第五章 粉碎机械

1、2022-2-91第五章 食品粉碎机械与设备2022-2-92尺寸减小机械：尺寸减小机械： 对物料施加一定的对物料施加一定的外力外力，克服克服分子间的分子间的内聚力内聚力，将物料，将物料分裂破碎分裂破碎的操作称为尺寸减小。尺寸减小的过程始终伴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积）由小变大，不断增加、而物料的化学性质不会发生变化。变化。 第一节第一节 食品粉碎方式与理论食品粉碎方式与理论2022-2-93一、食品粉碎的目的一、食品粉碎的目的n粉碎：

2、利用机械力克服固体物料内部作用力使之由大尺寸变成符合要求的小颗粒的单元操作。解离有用成分，清除不宜直接食用的物质。解离有用成分，清除不宜直接食用的物质。提高食物的消化吸收率。提高食物的消化吸收率。便于加工制成多种产品。便于加工制成多种产品。有利于均匀混合。有利于均匀混合。1.增快反应速度。增快反应速度。2022-2-94二、基本概念n粒度：物料颗粒的大小，是粉体物料的重要特性之一，是粉碎程度的代表性尺寸。n粉碎度：物料粉碎前后的粒度之比。 对一次粉碎后粉碎度的要求， 粗碎是26； 中细碎为550； 超细碎为50以上。2022-2-95n粉碎方法粉碎方法较常用的是较常用的是干法粉碎干法粉碎和和湿

3、法粉碎湿法粉碎。干法粉碎干法粉碎是将物料干燥到一定程度（一般是使水分小是将物料干燥到一定程度（一般是使水分小于于5）后粉碎的方法；）后粉碎的方法；湿法粉碎湿法粉碎是指在物料中加入适量的水或其他液体再研是指在物料中加入适量的水或其他液体再研磨粉碎的方法，这样的磨粉碎的方法，这样的“加液研磨法加液研磨法”可以降低物料可以降低物料粉末之间的相互吸附与聚集，提高粉碎的效率。粉末之间的相互吸附与聚集，提高粉碎的效率。2022-2-96n粉碎力： 粉碎机械通过工作部件(齿板、锤片和钢球等)对物料施以外力使其粉碎。物料粉碎时所受到的主要粉碎力一般有三种：挤压力、冲击力和剪力(摩擦力)。此外，还有附带的弯曲和

4、扭转的作用。2022-2-97（6）（1）压碎）压碎 （2）劈碎）劈碎 （3）折断）折断 （4）磨碎）磨碎 （5）冲击破碎（）冲击破碎（6）剪切）剪切三、食品的粉碎方式2022-2-98n挤压挤压物料置于两个工作构件之间，逐渐加压，使物料置于两个工作构件之间，逐渐加压，使之由弹性变形或塑性变形而至破裂粉碎。之由弹性变形或塑性变形而至破裂粉碎。这种粉碎方式仅适用这种粉碎方式仅适用脆性物料脆性物料。食品加工中食品加工中常用的挤压方式常用的挤压方式是是对辊粉碎机对辊粉碎机，当对辊的线速度相等时，则为纯粹的挤压过当对辊的线速度相等时，则为纯粹的挤压过程。被处理物料若是具有韧性或塑性的，则程。被处理物料

5、若是具有韧性或塑性的，则可产生片状，例如轧制麦片、米片以及油料可产生片状，例如轧制麦片、米片以及油料轧片等。轧片等。 三、食品的粉碎方式三、食品的粉碎方式2022-2-992. 弯曲折断弯曲折断物料在工作构件间承受物料在工作构件间承受弯曲应力弯曲应力，超过，超过强度极限强度极限而折断。而折断。一般用来处理一般用来处理较大块较大块的的长或薄长或薄的的脆性脆性物物料，例如榨油残渣油饼、玉米穗等，粉料，例如榨油残渣油饼、玉米穗等，粉碎度较低。碎度较低。 3.剪剪 切切这是一种粉碎这是一种粉碎韧性物料韧性物料能耗较低能耗较低的粉碎的粉碎方式。方式。新形成的表面比较规则易于控制粒度的新形成的表面比较规则

6、易于控制粒度的大小，一般果、蔬、肉类的切块、切片、大小，一般果、蔬、肉类的切块、切片、切丝、切丁都属于这一类。切丝、切丁都属于这一类。三、食品的粉碎方式三、食品的粉碎方式2022-2-9104. 4. 撞击撞击当物料与工作构件以相对当物料与工作构件以相对高速运动撞击时高速运动撞击时，受到时间极短，受到时间极短的的变载荷变载荷，物料被击碎。，物料被击碎。这种粉碎方式适用于这种粉碎方式适用于质量较大的质量较大的脆性物料脆性物料。撞击粉碎应用。撞击粉碎应用范围很广，从较大块的破碎到微细粉碎均可以使用，而且范围很广，从较大块的破碎到微细粉碎均可以使用，而且可以粉碎多种物料。可以粉碎多种物料。最典型的最

7、典型的锤式粉碎机锤式粉碎机，在食品工业中用得很多。也有利用，在食品工业中用得很多。也有利用物料自身高速相对运动而碰撞粉碎的机器，称为物料自身高速相对运动而碰撞粉碎的机器，称为超音速喷超音速喷射粉碎机射粉碎机，但是，但是能耗很大能耗很大。 三、食品的粉碎方式三、食品的粉碎方式2022-2-911 5研磨研磨物料与粗糙工作面之间在物料与粗糙工作面之间在一定压力一定压力下相对运动而下相对运动而摩擦摩擦，使物料受，使物料受到破坏，到破坏，表面剥落表面剥落，这是一种，这是一种既有挤压又有剪切既有挤压又有剪切的复杂过程。的复杂过程。对于某一种物料而言，当两个工作表面之间的对于某一种物料而言，当两个工作表面

8、之间的压力压力不小于某一个不小于某一个最小的极值，或两个工作表面之间的最小的极值，或两个工作表面之间的间隙间隙不小于某一个最小的极不小于某一个最小的极值时，可得到所需的粉碎效果值时，可得到所需的粉碎效果一般性粉碎一般性粉碎或是或是选择性粉碎选择性粉碎。由于研磨工作表面的差异，可以产生形形色色的工艺效果。由于研磨工作表面的差异，可以产生形形色色的工艺效果。例如：例如：小麦粒在对辊磨中，首先受到挤压剪切作用而使麸皮破裂展开；小麦粒在对辊磨中，首先受到挤压剪切作用而使麸皮破裂展开；胚乳脱离麸皮，使麸皮尽量保持完整；胚乳脱离麸皮，使麸皮尽量保持完整；然后借挤压和剪切将分出的胚乳部分磨成细粉。这个过程称

9、为选然后借挤压和剪切将分出的胚乳部分磨成细粉。这个过程称为选择性粉碎。择性粉碎。三、食品的粉碎方式三、食品的粉碎方式2022-2-912n粉碎能耗：物料被粉碎时粉碎设备所做的功n能耗假说表面积假说体积假说裂缝假说能耗与新增表面积有关，该假说较适用于物料的磨碎能耗与新增表面积有关，该假说较适用于物料的磨碎( (产品粒度在产品粒度在0.01-1mm)0.01-1mm)。粉碎能耗与体积相对改变有关，该假说适用于物料的粗碎粉碎能耗与体积相对改变有关，该假说适用于物料的粗碎( (产品粒度大于产品粒度大于10mm)10mm)。粉碎前，外力对颗粒的变形功聚集于颗粒内裂纹或缺陷处，产生应力集中，裂粉碎前，外力

10、对颗粒的变形功聚集于颗粒内裂纹或缺陷处，产生应力集中，裂纹扩展成裂缝并继续发展至颗粒粉碎。此假说认为粉碎能耗与裂缝长度有纹扩展成裂缝并继续发展至颗粒粉碎。此假说认为粉碎能耗与裂缝长度有关。此法则较适用于中碎和粗碎下限关。此法则较适用于中碎和粗碎下限( (粉碎产品粒度在粉碎产品粒度在1-10m)1-10m)。2022-2-913四、粉碎规则l粉碎物料的粉碎物料的基本原则基本原则 只需粉碎到只需粉碎到所需的粉碎程度所需的粉碎程度，而，而不作过度的粉碎不作过度的粉碎。因此粉。因此粉碎规则如下。碎规则如下。(1) 对被粉碎物料只需粉碎到需要的或对被粉碎物料只需粉碎到需要的或适于下一工序加工适于下一工序

11、加工的粉的粉碎比，碎比，到达此程度后到达此程度后，应立即使物料，应立即使物料离开粉碎机离开粉碎机；(2) 在粉碎操作的前后，在粉碎操作的前后，都要过筛都要过筛，凡能通过所需大小筛孔的，凡能通过所需大小筛孔的物料，就不使它再经过粉碎机粉碎，以免引起物料，就不使它再经过粉碎机粉碎，以免引起过度粉碎过度粉碎，降低降低粉碎机的粉碎机的生产能力生产能力；(3) 当所需当所需粉碎比较大粉碎比较大时，应时，应分成几个步骤分成几个步骤进行粉碎，实验证进行粉碎，实验证明当粉碎比在明当粉碎比在4左右左右时，操作时，操作效率最高效率最高；(4) 粉碎过程尽可能单纯，不应合并其他操作。粉碎过程尽可能单纯，不应合并其他

12、操作。2022-2-914五、粉碎机械的选用依据：被粉碎物料的硬度、大小等物理性质。n一般而言，对坚硬的物料，挤压力和冲击力较有效，对韧性物料，则以剪切力为好。n硬度和韧性愈大的物料，功率消耗也愈大。n食品的粘结性则使粉碎后物料重新硬结，所以功耗也较大。2022-2-915n对于含纤维质多的物料，可采用冲击剪切形式的锤式粉碎机或旋转切割刀式粉碎机。n微粉碎时可用盘式粉碎机。n对于肉类这种柔软性物料，用剪切力较为有效。n对于谷类物料，因具有一定的硬度，通常采用的是冲击、剪切力或挤压、剪切力。五、粉碎机械的选用2022-2-916n粉碎所用的能量，有粉碎所用的能量，有95以上以热能发散。热敏食品易

13、因以上以热能发散。热敏食品易因此而发生变质、熔解、粘着，且粉碎机的生产能力降低。此而发生变质、熔解、粘着，且粉碎机的生产能力降低。n为此，可采用在粉碎前或粉碎时使用为此，可采用在粉碎前或粉碎时使用冷却冷却的方法。的方法。湿法粉湿法粉碎碎是预防粉碎热的较好方法。此外，减小物料在粉碎机内是预防粉碎热的较好方法。此外，减小物料在粉碎机内的停留时间可缓和粉碎热的影响，尽量以的停留时间可缓和粉碎热的影响，尽量以剪切粉碎剪切粉碎力代替力代替冲击粉碎力也有好处。冲击粉碎力也有好处。 n也有采用加热粉碎的方法。对于某些水果，如果避免空气也有采用加热粉碎的方法。对于某些水果，如果避免空气混入，即使采取加热粉碎，

14、维生素混入，即使采取加热粉碎，维生素C仍能很好地保留而防仍能很好地保留而防止了变色。而且因加热，果胶质多，果汁的粘性就好。止了变色。而且因加热，果胶质多，果汁的粘性就好。五、粉碎机械的选用2022-2-917第二节干法粉碎机械 n根据原料粉碎后直径不同，粉碎机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80170目的筛孔。超微粉碎机粉碎后产品的粒度很细，通常通过200325目的筛孔，其粒度甚至可以达到10-1。2022-2-918一、冲击式粉碎机 n常用的冲击式粉碎机主要有锤片式

15、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。n被粉碎的原料有谷粒类、果蔬类、茎秆类、饼谷粒类、果蔬类、茎秆类、饼粕类和矿物类粕类和矿物类等，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。 2022-2-919（）锤片式粉碎机（）锤片式粉碎机 n按进料方向不同，可以分为: 切向式 轴向式 径向式n工作过程有两个方面构成q物料受锤片的冲击作用q锤片与物料、物料与物料之间的摩擦作用。2022-2-920切向进料式粉碎机1切向进料式粉碎机 特点:进料口和粉碎室比较宽，其适应性广，通用性大，经久耐用和容易操作;需要配套增速传动装置和风机

16、，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。2022-2-921切向进料式粉碎机2022-2-9222轴向进料式粉碎机 l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。l特点：粉碎室宽度小，结构简单，筛片包角比较大，一般为300以上，能自动吸料，生产效率比较高。l1-进料斗进料斗 2-转子转子 3-锤片锤片l 4-筛片筛片 5-出料口出料口 2022-2-9232022-2-9243.径向进料式粉碎机 n其特点是粉碎室宽度大，筛片包角大，一般大于300，常用于

17、谷物粉碎。生产效率较高。 l1-进料斗进料斗 2-转子转子 3-锤片锤片l 4-筛片筛片 5-出料口出料口 2022-2-9252022-2-926（二）齿爪式粉碎机（二）齿爪式粉碎机 （盘击式粉碎机）2022-2-9272022-2-9282022-2-929定子转子环形筛片2022-2-930二、微粉碎机 n微粉碎机加工的产品80以上能通过80目的筛孔。微粉碎机的种类较多，绝大多数为无筛式，常用的有以下几种。 2022-2-931（一）立式无筛式微粉碎机（一）立式无筛式微粉碎机 n主要由喂料器、粉碎器和分选器三部分组成。粉碎器由动齿盘2和环状的固定磨圈3所组成。分选器6是一个旋转的圆盘，在

18、其周边装有叶片，有长叶片、短叶片和斜叶片等型式可供选用。在粉碎区和分选区之间有分隔的折流圈9。2022-2-932n工作时，物料从喂料螺旋送入后，在动齿盘和固定磨圈之间受到棒柱或齿爪以110ms线速度的冲击、剪切和搓擦等作用而粉碎。 2022-2-933三、超微粉碎机 n超微粉碎机生产的颗粒粒度极细，并有严格的粒度分布、规整的颗粒外形，常应用于颜料、染料、医药、农药、试剂及化学品、化妆品、粉末状食品等，要求颗粒极细，平均粒径应通过200325目筛以上，有的仅数微米，甚至1以下。常用的超微粉碎机有： （）卧式超微粉碎机 （二）超音速喷射式粉碎机 （三）立式环形喷射式粉碎机 2022-2-934气

19、流粉碎机工作原理:n气流粉碎利用物料的自磨作用，用压缩空气产生的高速气流或热蒸汽对物料进行冲击，使物料相互间发生强烈的碰撞和摩擦作用，以达到细碎目的。2022-2-935（）卧式超微粉碎机n这是一种卧轴、双室、气流分级式粉碎机，主要依靠冲击粉碎原理工作，在粉碎的同时能够进行分级和清除杂质。 2022-2-936(二二)超音速喷射式粉碎机超音速喷射式粉碎机 n物料从喂料口投入后，受到2.5马赫（气流速度与音速的比值）以上的超音速气流的强烈冲击，使物料颗粒相互间发生剧烈的碰撞作用，可达到1的超微细粒度。粉碎机上设有粒度分级机构，微粒排出后，粗粒返回机内继续粉碎，直至达到所需粒度为止。 2022-2

20、-9372022-2-938n（三）立式环形喷射式粉碎机（三）立式环形喷射式粉碎机 2022-2-939u气流粉碎特点n粉粒粒度小n粉粒可自动分级n可用于热敏性物料n不易受污染n可实现联合作业n方便无菌操作n结构简单，维修方便2022-2-940第三节 切碎机械 对切碎机的要求是：切割时省力，配套功率小；切碎质量好，特别是切碎营养丰富、含水分多、流变性突出的瓜果和蔬菜以及肉类时，要求碎屑少，汁液流失少；适于加工切割成不同几何形状和大小的成品，如片、条、丁和丝等；切碎工作部件（刀片）具有足够的强度和刚度。 2022-2-941一、茎秆类物料切碎机 在任何切碎机上，刀片都是主要的工作部件。刀片有动

21、刀片和定刀片之分，对于有支承的切碎必须有动、定刀片以构成切割副，如切菜机和切肉机等。 对于无支承的切碎，如削皮机，只有动刀片，没有定刀片。动刀片和定刀片等组成的部件称为切碎器。 2022-2-942（一）对切碎器的要求（一）对切碎器的要求 刀片安装时应满足下列两方面的要求： 1钳住物料，保证切割 2切割功率要小 (1) 产生滑切 (2) 切割阻力矩均匀 2022-2-943v1钳住物料，保证切割 钳住角钳住角：过切割点的：过切割点的刃口切线间的夹角。刃口切线间的夹角。2022-2-9442切割功率要小 n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：(1)产生滑切 2022-2-945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 。V n称为正切速 度, Vt称为滑切速度。V和V n的夹角叫滑切角。刀刃滑切作用的大小，可用Vt和V n的比值来表示，即：tgnt式中 滑切系数； 一滑切角。 tg角越大，滑切作用越大。*”念套念套2022-2-946v为什么滑切省力？ 1. 滑切时，刃口上微小的锯齿将起到切断植物纤维的作用。 2. 砍切时，茎杆只受到压应力，而