食品加工机械与设备精品课程

文库专用1粉碎、均质及混合机械文库专用2一、食品粉碎的基本知识（一）粉碎的概念1、概念：粉碎是指利用机械的方法使固体物料由大块分裂成小块直至细粉的操作。是食品加工对原料预处理的基本操作之一。2、分类：破碎和粉磨两种。第一节粉碎机械文库专用3（1）破碎：大块物料处理成小块物料的过程。（2）粉磨:将小物料加工成细粉的过程。（3）超微粉碎：将全部物料粉碎到微米级的粒度。文库专用4（二）粉碎的目的（1）有利于不同物料的均匀混合。例如：颗粒越小，越接近，均匀度越高，效果越好。（2）便于原料颗粒内的成分进行分离。例如：小麦的制粉、淀粉的制备都需要粉碎。（3）提高物料的流动性，可实现流态化操作。例如：流化床干燥（4）提高物料的工艺性能。例如：粉碎后，表面积增加，物料的干燥、溶解等性能提高。文库专用5（三）粉碎的方法（1）挤压物料在两个工作构件之间受到缓慢增长的压力作用而被粉碎。应用：脆性物料；若物料具韧、塑性，经挤压可得到片状产品，麦片等。（2）撞击物料在瞬间受到的外来的冲击力而被粉碎。应用：多数物料都可用。（3）折断物料在两个工作构件间承受弯曲应力而被折断。应用：硬、脆度大的块状或条状物料，如豆饼。（4）研磨物料在两个相对滑动的粗糙工作表面之间受到摩擦、剪切等作用而被磨削成细粒。应用：小块物料或韧性物料。（5）剪切物料受到相对运动的两个构件端面的作用而被切断。应用：韧性物料，一般果蔬、肉类的分切。文库专用6（四）粉碎比为了衡量粉碎机的粉碎效果，通常采用粉碎比这个概念。i=D/d式中i——平均粉碎比;D——物料粉碎前的平均直径，mm;d——物料粉碎后的平均直径，mm;为了简单的表示和比较这一特性，常用其允许的最大进料口尺寸与最大出料口尺寸之比作为粉碎比，称公称粉碎比。粉碎比是确定粉碎工艺以及选用粉碎机的重要依据。一般粉碎机械的公称粉碎比为3-10，粉磨机械则达到30-1000以上。文库专用7（五）粉碎、均质及混合机械操作粉碎工艺主要包括两个方面：（1）粉碎的级别当工艺要求的粉碎比比较大时，由于一次粉碎比很大，常采用多级粉碎，使每一级负担一定的粉碎比。实验证明，在破碎时，粉碎比在4左右时操作效率最高，而磨粉时的粉碎比则需要根据粉磨机械的性能来确定。（2）粉碎流程文库专用8三级粉碎工艺文库专用9（2）粉碎流程a.开路粉碎一次粉碎后卸出的物料全部作为制成品。b.闭路粉碎将粉碎后的物料进行分粒，不符合细度要求的物料再回流到粉碎机重新粉碎，粉碎机的工作只针对比较粗的颗粒。文库专用10流程示意图文库专用11多级闭路粉碎流程文库专用12小型玉米粉磨机文库专用13农用小麦粉磨机文库专用14二、锤式粉碎机锤式粉碎机是利用高速旋转的锤片对于物料施加强烈的作用而将物料粉碎的机器。原理：主要是撞击粉碎，同时还存在摩擦和剪切，所以既适用脆性物料，也适用于韧性物料，故也叫万能粉碎机。特点：结构简单，操作方便，生产效率高。缺点：作用机理复杂，粒度不能严格控制，粉碎比变化大。应用：食品原料和中间产品的粉碎，如玉米、小麦、谷类、食盐、糖等。文库专用15文库专用16（一）锤式粉碎机的工作过程及结构型式该系统主要由进料装置，机壳，转子，齿板，筛板，风机和排料装置组成。在主轴上固定转盘，上连接锤片组成转子。转子由主轴驱动，在粉碎室（由机壳、齿板和筛板组成）内旋转，粉碎物料，转子下方是筛板，侧面是风机，风叶固定在主轴上。1、工作过程工作时，物料由进料口进入粉碎室，受到高速旋转的锤片的打击而粉碎，颗粒以较高的速度飞向齿板，撞击进一步粉碎，随后弹回再次受到锤片的撞击作用。同时，物料也受到摩擦，剪切作用。粉碎到一定程度时，小于筛板的颗粒被排出粉碎室，大颗粒继续粉碎。被排出的小颗粒在风机产生的负压的吸力下进入沉降设备。同时，由风机造成的负压也可以避免进料口和轴与侧壁等处粉尘的外溢，避免工作环境污染。文库专用172、主要结构（1）锤片是粉碎机的主要工作部件。基本形状有8种，如下图，其中以矩形最多。锤片的形状由被粉碎物料而定，锤片菱角多，粉碎力强，耐磨性差，尖角适合粉碎纤维性物料，环形锤片磨损均匀。锤片长度一般不超过200mm。文库专用18(2）筛板筛板是锤式粉碎机的排料装置，一般用1-1.5mm厚的优质刚板冲孔制成。通常设在转子的下半周的位置，为了提高粉碎机的排料能力，可是使筛板占整个粉碎室内周面积的3/4以上，或者是将筛板置于粉碎室侧面。筛孔的形状和尺寸是决定粉料粒度的主要因素，对机器的排料能力也有很大的影响。筛孔的形状一般是圆孔或长孔。直径分四个等级：小孔1-2mm，中孔3-4mm，粗孔5-6mm，大孔8mm以上。注意：孔径大小并不代表颗粒粒度级别，一般在高速转动下出去的颗粒直径比孔径小的多。文库专用19不同大小孔径的筛板文库专用20筒式筛板文库专用213、锤式粉碎机的型式（1）按进料口位置及进料方向分：切向喂料式，轴向喂料式和径向喂料式三种。（2）按转子数目分：单转子式锤碎机和多转子式锤碎机。文库专用22切向喂料式锤式粉碎机文库专用23径向喂料式锤式粉碎机文库专用24轴向喂料式锤式粉碎机文库专用25三、辊式磨粉机辊式磨粉机是食品工作中广泛使用的一种粉碎设备，最常见于面粉工业，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均有使用。（一）辊式磨粉机的基本结构和工作过程基本结构：机架、成对磨辊、喂料机构、松合闸机构、辊面清理装置、传动机构及吸风机构组成。下面以国产液压全自动控制MY型辊式磨粉机为例，介绍基本结构和工作过程。文库专用261、机架MY型磨粉机的机身采用大枪板拼装肢结构，整个机身由8快铸铁件构成，即左右侧墙板、磨顶和4块墙板撑挡，全部用螺栓连接固定。机身内部使用木质衬板保温，以防在工作中内腔壁结露而导致粉料结块甚至霉变。文库专用272、磨辊（1）按表面分齿辊：表面有一定形状和细槽，起剪切、挤压和研磨作用。磨辊光辊：表面光滑，起挤压和研磨作用。（2）按表面线速度分表面线速度相等（做轧片和轧坯）对辊快辊：表面线速度较高表面线速度不相等（做研磨）慢辊：表面线速度较慢（3）要求：足够的强度、刚度和硬度、表面耐磨性、均匀性、导热性文库专用28不同类型的辊轴文库专用293.轧距调节(1)概念:两磨辊辊面间的最小距离叫轧距.调节轧距可以控制被粉碎物料的粒度．(2)调节方式:a．松闸：当粉磨机空载时，为避免高速相向旋转的两磨轮相互摩擦、碰撞，轧距应放大，称为松闸。b.合闸：当粉碎机负载时，为了达到研磨效果，两辊间隙应回到调定的轧距，称为合轧．（3）要求：要求送、合闸和味料机构的操作联动，有物料时，物料传感器使喂料机构先运转，物料进入两辊之间后再合闸；断料时，先松闸，再使物料机停止，这样可以防止两辊碰撞产生火花，引起粉尘爆炸，而且避免表面的磨损。文库专用304、传动（1）空载：电动机通过传送带动快辊转动，快辊通过链轮带动慢辊转动。（2）负载：快辊通过物料与慢辊接触，在摩擦力的作用下，同时运动，链轮限制慢轮的转动起定速的作用。5、喂料6、辊面清理7、吸风装置8、液压自动控制系统文库专用31MY型辊式磨粉机结构示意图文库专用32（二）辊式粉磨机的特点和主要形式机械1、辊式粉磨机的特点（1）适合热敏性物料的粉碎：避免粉碎过程中物料的温度升高，蛋白质变性。（2）可控制物料粉碎的粒度：通过调节轧距来控制物料的颗粒大小。（3）能进行选择性粉碎：控制快慢轮的转速，磨轮表面的形状和运动的参数进行粉碎。（4）粉碎过程稳定，便于控制：设定适合的参数，使工作条件一致，工作稳定，实现自动化控制。文库专用332、辊式粉碎机的形式（1）等速旋转的光轴以挤压的方法粉碎物料或使物料成片状。如轧麦片机。（2）差速旋转的光轴以挤压和研磨的方法粉碎物料。如磨面机。（3）差速旋转的的齿辊以剪切、挤压和研磨的方法粉碎物料。如齿辊磨粉机。文库专用34五棍麦芽粉碎机流程图文库专用35农用小型磨粉机文库专用36四、其他粉碎机简介（1）气流粉碎机是利用空气，蒸汽或其他气体通过一定压力的喷嘴喷射产生高速的湍流和能量转换流，物料颗粒在其作用下悬浮输送，相互发生剧烈的冲击、碰撞和摩擦，加上高速气流对颗粒的剪切作用，使物料得以充分的研磨而粉碎。适用：热敏材料的超微粉碎，可实现无菌操作、卫生条件好。文库专用37文库专用38气流粉碎机文库专用39气流粉碎机文库专用40（2）震动磨震动磨在工作时，筒体内装着颗粒较小的被粉碎物料和球状或圆柱状的研磨体，研磨系统做高频震动，利用筒体内部的研磨体对物料的高频撞击和研磨将物料粉碎至超细。特点：震动磨粉碎效率高，适应性强，可用于任何物料的超细磨，干磨、湿磨均可。（3）冷冻粉碎机有些物料在常温下具有热塑性或者非常强韧，粉碎起来非常困难。冷冻粉碎机可将物料冷冻，使物料成为脆性材料再粉碎。文库专用41震动磨文库专用42震动磨文库专用43冷冻粉碎机文库专用44第二节均质机一、均质的目的及原理二、高压均质机三、离心均质机四、超声波均质机五、胶体磨文库专用45一、均质的目的及原理（一）目的均质的目的在于将液体的混合物料中的粗大脂肪球或者较大的颗粒破碎细化，提高食品的均细度，防止或延缓物料分层，使其成为液体均相、稳定的混合物。均质后的食品在口感、外观及消化吸收率等方面均有提高。文库专用46（二）均质机的工作原理（1）剪切在液体物料高速流动时，若突然遇到狭窄的缝隙，就回造成极大的速度梯度，从而产生很大的剪切力，使物料粉碎。（2）冲击在均质机内，液体物料与均质阀产生高速撞击作用，从而将脂肪球等撞击成细小的微粒。（3）空穴液体在高速流经均质阀缝隙处时，产生巨大的压力降。当压力降低到液体的饱和蒸汽压时，液体开始沸腾并汽化，产生大量气泡。液体离开均质阀时，压力有会增加，使气泡突然破灭，瞬间产生大量空穴。孔穴会释放大量的能量，生产高频震动，使颗粒破碎。均质机在工作时，三种作用力协同达到均质目的。文库专用47（三）温度对均质的影响均质温度对均质效果影响很大，物料均质温度高，液体的饱和蒸汽压也高，均质时容易形成空穴。所以在均质前可将物料加热。注意：均质温度高，不利于蛋白质的热稳定性。文库专用48二、高压均质机（一）结构及工作过程高压均质机主要由高压泵、均质阀、调节装置及传动系统组成。1、高压泵（1）高压泵的组成：高压泵由进料腔、吸入活门、排出活门、柱塞等组成。文库专用49（2）工作过程a、吸料过程：当柱塞向右运动时，泵腔体积增大，使泵腔内产生低压，物料由于外压的作用顶开吸入活门进入泵腔的过程。b、排料过程：当柱塞向左运动时，泵腔体积减小，使泵腔内压力逐渐升高，关闭了吸入活门，达到一定高压时又会顶开排处活门，将泵腔内液体排处的过程。文库专用502、均质阀均质阀安装在高压泵的排料口，一般采用双级均质阀。均质阀由阀座、阀芯、弹簧、调节手柄组成。阀座和阀芯结构精密，二者之间间隙小而均匀，保证均质质量。间隙大小由调节手柄调节弹簧对阀芯的压力到来改变。均质压力有压力表测定。第一级压力为20-25MPa，主要使大的颗粒得到破碎；第二级压力为3.5MPa，主要是进一步细化并均匀分散。文库专用51三、离心均质机离心均质机常用于乳品生产，它不仅能进行均质，还可以去除牛乳中的杂质并分离细奶油，又称为净化均质机。（一）离心均质机的工作原理离心均质机有一个高速离心的转鼓，物料流至转鼓后受到强烈的离心作用，不同密度的组分便会被分离。例如：牛乳在离心均质机中会分成三相，密度最大的杂质被甩到转鼓四周，应定期排渣；密度适中的的脱脂乳从上部的均质出口排出；密度最小的稀奶油被导入稀奶油室，室内有一个带尖齿的圆盘恒速旋转，与稀奶油发生激烈的相对运动并产生孔穴作用，将脂肪球打碎，均质后的稀奶油可同脱脂乳一起流出。文库专用52（二）离心均质机的主要结构1、分离转鼓离心均质机的主要工作部件是分离转鼓，由转轴、碟片等组成。转轴上有数十块锥形碟片，使液体物料在碟片间形成薄层流动，由于碟片作用，减少了液体的搅动，减小了沉降距离，增加了沉降面积，从而大大增强了分离效率和生产能力。离心均质机一般工作时转鼓以6000r/min的速度转动。文库专用53文库专用