食品机械学试验指导

1、食品机械学试验指导 食品机械学试验指导 食品科学专业 食品机械学试验指导 实验一、筛子性能实验（2学时） n一、目的一、目的 1、验证筛子理论公式，了解平面筛的工作原 理。 2、测定筛子的结构参数和运动参数对筛面上 物体运动特征的影响。 食品机械学试验指导 实验一、筛子性能实验（2学时） n二、原理二、原理 筛面上物体的运动状态取决于筛子的结构参数和 曲柄连杆机构的运动参数。其加速度比 和筛 子结构尺寸与物料的运动状态有如下关系。 即 时物料下滑。 即 时物料上滑。 即 时物料被抛 起。 其中，r-曲柄半径，-曲柄回转角速度，g-重力加速度，-筛面倾角， -物料与筛面间的摩擦角。 gr 2 1

2、 2 )tan(k g r )tan( 30 1 r g n 2 2 )tan(k g r )tan( 30 2 r g n 3 2 tan 1 k g r tan 30 3 r g n 食品机械学试验指导 实验一、筛子性能实验（2学时） n三、设备三、设备 筛子性能试验台，转速表，测角器，500mm钢 板尺，活动扳手，蚕豆或玉米若干粒。 设备的调节： n1、曲柄转速的调节：调节无级变速器达到所需要的 转速。 n2、筛面倾角的调节：调节弧形板上的固定螺钉的位 置。 食品机械学试验指导 实验一、筛子性能实验（2学时） n四、内容四、内容 1、测量结构参数：将曲柄回转半径r、筛面倾角、物料 与筛面

3、间的摩擦角计入表1。 2、物料在筛面上相对静止：将物料放在筛面上，启动电 机，调节转速使物料相对筛面没有滑移为止。将曲柄转 速计入表1。 4、物料沿筛面上下滑动，以下滑为主：在上述实验的基 础上，继续提高转速，使物料有明显的上下滑动现象， 且向下滑动大于向上滑动。将曲柄转速计入表1。 5、物料在筛面上跳起：在上述实验的基础上，继续提高 转速，使大部分物料跳离筛面时，将曲柄转速计入表1。 食品机械学试验指导 实验一、筛子性能实验（2学时） n五、思考题五、思考题 1、试分析筛子工作参数是怎样影响筛上物的 运动特征的？单独采用改变筛面倾角的办法能 否实现实验中物料的各种运动特征。 2、比较实验结果

4、与理论计算值的误差，并分 析其原因。 食品机械学试验指导 表1 筛子性能实验数据记录表 筛上物的运动状 态 曲柄半径r （mm） 曲柄临界转 速 n（转/分） 筛面倾角 （度） 摩擦角 （度） 相对静止 单向下滑 上下滑动 下滑为主 跳离筛面 实验一、筛子性能实验（2学时） 食品机械学试验指导 实验二、粉碎机结构及性能实验（实验二、粉碎机结构及性能实验（2 学时）学时） n一、实验目的一、实验目的 1.学习超微粉碎机及粗粉碎机的结构及工作原 理。 2.通过实验测定超微粉碎机的粉碎粒度与风机 转动频率之间的关系。 食品机械学试验指导 实验二、粉碎机结构及性能实验（实验二、粉碎机结构及性能实验（2

5、 学时）学时） n二、实验原理二、实验原理 1、粒度：颗粒的大小成为粒度，表示固体粉碎程 度的代表性尺寸。 2、粉碎级别 n根据粉碎的粒度大小，可以将粉碎分成以下几种级别： 粗破碎物料被破碎到200100mm； 中破碎物料被破碎到7020mm；细破碎物料被破碎 到105mm， 粗粉碎物料被粉碎到50.7mm，微粉碎（细粉碎） 物料被粉碎到100m以下；超微粉碎物料被粉碎到10 25m。 n下表为我国通常使用的筛网目数与粒径(m)对照表。 食品机械学试验指导 实验二、粉碎机结构及性能实验（实验二、粉碎机结构及性能实验（2 学时）学时） 表2 目数粒度对照表 目数粒度(um)目数粒度(um)目数粒

6、度(um) 53900140104160010 1020001708918008 1611902007420006.5 208402306125005.5 257102705330005 305903254435004.5 355004003840003.4 404204603050002.7 453505402660002.5 502976502170001.25 6025080019 8017890015 100150110013 120124130011 食品机械学试验指导 实验二、粉碎机结构及性能实验（实验二、粉碎机结构及性能实验（2 学时）学时） n三、实验设备三、实验设备 1、超微

7、粉碎机械 HMB-701S超微粉碎机 n结构：研轮、进料斗、机盖、进料调整阀、研轮调 整杆、出料口（出料控制阀）、连接管、风机、风 机出口接旋风集料器、通气布袋袋、粉末出口（接 布袋）、旋风集料器进口、风机电机。 2、粗粉碎机械 ：中草药粉碎机 食品机械学试验指导 实验二、粉碎机结构及性能实验（实验二、粉碎机结构及性能实验（2 学时）学时） n四、实验内容四、实验内容 1.观察两种粉碎机结构，绘制出结构简图。 2.先用中草药粉碎机对干燥的中草药进行初步 粉碎，粒度要在40目以上。将初粉碎的物料放 入超微粉碎机内进行超微粉碎。 3.测定超微粉碎机械的风机频率与粉碎粒度之 间的关系。采用显微镜测定

8、粉碎粒度。 食品机械学试验指导 实验二、粉碎机结构及性能实验（实验二、粉碎机结构及性能实验（2 学时）学时） n五、实验步骤五、实验步骤 微粉碎机： （1）在旋风集料器上出口处接上通气布袋，检查布袋上端是否密 闭，并将布袋与旋风集料器连接处用橡皮圈套紧。 （2）在粉末出口处接上出料袋（透明塑料袋或布袋），用以收集 成品，用带子或橡胶圈套紧。 （3）开动机器空转试车，一般情况下可以将变频器线设定到 50Hz（常规电源频率），如果已知最佳转速，可以直接调整至最 佳转速。然后由进料斗将粉碎原料倒入，初次进了约1升左右，再 调整研轮调整杆扳手，调整至合理研磨位置，并锁紧研轮调整杆 锁紧装置。 （4）变

9、频器的调整：与主机、风机匹配的变频器已经在出厂前设 定了上下限，频率高则转速快，低则反之。主机的高转速一般适 用于大比重物料，低转速适合小比重物料；风机的高转速适合较 大的产量并且较低的粉末细度，低转速则反之。调整方法参阅变 频器使用手册。 食品机械学试验指导 实验二、粉碎机结构及性能实验（实验二、粉碎机结构及性能实验（2 学时）学时） （5）开始研磨时，请将出料口关闭，减少出气量，以防 粗料被排出料袋。另一个办法是调整变频其使用较低的转 速。此后正常投料即可实现连续生产。 （6）结束工作时，首先请松开研轮调整杆锁紧装置，然 后旋松研轮调整杆直至及其无障碍空转后，再关闭电源开 关。 （7）清理

10、机器时，向外拉动残渣出口手柄，打开残渣出 口，将剩余物料清出。 （8）细度的调整：细度的调整可以通过两方面实现，一 是通过变频器来改变风机转速影星空气流量，空气流量大 则粉末细度低，流量小则细度高，另一个就是调整出料口 控制阀，原理同上。 食品机械学试验指导 实验二、粉碎机结构及性能实验（实验二、粉碎机结构及性能实验（2 学时）学时） n六、注意六、注意 1、超微粉碎机，所以所投的物料必须经过预粉碎，一般 要求达到40目以上的细度，更高的投料细度会有效提高 产量以及成品细度。 2、所投入的物料必须是充分干燥的，物料含水量的增加 会增大粉碎难度及粉碎常量。 3、在主机内物料将要研磨完毕需要加料时

11、，一般情况会 出现及其声音变大的情况，另外从投料斗观察物料跳动 情况也可以判断是否需要加料。一般加料一次可以加入 0.51升，少量多次的加料方式对提升成品品质以及加 快研磨速度都很有好处。 4、进料调整阀作用是调整粉碎的进料速度，利用负压进 料方式，将阀门全部打开时进料很慢，将阀门关闭后则 进料很快，通常本阀门均呈半关闭使用，如遇小而圆 （易滚动）的物料就将阀门全部打开，以防进料太多。 食品机械学试验指导 实验二、粉碎机结构及性能实验（实验二、粉碎机结构及性能实验（2 学时）学时） 5、风机变频器上限设定为60Hz，一般情况下不必达到 此限度，尽在实验极大比重的物料可能用到，风量过 大对粉碎细

12、度的均匀性可能产生不良影响，而且对风 机电机的负荷很大。 6、通气布袋如被粉末塞满时就无法正常排气，会因此 降低生产量，因此在使用中可以经常拍打布袋，一保 证正常排气。 7、粉碎机盖子在使用时必须把圆形螺丝栓紧，以防粉 尘外扬。 8、研轮横杆中心轴请每十日加一点机油增加润滑，促 进使用性能。 食品机械学试验指导 实验三、板框式过滤机性能实验（实验三、板框式过滤机性能实验（2 学时）学时） n一、目的一、目的 1、熟悉板框式过滤机的结构、工作原理和操 作方法。 2、了解恒压过滤方程式中过滤常数K，qe及e 的测定方法。 食品机械学试验指导 实验三、板框式过滤机性能实验（实验三、板框式过滤机性能实

13、验（2 学时）学时） n二、原理二、原理 板框式过滤机的过滤过程是液体通过固定床层 的流动过程。过滤的快慢与固体床层的厚度、 空隙率、可压缩性和孔道中滤液的流速、粘度 以及滤饼两侧的压差等密切相关。通过一系列 不失真的假设和推导，可得到恒压条件下的过 滤方程式： )()( 22 ee KAVV )()( 2 ee Kqq 或 （1） （2） 食品机械学试验指导 实验三、板框式过滤机性能实验（实验三、板框式过滤机性能实验（2 学时）学时） n式中：V-时间的滤液量m3；Ve-过滤介质 的当量滤液量m3，它是形成相当于过滤介 质阻力的一层滤饼的滤液量；A-过滤面积 m2；K-过滤常数m2/s；-得

14、到滤液V所 需的时间s；e-当量过滤时间s，即得到 滤液Ve所需要的时间；q-单位过滤面积的滤 液量m；qe-单位过滤面积的滤液量m。过 滤常数K，qe，e只能通过实验获得。 食品机械学试验指导 实验三、板框式过滤机性能实验（实验三、板框式过滤机性能实验（2 学时）学时） 当=0时，q=0，则公式（2）变为 ee Kq 2 （3） 将公式（2）对q求导得 e q K q Kdq d22 （4） dq d e q K 2 若将 看作因变量，q看作自变量，公式（4）为一个 直线方程，其斜率为2/K，截距为 。 食品机械学试验指导 实验三、板框式过滤机性能实验（实验三、板框式过滤机性能实验（2 学时

15、）学时） 在用实验方法测定过滤常数时，可用 代替 q dq d ，则得 e q K q Kq 22 （5） q q 因此，只要在某一恒压下进行过滤操作，测取一系列的 和值，并在直角坐标上以为纵坐标，以q为横坐标作图， 即可得一直线，令其斜率等于2/K ，截距等于 ，从而可求 出K和qe。然后将K和qe代入公式（3）即可求出e。 e q K 2 食品机械学试验指导 实验三、板框式过滤机性能实验（实验三、板框式过滤机性能实验（2 学时）学时） n三、装置三、装置 本实验由配浆桶、贮浆罐、板框式过滤机、计 量桶以及空气机的等组成实验装置。 用固体MgCO3粉末和水在配浆桶中配制成一定 浓度的浆料，放

16、入贮浆罐。同时搅拌，使浆料 不致沉淀，并利用压缩空气的压力，将料浆送 入板框式过滤机进行过滤，滤液流入计量桶。 食品机械学试验指导 实验三、板框式过滤机性能实验（实验三、板框式过滤机性能实验（2 学时）学时） n四、步骤四、步骤 n1、取MgCO3固体粉末若干千克，用清水在配浆桶中配制 成35%（重量）的料浆，并将其放入贮浆罐中。 n2、关闭进浆阀和贮浆罐上的排气阀，启动搅拌器进行搅 拌，使浆料不致沉淀。 n3、松开过滤机头部的压紧螺旋，拉开滤板，在滤框两边 覆盖好滤布。注意孔道是否对准，滤布是否贴紧。装好后 用压紧螺旋浆板框压紧。 n4、启动空压机，调节空气过滤减压阀，使其压强与选定 压强一

17、致。 食品机械学试验指导 实验三、板框式过滤机性能实验（实验三、板框式过滤机性能实验（2 学时）学时） n5、关闭洗水阀，打开滤液出口阀，再打开进浆阀，开始 进行过滤操作，同时读取过滤桶上液位计读数，从此，每 当计量桶中液面升高1020mm，记录一次时间，用两只 秒表交替计时。 n6、当滤渣全部充满滤框后，即滤液流量很小时（或压力 表读数开始上升时），说明恒压过滤过程已完毕，关闭进 浆阀，停止过滤。记下滤浆浓度、温度等数据，并松开压 紧螺旋，取出滤饼，洗涤滤布。 n7、实验结束后，停止过滤，立即用压缩空气把贮浆罐内 剩余的浆料沉淀，堵塞管道、阀门等。 食品机械学试验指导 实验三、板框式过滤机性

18、能实验（实验三、板框式过滤机性能实验（2 学时）学时） n五、思考题五、思考题 1、过滤开始时，为什么滤液经常是混浊的？ 2、在恒压过滤中，初始阶段为什么不采用恒 压过滤操作？ 3、如果滤液的黏度比较大，你考虑用什么方 法提高过滤效率？ 4、当操作压强增加一倍，其K值是否也增加一 倍？要得到同样的过滤量时，其过滤时间是否 缩短一倍？ 食品机械学试验指导 m3/m2 s q q 表1实验记录与数据整理表 预定的过滤压力 Pa 滤浆浓度 滤浆温度 过滤面积 m2 增 量 累 计 sm2/m3 q m3/m2 过滤时 间s 滤液量 ml 序号 食品机械学试验指导 实验四、搅拌均质机械结构及操作实验四

19、、搅拌均质机械结构及操作 （2学时）学时） n一、实验目的一、实验目的 1、熟悉各种搅拌器的结构、工作原理及操作 2、熟悉均质机和胶体磨的结构，工作原理和 操作。 食品机械学试验指导 实验四、搅拌均质机械结构及操作实验四、搅拌均质机械结构及操作 （2学时）学时） n二、实验原理二、实验原理 1、混合机理 n两种或两种以上不同组分构成的混合物在混合机或者料罐内，在外力 作用下进行混合，从开始时的局部混合达到整体的均匀混合状态，在 某个时刻达到动态平衡，之后，混合均匀度不会再提高，而分离和混 合则反复交替他进行着。 2、混合方式 整个混合过程存在着三种混合方式： n对流混合 ：由于混合机工作部件表

20、面对物料的相对运动，所有粒 子在混合机内从一处向另一处作相对流动，位置发生转移，产生整体 的流动称为对流混合。 n扩散混合 ：对于不同组分如固体与液体，液体与气体，液体与液 体组分等，在混合过程中，以分子扩散形式向四周作无规律运动，从 而增加了两个组分间的接触面积达到均匀分布状态，称为扩散混合。 n剪切混合：由于物料群体中的粒子相互间形成剪切面的滑移和冲撞 作用，引起局部混合，称为剪切混合。 食品机械学试验指导 实验四、搅拌均质机械结构及操作实验四、搅拌均质机械结构及操作 （2学时）学时） n三、实验设备三、实验设备 1、搅拌机用于较低黏度的液态物料； 2、捏和机用于高黏度稠浆料和黏弹性物料

21、的； 3、均质机和胶体磨用于乳浊液（如牛奶和 豆奶等）或悬浮液（如果汁等）。对乳浊液、 悬浮液进行边破碎边混合的过程叫均质。 n均质机主要部件：柱塞泵、均质阀（2个） 食品机械学试验指导 实验四、搅拌均质机械结构及操作实验四、搅拌均质机械结构及操作 （2学时）学时） n四、实验内容四、实验内容 1、学习两种搅拌器的结构，工作特点及操作 方法。 2、学习和面机结构，工作原理和操作方法。 3、学习均质机、胶体磨的结构，工作原理及 操作方法。 食品机械学试验指导 实验五、干燥设备的结构及操作（实验五、干燥设备的结构及操作（2 学时）学时） n一、实验目的一、实验目的 1、掌握喷雾干燥机设备的结构、工作过程及 特点。 2、掌握隧道式干燥机、箱式干燥机、真空冷 冻干燥机、隧道式热风干燥机、真空远红外干 燥机结构及工作特点。 食品机械学试验指导 实验五、干燥设备的结构及操作（实验五、干燥设备的结构及操作（2 学时）学时） n二、实验原理二、实验原理 1、干燥过程 n当物料受热干