切分与粉碎机械与设备概述.ppt

第四章切分与粉碎机械与设备 一切分1 定义利用物料与切刀的相对运动产生的局部冲击力或剪切力对物料进行切断 切碎 主要用于高水分原料的切块 切片 切丁 绞碎和打浆等处理 2 分类根据切刀运动方式分为 往复式切分机 回转式切分机 3 目的 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 第一节概述 二粉碎1 定义利用机械力克服固体物料内部凝聚力 使物料达到符合要求的小块 颗粒或粉末的单元操作 习惯上将大块物料粉碎成小块物料的操作称为破碎 将小块物料分裂成细粉的操作称为磨碎 2 分类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 根据作业物料含水量不同分为 干法粉碎 湿法粉碎 第一节概述 二粉碎3 粒度是物料颗粒的大小 球形颗粒物料的直径为粒度 非球形颗粒物料以面积 体积或质量为基准的名义粒度 根据被粉碎物料和成品的粒度不同分为 粗粉碎 原料粒度在40 1500mm范围内 成品粒度为5 50mm 中粉碎 原料粒度在10 100mm范围内 成品粒度为5 10mm 微 细 粉碎 原料粒度在5 10mm范围内 成品粒度在100um以下 超微 细 粉碎 原料粒度0 5 5mm 成品粒度10 25um 第一节概述 二粉碎4 粉碎比 度 是粉碎前后的粒度变化 它表明物料粉碎前后物料粒度的变化程度 由于粉碎前后物料粒度大小不均 一般用其最大粒径或平均粒径之比表示 是确定粉碎作业程度 设备选型的主要依据之一 一步粉碎设备的粉碎比在3 30 超微粉碎设备可达300 1000以上 较大粉碎比可采用多次粉碎完成 5 粉碎内聚力对物料施加一定的外力 克服分子间的内聚力 将物料分裂破碎的操作称为尺寸减小 尺寸减小的过程始终伴随着物料的体积由大变小 单位体积的表面积 比表面积 由小变大 不断增加而物料的化学性质不会发生变化 第一节概述 二粉碎6 粉碎目的 1 减小粒度 便于调制时加快溶解速度或提高混合均匀度 或是重新赋形以改进食品的口感 如盐 糖 2 控制多种物料相近的粒度 防止各种粉料混合后再产生离析现象 自动分级 如调味粉 代乳粉 饮料粉 饲料等 3 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 4 进行选择性粉碎 以便对原料颗粒内的成分进行分离 例如玉米脱坯 小麦提粉 碾米等 5 减小体型 便于加快干燥脱水速度 6 便于充填 包装 第一节概述 二粉碎7 粉碎方法物料粉碎的基本方法包括压碎 劈碎 折断 磨碎和冲击破碎等形式 第一节概述 二粉碎7 粉碎方法 1 挤压物料置于两个粉碎面之间 施加压力后物料因压应力达到其抗压强度极限而被粉碎 得到的破碎料粒度不匀 但操作过程的功耗低 噪音小 适用于大块物料 干脆性物料 韧性和塑性物料则可能产生片状物料 如麦片 2 剪切利用中低速的利刃压入 高速利刃切入或小间隙低速相对运动的两钝刃剪切使物料断裂 所得到的碎段的尺寸均匀 断面整齐 操作过程的噪音低 适用 纤维性或含水量较高的韧性或低强度脆性物料 如果蔬 肌肉 第一节概述 二粉碎7 粉碎方法 3 冲击破碎物料在瞬间受到外来的冲击力时 受到时间极短的变载荷 物料被击碎 也有利用物料自身高速相对运动而碰撞粉碎 所得到的破碎料粒径分布宽 作业设备的空载功耗大 结构简单 通用性好 适用于淀粉含量高的脆性物料 如各种谷物 4 研磨物料与运动表面之间受一定的压力和剪切力作用 当剪应力达到物料的剪切强度极限时 物料就被粉碎 作用柔和 但摩擦热高 粒度不匀 适用于韧性物料 5 劈裂用一个平面和一个带尖棱的工作表面挤压物料时 物料沿压力作用线的方向劈裂 是由于劈裂平面上的拉应力达到或超过物料拉伸强度极限 适用于脆性物料 第一节概述 二粉碎7 粉碎方法 6 折断被粉碎的物料相当于承受集中载荷的两支点或多支点梁 当物料内的弯曲应力达到物料的弯曲强度极限时而被折断 适用于长度尺寸较大或厚度尺寸较小的脆性物料 一般仅用于粗破碎工序 适用 大块的长或薄的脆性物料 粉碎度较低 7 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 高韧性物料或高强度物料的截断 在实际应用中 一种机械可采用某一方式 也可采用几种方式的组合 根据原料及产品要求正确选择破碎方法及设备是生产实践中需要解决的重要问题 第一节概述 切分机械特点 成品粒度 细碎度或碎段 均匀一致 断面光滑 功耗低 为中低转速 噪声小 更换刀片可得不同形状或粒度得产品 刀片要求 能钳住物料 功耗小 刀片具有足够强度和刚度 第二节切分机械与设备 钳住角 动刀片刃口切割点处刃口线与定刀片 或另一动刀片 刃口线间的夹角 与刀片结构和位置有关 钳住角 应小于一定值 1 2 分别为动刀刃和定刀刃与物料的摩擦角 否则在切割过程中将会形成推料及挤压物料 造成集中切割 阻力大 刀片磨损不均匀 而且所得物料切口质量较差 为改善钳住性能 所采取的措施包括 采用适当的动刀刃口线形状 动刀刃口结构 如齿刀 及动定刀配置 钳住条件 切割功率消耗与刀片的切割方式能否产生滑切 单位刃口长度上承受压力大小 刃口比压 以及刀片的特性系数等因素有关 若要切割功耗小 必须满足下列条件 产生滑切 切割阻力矩均匀 切割速度V可分解为垂直刃口的法向速度Vn和沿刃口的切向速度V Vn称为正切速度 V 称为滑切速度 V和Vn的夹角 称为滑切角 角越大 滑切作用越大 切割功耗 砍切 当 时的切割形式称为砍切或正切 此时没有滑切速度 只有砍切速度 切割阻力大 切割过程中物料变形较大 物料汁液流失较多 斜切 当0 为刀片与物料间的摩擦角 时 称为斜切 物体与刀刃间没有相对滑动 在正压力下切割物体 需用动力较大 虽未形成滑切 仍较为省力 有时为使切割过程阻力均匀 采用斜置刃口逐渐完成对于整个切割断面的切割而形成斜切 滑切 当 时 形成滑动切割 微观上呈锯切割 刀刃既对物体施加正压力 又沿着物体滑切 其切割阻力减小 滑切比砍切 正切 省力 这是一种物理现象 切割过程中物料变形较小 所得片状物料的厚度较为均匀 且失水较少 滑切系数越大 滑切作用越强 切割越省力 切分形式 刀刃滑切作用的大小 可用V 和Vn的比值来表示 称为滑切系数 滑切系数取决于动刀片自身刃口形状 动刀片安装位置及切割过程中物料在切割平面上的运动 1 滑切时 实际参与切割的刃口角小于切刀的实际刃口角 2 滑切时 刃口上微小的锯齿将起到切断植物纤维的作用 3 但是 省力不一定省功 滑切使切割行程增大 4 斜切又称为没有滑移的滑切 为什么滑切省力 分为盘刀式切碎机 滚刀式切碎机 1 盘刀式切碎机 1 特点切割质量好 生产效率高 刀片拆卸安装方便 自动化程度高 2 适用范围通用性广 可切割蔬菜 瓜果 冻肉等 3 工作原理原料用输送带 链 传送 在上下喂料辊的夹持下送入喂料口 被垂直于回转轴的对称圆盘刀片 动刀片 切断 一 茎杆类物料切碎机 1 盘刀式切碎机 4 切刀分类按刃口几何形状分为直刃和曲刃 凸刃和凹刃 一 茎杆类物料切碎机 1 盘刀式切碎机 4 切刀分类直刀刃 随着切割点由近而远 滑切角减小 参与切割的刃口增长 因而切割阻力矩变化幅度大 同时近端钳住角较大 但制造 刃磨容易 凸刀刃 随切割点渐远 滑切角增大 切割阻力较稳定 但远端钳住角较大 将形成推料 使刀片刃口磨损不均匀 一般速度较高 滑切作用强烈 切割断面质量好 尤其适合于刚性较差的物料切片 凹刀刃 与凸刃口相比 其钳住性能好 切割阻力矩均匀 但滑切现象不明显 且制造 刃磨困难 一 茎杆类物料切碎机 2 滚刀式切碎机滚刀式切碎机的构造和工作原理与盘刀式切碎机相同 但切碎器为滚筒型 刀片为长方形 简单易造 易磨 但阻力不均匀 间隙调整困难 或螺旋线扭曲形状 易于保证滑切性能和切割阻力均匀 但刀片形状复杂 但滚刀式切碎机的动刀刃口工作时所形成的轨迹近似为圆柱面 即刃口所在平 曲 面近似平行回转轴线 所切出的断面呈圆柱面 一 茎杆类物料切碎机 肉类斩拌刀片 蔬菜切刀片 肉类圆型切刀片 火腿薄切圆刀片 羊肉切片机刀片 块状类物料切割是利用刀片的楔切作用 动刀刃对物料进行砍切 一般不产生滑切 而茎杆类物料切割是根据剪切原理 利用动 定刀片间的斜切和滑切 1 斩拌机属于盘刀式切碎机 斩拌机是肉类制品生产工艺中的一个关键设备 它不仅能够将肉块 碎肉 脂肪等主要原料精细地切碎 还能同时将其他原料如水 冰屑 调料 附加品 填充剂 同肉末一起搅拌成均匀的乳状物 特别是由于乳化处理 使肉类产品的细密度与弹性均大大增强 也可用于姜蒜等物料的切碎 二 块状类物料切碎机 1 斩拌机结构由三台电动机分别带动转盘 刀轴和出料器的转盘组成 需斩拌的物料盛放在转盘内 转盘下面有三只排水孔 清洗设备时 通过这三个孔将附着的肉 淀粉等残余物排出 二 块状类物料切碎机 1 盖子2 刀轴3 转盘4 出料器 2 斩拌机工作原理不锈钢斩刀安装在六角形的刀轴上 刀轴由电动机而带动高速旋转 安装后的6把刀成一圆形 刀口应锋利 刀片为高速运转的部件 安装要可靠 出料转盘由电机驱动旋转 可上下左右摆动 斩拌时 出料转盘向上抬起 二 块状类物料切碎机 斩拌机刀具的安装1 3 4 5 6 刀片2 刮板 1 斩拌机附件有些斩拌机斩肉盘 绞刀转速和斩拌温度均可控制 并有带真空罩在真空状态下工作 绞刀切割作用 会使肉在斩拌过程中温度升高 温度升得太高 使肉乳化性能丧失 所以斩拌时间长短要通过温度控制进行调整 斩拌机切刀 以多边形直刀刃绞刀为好 它不仅制造方便 有优越切割性能 且切割温升小 二 块状类物料切碎机 2 果蔬切丁机属于离心式切碎机 切丁机由切片 切条和切丁三个装置共同构成 切片装置 离心式切片机构 回转叶轮和定刀片 二 块状类物料切碎机 2 果蔬切丁机 1 切丁机工作原理切片 原料经喂料斗进入回转叶片后 因受离心力作用 迫使原料紧靠机壳的内壁表面 回转叶片带动原料通过定刀刃切成片料 片料经过机壳顶部外壳出口通过定刀刃向外移 切条 片料经过横向切刀切成条料 并被横向切刀推向纵向圆盘刀 切丁 纵向圆盘刀把物料切成四方块或长方块 即 丁 二 块状类物料切碎机 2 果蔬切丁机 2 切丁机调整切条装置 横切刀驱动装置内设有平行四杆机构 用来控制切刀在整个工作中不因刀架旋转而改变其方向 从而保证两断面间垂直 刀架转速决定切条的宽度 切丁装置 切丁圆盘刀片按一定间隔安装在转轴上 刀片间隔决定 丁 的长度 二 块状类物料切碎机 1 蘑菇定向切丁机的组成包括支架 出料斗 卸料挡梳 圆盘切刀组 垫辊 定位板 弧槽滑料板 振动装置 进料斗等组成 三 蘑菇定向切丁机 2 蘑菇定向切丁机的构件振动装置 使弧槽滑料板产生轻微震动 在水流作用下顺利滑入刀盘切割 圆盘刀和垫辊 圆盘刀由数片光滑刃口圆盘刀安装在同一轴上 刀片间加圆垫片以调节切片厚度 垫辊托住物料便于切片 两者均主动旋转 定位板 分为上压板 下压板 上压板控制蘑菇定量弧槽滑料板 下压板控制喂入量和防止切割时蘑菇翻转 卸料挡梳 梳齿插入圆盘刀片间 切下的蘑菇片通过梳齿分别卸入正片出料斗和边片出料斗 三 蘑菇定向切丁机 滑槽 横截面为弧形 曲率半径略大于菇盖半径 整体下倾布置 便于蘑菇呈菇盖朝下的稳定状态滑动 从而实现定向进料 切割 淋水管 减少蘑菇在滑槽内滑动的阻力 降低切割过程中的摩擦阻力 3 蘑菇定向切丁机的工作过程开启水阀向弧槽滑板供水 开启振动装置后再送料 在水流冲击和弧槽倾角作用下 蘑菇进入圆盘刀片切片 三 蘑菇定向切丁机 四 绞肉机 绞肉机组成包括料斗 螺旋供料器 十字切刀 筛板 紧固螺帽 电动机组成 工作时 原料因重力和螺旋供料器的推送作用 把原料送入十字刀切碎 因螺旋送料器的出料部分螺距小于进料部分 由此产生的挤压力迫使物料从筛孔中排除 绞肉机的主要工作构件孔板 与切刀相贴参预原料切割 切割后的原料尺寸与孔径相同 孔径与孔数依工艺要求而定 厚度一般为10 12mm 材料为不锈钢或碳素工作工具钢 经表面处理 要求表面光洁平整 送料螺旋 将物料以一定的挤压力送向切割机构 送料螺旋的材料为不锈钢 外径应与轴线同轴 避免与机壳接触 切刀 用于切碎物料 一般设置四个刃口 刃口互成90角 刃口方向应与螺旋旋转方向相同 材料为不锈钢或碳素工作工具钢 刃口底面与孔板相贴 四 绞肉机 干法粉碎机 指物料在整个粉碎过程中始终呈干燥松散状态 所得成品为干燥粉体 工艺简单 但易产生过热 粉尘 当进行粉碎作业时物料的含水量不超过4 湿法粉碎机 指将原料悬浮于液体载体 水 中进行粉碎 成品分选可采用沉降方法实现 可克服粉尘问题 同时不易产生过热现象 尤其适用于超微粉碎或粉碎后需要用溶剂浸出及直接制浆的场合 粉碎时物料的含水量超过50 第三节粉碎机械与设备 一 冲击式粉碎机1 基本原理借助于较大的相对速度运动 物料颗粒在受到冲击时 其内部产生的最大正应力大于其强度时即发生破碎 包括锤片式和齿爪式粉碎机 是利用锤片或齿爪在高速回转运动产生的冲击力来粉碎物料 2 优缺点优点 对于原料状态要求不严格 粉碎速度快 通用性好 主要适用于脆性物料的粉碎 还可用于部分韧性物料 甚至纤维性物料 缺点 粉碎粒度不能严格控制 粒径分布带很宽 当对于产品粒度要求严格时 需要配置专门的分选设备获取产品 粉碎效率较低 部分消耗在工作部件的高速运动产生的粉碎用阻力上 第三节粉碎机械与设备 3 锤式粉碎机 1 组成包括 进料斗 转子 销连在转子上的锤片 筛片和出料口等 2 工作原理当物料由进料口进入机膛时 立即受到高速旋转的锤片的打击而破碎 破碎的物料抛到撞击破碎衬板上再次粉碎 当物料在机膛内连续多次撞击而粒度小到能通过底下的筛面的筛孔时 就进入底膛 由风机叶片旋转所造成的负压将物料吸出 经由风机叶片吹到指定的沉降设备 第三节粉碎机械与设备 1 筛网2 轴3 锤刀4 冲击板5 机壳 3 锤式粉碎机 3 分类 切向进料式粉碎机 进料口和粉碎室比较宽 适应性广 通用性好 经久耐用和容易操作 需要配套增速传动装置和风机 结构比较复杂 体积比较庞大 工作时噪声和粉尘比较大 耗能比较多 加工单位质量物料的能耗一般比较高 包角小于180 第三节粉碎机械与设备 3 锤式粉碎机 3 分类 轴向进料式粉碎机 带四组锤片的转子 在高速回转时宛如一台轴流风机 物料从轴向进料口被吸入粉碎室 经粉碎后从筛孔排出 故又称其为轴向自吸式粉碎机 包角等于360 该粉碎机的特点是 粉碎室宽度小 结构简单 筛理面积大 粉碎效率高 筛片包角比较大 能自动吸料 生产效率比较高 径向进料式粉碎机 特点是粉碎室宽度大 筛片包角一般大于300 小于360 筛理面积大 结构对称 生产效率较高 可自重进料 常用于谷物粉碎 第三节粉碎机械与设备 3 锤式粉碎机 4 锤片 锤片形状形状多样 其中矩形锤片用得较多 锤片材料较薄的锤片用钢板冲剪而成 一般寿命200 500h 锤片排列沿粉碎室宽度方向锤片运动轨迹均匀分布 物料不推向一侧 有利于转子的动平衡 锤片磨损均匀 第三节粉碎机械与设备 二 研磨式粉碎机1 片磨机片磨机既适用于干物料磨碎 也适用于研磨含水分高的物料以及韧性大的物料 片磨机的研磨性能除了取决于两个磨盘间的挤压力外 还取决于动磨盘的速度 第三节粉碎机械与设备 二 研磨式粉碎机1 片磨机按照磨盘安装位置可以分为立磨和卧磨两种 片磨的磨盘主轴轴线垂直于水平面的称为立式磨浆机 磨盘主轴轴线平行于水平面的称为卧式磨浆机 按照磨片的材质不同可分为钢磨 俗称小钢磨 金刚砂磨 又称砂轮磨 石磨 陶瓷磨 又称骨糊机 等 可用来磨制大豆制作豆制品 如豆浆 豆腐 豆奶等 磨制大米制作米制品如米粉 年糕 汤圆及骨糊等 第三节粉碎机械与设备 二 研磨式粉碎机2 磨介式粉碎机 1 球磨机是用于超微粉碎的传统设备 其特点是粉碎比大 结构简单 机械可靠性强 磨损零件容易检查和更换 工艺成熟 适应性强 产品粒度可达20 40 m 但当产品粒度要达到20 m以下时 效率低 耗能大 加工时间长 例如 将珍珠磨到几百目 要十几个小时 工作原理球磨机在不锈钢 或陶瓷 制成的圆筒内 装有直径不同的钢球 或瓷球 当电机转动时 这些钢球 或瓷球 正好能从最高位置落下 使物料受到强烈的撞击和研磨从而被粉碎 故而将这种粉碎机械称为球磨机 第三节粉碎机械与设备 二 研磨式粉碎机2 磨介式粉碎机 1 球磨机 球磨机的结构转筒 两头呈圆锥形 中部呈圆筒形 作低速旋转运动 钢球 2 5 15cm 入口处的球径最大 出口处最小 第三节粉碎机械与设备 二 研磨式粉碎机2 磨介式粉碎机 1 球磨机 影响因素滚筒转速将影响球磨机的运动形式 从而影响粉碎效果 对于球形磨介应保证为抛落形式 对于棒形磨介应采用泻落形式 磨介充填系数过大将减缓冲击粉碎作用