快慢辊的差速传动在保证其功能的前提下 必须能适应这些变化 11 齿轮传动的使用历史较久 为取代齿轮传动而发展了滚子链传动 能满足中心距变化的要求 齿轮和滚子链传动机构中都有密封的传动箱 箱内装有润滑油 双面圆弧齿同步带传动能够满足功能和两辊中心距变化的要求 最显著优点是 不需要传动箱和润滑油 运转时噪声低 振动小 制造要求简化 问题是启动过快或超负荷时传动带跳齿 严重时损坏传动带 皮带有时跑偏 齿楔带传动能够满足功能和两辊中心距变化的要求 由于带的楔面在快速启动时或超负荷时可以打滑 避免了跳齿和带的损坏 以及由于楔的作用克服了跑偏现象 超负荷时 楔面滑动影响转速比 正常生产时没有影响 12 滚子链差速传动示意图 13 双面圆弧齿同步带传动示意图齿楔带传动示意图 14 轧距调节及松合闸机构 轧距调节及松合闸机构要能够灵活地调节两磨辊任何一端的轧距 能调整两辊间的轧距 正常工作时 落入硬物 或流量突然增加 能使其通过 并能恢复正常工作 断料时 迅速松开 有料时 自动合拢 当存料筒内有足够物料时 喂料活门自动开启 喂料辊自动运转 两磨辊在运转状态下自动合拢 研磨区域处于工作状态 反之 喂料机构自动停止供料 两磨辊松闸 轧距是在两辊合闸的情况下手工调节的 磨辊的松合闸和轧距调节动作大都是慢辊靠拢或离开快辊 而快辊是固定不动的 15 XK型磨粉机的轧距调节和松合闸机构 16 要求轧距调节和松合闸机构 微调手轮每转的调节量应小 能调节到尽可能小的轧距 光辊轧距是控制小麦粉中破损淀粉含量的关键因素 调节好的轧距在较长时间内保持不变 至少连续8小时以上 甚至几天 调节轧距时手轮用力情况符合操作人员的感觉和心理 顺时针转动为紧轧距 逆时针转动为松轧距 紧和松用力要小 紧和松时用力差距要小 调节轧距和检视磨下物料的操作配合要紧凑 省力 省时 17 气压磨粉机的复合杠杆式轧距双边微调机构与自动控制系统配合使用具有结构简单 操作方便 轧距及辊压稳定等优点 18 喂料机构 喂料装置的作用是使物料以定量 定速 均匀地在磨辊全长上成薄层进入研磨区 并有一定的速度 喂料机构在磨辊上部 主要由传感器 喂料活门和前后喂料辊组成 如果待研物料是散落性差的麸片 活门装在前喂料上方 研磨粗粒等散落性好的物料 活门装在后喂料辊上方 19 双辊喂料机构 前后喂料辊中 内侧的叫定量辊 配合节流闸门 控制送入辊间的物料数量 外侧的叫分流辊 转速较快 将物料分成更薄的流层 并有一定的降落速度进入研磨区 研磨不同的物料时 喂料辊的转速是不同的 喂料辊的性状也是不同的 20 常用的喂料辊表面形状有 纵向梯形齿 锯形齿 双向螺旋齿 桨叶或绞龙 喂料辊的辊齿都稍带斜度 在调节料门和辊料辊之间的间隙时 门能和辊的表面接触而不卡入槽内 喂料辊一般采用两级传动 第一级由快辊轴传动前喂料辊 速比范围1 6 1 2 7 1 采用皮带传动 第一级传动中设有离合器 第二级传动在早期制造的磨粉机上多数采用齿轮传动 现代磨粉机采用单面齿形带 结构简化 性能可靠 速比范围1 14 1 3 1 第一级传动中的离合器主要有机械离合器和气动膜片离合器两种 21 机械式传感器随着进料量的多少 亦即压力的大小 产生相应的位移 通过杠杆 气压或液压 控制喂料门开度和自动松合闸系统 电子式传感器根据存料筒内物料的高低产生相应的微电流量 以放大后 通过电力 气压或液压控制喂料门开度或喂料辊流量和自动松合闸系统 有进料时 通过传感器使喂料门开 无进料时 喂料门开度随进料的多少而自动增大或减小 保证存料内有合适的存料高度 22 磨辊清理装置 或者用刷子 或者用刮刀 用于皮磨磨辊清理的刷子 刷毛用鹅毛管 尼龙丝等 刷毛较短 较粗 用于心磨磨辊清理的刷子 刷毛用棕骨丝加马兰根 刷毛较细 较长 刮刀用薄的合金扁钢制成 平直度要求特别严格 刮刀和磨辊表面的接触状态非常重要 线接触或接触窄面必须和磨辊中心平行 磨辊全长上的接触压力必须均匀 适度 刷子和刮刀机构可以整体移动 合闸时和磨辊接触 松闸时离开 23 吸风装置 磨辊的吸风冷却需借助磨下物料的风运系统 对于使用齿辊的磨粉机 除在磨辊上方的观察门与机身之间留有进风缝外 没有其他安排 而对于使用无泽面辊的磨粉机 还设置了轧距吸风装置 24 轧距吸风装置示意图 25 贴近于高速旋转磨辊表面的空气以一定的速度随辊面前进 快 慢辊挟带的这种空气在接近轧距的过程中 逐渐被压缩形成向上反射的紊流称为 泵气 它使薄层状下落的物料散乱 速度降低 影响流量 对比较细的物料 如心磨物料 的影响特别明显 轧距吸风装置的主要作用是减小轧距处 泵气 对均匀喂料的影响 并有部分冷却磨辊的作用 气体及轧距处的泵气在吸力的作用下沿着风道进入出料管 与磨下物一起吸人接料器 吸风装置风道内的风量可通过两侧墙板上方孔的大小及补气接料器的补风量的大小调节 26 磨膛吸料装置 辊式磨粉机的出料方式有两种 一是物料从磨膛出机后进人下一楼层的自流管 然后进人气力输送系统的接料器 二是磨粉机自带气力输送系统的接料器 气力输送料管从磨粉机向上方引出 带有磨膛吸料装置的磨粉机可以安装在厂房的底层 磨膛内应设防堵装置 当磨膛内物料临时发生堵塞时 应发出声光堵塞信号 并使磨辊自动松闸 喂料装置停止工作 直到磨膛内物料被排除到一定高度 再使磨辊自动复位 喂料装置正常工作 27 磨膛吸料示意图 28 辊式磨粉机的分类和技术参数 分为大型磨粉机 磨辊长度1250mm 1000mm 800mm 中型磨粉机 磨辊长度600mm 500mm 400mm 小型磨粉机 磨辊长度300mm 200mm 29 辊式磨粉技术参数 30 制粉工艺对辊式磨粉机的基本要求 喂料均匀 落点准确 进入磨辊间的物料在磨辊全长上均匀分布 料层厚度均匀 喂料的流向尽可能和两磨辊的轴中心连线垂直 对准轧距喂入 磨辊平准 轧距均匀 两辊间距在磨辊全长上均匀一致 平准度和轧距在生产运转中长期不变或变化很小 平准度应在很长时期内 如一年以上不变 在正常生产工艺条件下 皮磨轧距应能保持几个星期至一个月以上不变 心磨轧距应能保持二个月不变 研磨物料温度低 不被污染 31 在保证研磨效果的前提下 单位磨辊长度上的物料流量高 外形尺寸尽可能小 粉尘 润滑油不外溢 振动小 噪音低 磨辊自动松合闸 运转情况的检查很方便 操作维护点少 周期长 有保证安全的结构和性能 检修装拆方便 复原性能好 32 辊式磨粉机的发展 20世纪80年代以来比较有代表性的辊式磨粉机有 MDDKFMFQ10 2 XK RRMA OL RO ELAMSRMAFMFQ10 2A等 33 主要机构的发展趋势是 磨辊平放 优点是使所喂物料以最佳状态落入两辊之间 流量易于提高和磨下物料流动较畅 不易向外飞溅 喂料筒为长方锥体 拓宽物料向喂料辊两端流动的空间 保证皮 心磨后路物料能自流分布在喂料辊全长上 喂料辊二级传动采用单面齿形带取代齿轮 不需润滑 清洁卫生 结构简单 轧距调节用辊下手轮控制 磨下物料检查和轧距调节就近结合 及时而省力 34 应力自持 研磨应力由加强钢梁 钢板承受 不直接传输到机座上 安全 噪声低 差速传动采用齿楔带 使用安全 可靠 排料方式 既可自溜亦可磨膛吸料 轧距吸风与导料槽结合 机座用钢板焊接将取代铸件拼装 提高强度 节省制造工时 35 气压磨粉机 比较清洁 没有油污 多台磨粉机使用同一台气源 结构简单 新型的气压磨粉机性能比较好 是辊式磨粉机的发展方向 36 磨粉机结构示意图 37 磨粉机结构示意图 38 磨粉机 39 二 磨辊表面技术参数 磨辊表面技术参数齿辊表面技术参数无泽面辊 光辊 表面技术参数 40 齿辊表面技术参数 齿辊的辊体表面有被拉丝机按螺旋线刨削形成的齿槽 两齿槽之间的突出部分成为磨齿 磨齿的两个面一般不对称 其中较宽的一个面为钝面 较窄的一个面为锋面 在磨辊的横剖面上 钝面和锋面的两条剖面直线所形成的夹角为齿角 磨齿的顶端保留一个很窄的平面 齿顶平面 其宽度称为 齿顶宽 41 齿辊表面磨齿示意图 42 齿数 每厘米圆周长度上的磨齿数 皮磨系统采用的齿辊 齿数从前向后逐渐加密 渣磨和心磨系统如果采用齿辊 齿数比皮磨系统密 在系统内也是从前向后逐渐加密 43 磨齿斜度 rollflutespiral 44 斜度 同一磨齿在辊体两端圆周上的距离 弧长 与辊体长度之比 磨齿不能没有斜度 而且快慢辊在磨粉机上就位时 必须使两辊磨齿的倾斜方向一致 以使两辊的磨齿齿顶在研磨区交叉 交叉点呈菱形分布 避免齿顶与齿顶相遇 造成对物料的极不均衡的研磨作用 1960 1980年间 多数采用较大斜度 如14 由于工艺和磨粉机的发展 流量较大 料层较厚 磨辊转速较高 1B 2B斜度渐渐减小为4 6 45 齿角 rollfluting 锋角 在磨辊的横剖面上磨辊锋面与剖面的交线与通过齿角顶点的磨辊半径形成的夹角 联值范围一般为25 50 钝角 在磨辊的横剖面上磨辊钝角面与剖面的交线与通过齿角顶点的磨辊半径形成的夹角 取值范围一般为60 70 锋角与钝角之和为齿角 46 齿顶宽 磨齿顶的 平面 对于小麦粉灰分和皮磨粉的产量都有决定性的 直接的影响 齿顶宽随着齿数加密逐渐减小 齿顶宽大的磨齿耐磨 使用寿命较长 47 齿数和齿顶宽 48 排列 在研磨区快慢辊齿角有四种相对位置 锋对锋 S S 快辊磨齿锋面向下 慢辊磨齿锋面向上 锋对钝 S D 快辊磨齿锋面向下 慢辊磨齿钝面向上 钝对锋 D S 快辊磨齿钝面向下 慢辊磨齿锋面向上 钝对钝 D D 快辊磨齿钝面向下 慢辊磨齿钝面上 49 磨齿排列示意图 50 光辊表面技术参数 光辊表面呈磨砂 无泽面 状态 是磨辊磨光后 用碳化硅等磨料进行喷砂处理加工而成的 磨辊表面十分光滑 会引起物料在两辊间滑动 浪费很多输入功率 光辊喷砂后的粗糙度为3 5 4 5 m 使用一段时间后 喷砂粗糙度为物料磨擦所消耗 随后是因摩擦而形成的研磨粗糙度 一般为1 5 2 5 m 51 光辊两端有1 1000 2 1000的锥度 强烈的研磨作用会产生大量的热 这些热会引起磨辊辊体膨胀 靠的两端轴承处 发热比较厉害 膨胀较多 因为磨辊两端是实心的 只能朝一个方向膨胀 磨辊的中心是空的 可以向双向膨胀 在研磨压力下磨辊会有轻微的弯曲应变 这些因素会使磨辊的外形发生变化 使磨辊两端比中部凸出 在生产中出现两端轧距紧而中间松的现象 使磨辊全长上的研磨效果不均匀 52 光辊中凸度示意图光辊两端锥度示意图 53 中凸度数值 54 三 磨辊运动参数及轧距 转速与线速度皮磨快辊转速普遍采用500r min 中路心磨采用450r min 后路心磨采用400r min 渣磨一般采用500r min 650r min 250mm已是磨辊通用的标准直径 所以 650r min时 线速度为8 51m s 450r min时 线速度为5 89m s 磨辊线速度增加时 磨齿斜度所产生的剪切作用增大 因此 磨辊转速高时 要使用较小的斜度 55 速比 rollspeedsanddifferentials 皮磨系统的速比一般为2 5 1 末道也可用2 1 实践证明 2 5 1的速比最适合于皮磨系统 心磨光辊的速比一般为1 25 1 渣磨2 5 1或1 8 1 线速差比转速比更准确 转速比的概念与磨辊直径无关 而线速差与磨辊转速和直径都有关 是磨辊在研磨工作区对物料起研磨作用的有效参数 线速差大时 磨辊的研磨作用比较强烈 56 轧距 轧距是两辊在横截面的中心连线上辊面之间的距离 对于齿辊就是齿顶平面之间的距离 一般皮磨系统的轧距为0 1 0 8mm 心磨系统为0 05 0 3mm 研磨区域长度从两磨辊夹住物料的起轧点到物料脱离磨辊的终轧点之间直线距离称为研磨区域长度S 由S1和S2组成 57 对辊研磨区域长度 58 根据几何公式 可以得到 式中 R 磨辊半径 m r 卵圆形颗粒腹面曲率半径 m e 轧距的一半 m 59 从S1的计算公式中可以看出 磨辊直径越大 研磨区域越长 在其它条件相同的情况下 180 220 250 300mm的磨辊 研磨作用依次增加 减小轧距也能增加研磨区长度 60 四 影响研磨效果的主要因素 研磨效果皮磨的研磨效果以剥括率和取粉率衡量 渣磨和心磨以取粉率衡量 61 剥括率 releases 物料经某道皮磨研磨后 穿过粗筛的物料的数量与本道皮磨的流量 或1B流量 的百分比称为某道皮磨的相对剥括率 或绝对剥括率 剥刮率的数值取决于研磨系统的长度和复杂程度 尤其是皮磨的道数和每一道皮磨磨辊的分配 一个面粉厂的剥刮率也不是固定不变的 磨齿的齿顶由于正常磨损成圆形后 研磨压力和剥刮率会发生变化 剥刮率可以通过试验筛来检验 测定1B的剥括率用20W筛网 2B用24W筛网 3B 5B用28W筛网 电动验粉筛筛1分钟 筛格内放1个橡皮球 62 剥括率实例 63 累计绝对剥刮率高出出粉率13 16 左右 条件是小麦的搭配比例不能经常变 尽量保持生产的稳定 磨辊不能一次换得太多 避免对操作指标的太大的影响 1B和2B的剥刮率之和应为70 75 其中主要是麦渣 送往渣磨和清粉机作进一步处理 皮磨系统各道剥刮率之和应高于所要求的出粉率 因为皮磨刮下的细麸 粘麸麦渣 麦渣不能全部变成粉 清粉 渣磨 尾磨都会提出一部分细麸以及胚芽 剥刮率的调整可通过改变磨辊表面技术特性和轧距调节来实现 64 取粉率 extractionratio 物料经某道研磨后 穿过粉筛的物料的数量与本道的流量 或1B流量 的百分比称为某道的相对取粉率 或绝对取粉率 前路心磨 1M 3M 取粉率最高 应尽量不研碎麦皮 争取出大量优质粉 心磨中路 取粉率较高 应继续争取出优质粉 少磨碎麦皮 后路心磨将剩余胚乳磨成粉 取粉率不高 渣磨不能过分破碎 操作要松 出粉不能太多 剥下的物料要成块 使用直径300mm的磨辊 提高磨辊的转速 可以提高取粉率 65 取粉率实例 66 磨辊表面技术参数对研磨效果的影响 齿角及排列与研磨效果前角大小将影响物料受到的挤压和剪切分力的比例 研磨物料时 可以把慢辊看作承托辊 快辊超过慢辊研磨物料 快辊为研磨物料的主辊 快辊磨齿首先接触物料的锋角或钝角称为前角 S S排列时 前角是锋角 D D排列时 前角为钝角 在一对磨辊的横剖面图上 研磨作用力可以分解成平行于两辊中心联线的径向力PY 和垂直于两辊中心联线的周向力PZ PY以挤压力的形式作用于物料 PZ以剪切力的形式作用于物料 胚乳较易在挤压力的作用下变成细粉 麦皮和麦胚较易在剪切力的作用下破碎 67 在不减小前角的情况下增加齿角将使辊间平均间隙趋近于轧距 具有斜度的磨齿使研磨区内快慢辊表面之间的空隙各处不同 齿根之间的间隙最大 齿顶之间的间隙 即轧距 最小 形成强作用点 在轧距相等的情况下 大齿角的辊间平均间隙比小齿角小 采用大齿角比小齿角有较高的研磨效率 在一对磨辊的研磨任务不变的情况下 采用小齿角所需的轧距必小于大齿角 因而在齿顶交叉处的压力是前者大于后者 在强作用点的作用力及其麦皮的破碎程度也是前者大于后者 因而采用小齿角会对成品的质量直接产生不良的影响 68 在锋角与钝角不变的情况下 S D和D S排列的结果介于S S和D D之间 4种排列 S S S D D S D D 对研磨效果的影响呈依次递减的规律 磨齿前角的角度越大 作用于物料的挤压力越大 麸皮破碎小 产生的细粉较多 粉色较好 大角度 深齿槽 钝对钝排列的优点 在1B和2B特别明显 因为这里剥刮下的物料的质量至关重要 69 快 慢辊上的磨齿钝对钝相互作用时 挤压力比剪切力更大 细麸与粗麸之比降低 麸皮的破碎明显较少 磨下物中细物料的比较增加 需要动力大些 磨下物的温度会升高些 锋对锋排列 相对来说比较适用于加工软麦 钝对钝排列 相对来说比较适用于加工硬麦 70 斜度与研磨效果 磨齿斜度使两辊辊间压力分解成轴向力和作用于物料的力 辊间压力为P 轴向力为Px 作用于物料的力为Pyz 磨齿斜度为tg 71 辊间压力分解示意图 72 磨齿斜度和齿数影响快慢辊齿顶平面在研磨区的交叉点数 在快慢辊之间存在一个对物料起研磨作用的研磨区 齿数越多 斜度越大 研磨区的交叉点数越多 处于交叉点上的物料犹如处于剪刀口上 最容易被破碎 轧距 两辊在轧点处的间距 紧到一定程度就会切碎麦皮和麦胚 对小麦粉的精度产生产不利影响 磨齿斜度使剪切作用增加 避免快慢辊磨齿的啮合 磨齿斜度越大 剪和切的作用越大 较大斜度使粉的灰分趋于增加 动力减少 比较适用于软麦 73 齿顶宽与研磨效果 每个磨齿都必须有一个小的齿顶平面 齿顶平面不仅提高磨齿的强 而且也减少磨齿的切割作用 从而减少麸粉的产生 齿顶平面过大会影响粉的灰分和增加皮磨粉 74 齿数与研磨效果 确定磨齿齿数必须注意待磨物料的粒度大小 过稀会使物料留在齿缝内得不到研磨 过密则会增加粉的灰分 75 磨辊运动参数对研磨效果的影响 磨辊圆周速度与研磨效果在磨辊速比不变的情况下 增加圆周速度可以使物料通过研磨区域的速度按同样的倍数增加 但是要使流量亦按相应的倍数增加 必须使喂料机构的送料速度能满足磨辊产量的要求 而喂料辊的转速是受到限制的 因为转速过高会使物料飞离辊面 使物料不能以薄层进入研磨区域 76 速比与研磨效果 速比影响研磨区域内快辊工作表面越过物料的长度 即快辊作用于物料的长度 对于齿辊 该作用长度可以换算成作用齿数 77 轧距对研磨效果的影响 在流量正常的情况下 生产上主要是通过调节轧距来改变研磨效果 一方面要使磨辊全长轧距一致 以获得在磨辊全长上一致的研磨效果 在磨辊全长上的喂料情况应该一致 另一方面 要使磨下物料的剥括率和取粉率符合预定的要求 减小轧距可以提高剥括率和取粉率 因为减小轧距会使两辊对物料的作用增加 而且减小轧距可以使物料被两辊攫住的起轧点位置提高 从而使研磨区长度增加 物料受到研磨作用的时间也增加 78 流量对研磨效果的影响 磨制高质量的等级粉时 前路皮磨的轧距较大 以保持麸片的完整 少产生皮磨粉 流量相对较大 后路皮磨 不管采用什么制粉方法和生产什么粉 物料性质基本相同 作用都是刮净麦皮上残