第4章粉碎均质及混合机械与设备

文库专用1第四章粉碎、均质及混合机械第一节粉碎机械概述（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：破碎粉磨一、食品粉碎的基本知识文库专用4（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。（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。（三）粉碎的方法挤压撞击折断研磨剪切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。1、挤压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。2、撞击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。3、折断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。4、研磨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。5、剪切（四）粉碎比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;为了衡量粉碎机的粉碎效果，通常采用粉碎比这个概念。i=D/d粉碎比是确定粉碎工艺以及选用粉碎机的重要依据。一般粉碎机械的粉碎比为3-10，粉磨机械则达到30-1000以上。文库专用14粉碎工艺的操作主要包括两个方面：粉碎的级别粉碎流程（五）粉碎操作开路粉碎闭路粉碎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。2、粉碎流程粉碎工艺的流程开路粉碎闭路粉碎文库专用17•开路粉碎流程：一次粉碎后卸出的物料全部作为制成品。该流程的优点是方法简单。（1）开路粉碎流程•闭路粉碎流程是将粉碎后的物料进行分粒，不符合细度要求的物料再回流至粉碎机重新粉碎，粉碎机的工作只针对较粗的颗粒。•优点:避免过度粉碎均匀。•缺点:系统复杂，附属设备多，操作控制也较复杂。（2）闭路粉碎流程文库专用19三级粉碎工艺多级闭路粉碎流程小型玉米粉磨机农用小麦粉磨机六、粉碎机类型普通粉碎机(成品粒度＜80目)微粉碎机(80％成品粒度＞80目)超微粉碎机(成品平均粒度＞200目)最为常见的包括冲击式粉碎机、研磨式粉碎机等。1、按成品粒度分为2、按粉碎作用形式分：文库专用24第二节粉碎机械010203Clickheretoaddyourtext.Clickheretoaddyourtext.一、锤式粉碎机主要是撞击粉碎，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。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。一、锤式粉碎机优点：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。结构型式及工作过程（一）1、工作过程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。文库专用30文库专用31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。工作过程总结：文库专用34（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。2、主要部件文库专用36(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。不同大小孔径的筛板筒式筛板3、锤式粉碎机的分类（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。文库专用42切向喂料式锤式粉碎机轴向喂料式锤式粉碎机文库专用44径向喂料式锤式粉碎机文库专用45（2）按转子数目分：单转子式锤碎机和多转子式锤碎机。二、辊式磨粉机•（一）基本原理和应用•原理：利用两个表面加工有齿形结构并做差速转动的转辊进行研磨粉碎。1、结构原理：•广泛使用的一种粉碎设备，最常见于面粉工业、啤酒麦芽的破碎。2、应用：•一般由机架、成对磨辊、喂料机构、松合闸机构、辊面清理装置、传动机构及吸风装置等组成。•（二）基本结构和工作过程1、结构组成：①磨辊分为磨辊（1）光辊齿辊光辊外表面为经研磨加工的光滑圆柱面，齿辊表面一定斜度的齿状条纹。齿辊研磨作用强烈、磨出物疏松、粒度差别明显、能耗少等优点。•文库专用53•为实现磨辊对于物料的研磨，磨齿与物料间必须保持不同的运动速度，因此每对辊中的两磨辊的转速并不相同，通常称转速较高的磨辊为快辊，较低的为慢辊。•一般快、慢辊的速比采用2.5：1两磨辊辊面间的最小距离称为轧距，调节轧距可以控制被粉碎物料的粒度。（2）轧距调节①轧距②松闸③合闸当磨粉机负载时，两辊间隙应回到调定的轧距，称为合闸。当磨粉机空载时，为避免高速相向旋转的两磨辊互相摩擦、碰撞，轧距应放大，称为松闸；文库专用55•一般辊式磨粉机物料进入时，通过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，再使喂料机构停止。•这样不仅防止两辊碰撞产生火花，引起粉尘爆炸，而且避免齿辊表面的磨损。•每个磨辊下方均设有辊面清理装置清理粘附物料。•对于齿辊，一般采用硬毛刷清理。毛刷安装在可调的弹簧座上，用弹簧将毛刷压紧在辊面上；•对于光辊，一般采用刮刀。刮刀安装在铰支的杠杆上，靠配重使刮刀紧贴在辊面上。当磨粉机停止使用时，用一根金属链将配重拉起，使刮刀离开辊面，以避免接触处的腐蚀。（3）辊面清理•通风系统工作时，机膛始终处于负压状态。•空气从上磨门的两条进风缝隙进入机膛内，绕过上磨辊与上撑挡之间的空间，穿过磨下物进入吸风道，起到吸收粉尘、降低粉温和辊温、排除湿气的作用。（4）吸风装置文库专用59文库专用60前三个是光辊后两个是齿辊（1）适合热敏性物料的粉碎。物料通过粉碎区的时间短，避免了粉碎过程中因物料温升过高而导致蛋白质热变性。（2）可控制物料粉碎的粒度。通过调整轧距来控制物料粒度，避免过度粉碎，节省能源，保证粉碎质量。（三）辊式磨粉机的特点及主要形式1、辊式磨粉机的特点文库专用62（3）能够进行选择性粉碎。通过选择快慢辊速差、磨辊表面几何形状和参数、一次粉碎比，辊式磨粉机能够实现对物料的选择性粉碎。（4）粉碎过程稳定，便于控制。由于对辊表面上每一点的几何参数和运动参数均相同，整个粉碎区的工作条件一致，故而粉碎过程稳定，也便于控制并实现自动化生产。•（1）等速旋转的光辊•（2）差速旋转的光辊2、辊式磨粉机的型式•（3）差速旋转的齿辊文库专用64以挤压的方法粉碎物料或使物料挤压成片状。典型设备是轧麦片机、轧米片机等。•（1）等速旋转的光辊文库专用65文库专用66•以挤压和研磨的方法粉碎物料。•典型设备是面粉生产的心磨系统中使用的光辊磨粉机和巧克力精磨机等。•（2）差速旋转的光辊文库专用67•以剪切、挤压和研磨的方法粉碎物料。•典型设备是磨粉生产的皮磨、渣磨及尾磨系统中使用的齿辊磨粉机。•（3）差速旋转的齿辊（四）辊式磨粉机的使用与维护（1）要根据产品要求的不同粒度调整磨辊轧距。同时进入辊式磨粉机的物料粒度要控制在一定的范围内。（2）磨辊的转速应根据物料的性态来选择，被粉碎物料的粒度越大、硬度越大，则转速应越低。（3）工作时喂料门开启程度需能阻止一定大小的异物通过，同时严防金属和硬杂物进入磨辊之间，以免造成机器的损坏。文库专用69（4）手动磨粉机开机时要先给料后合闸，停机时要先松闸后断料。（5）磨辊的磨齿在长时间工作后会磨损变钝，降低磨粉效率，应将磨辊卸下重新拉丝，以保证磨粉机始终处于良好的工作状态。农用小型磨粉机文库专用71三、其他粉碎机简介是利用空气，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。（1）气流粉碎机文库专用75文库专用76气流粉碎机文库专用77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。（2）震动磨文库专用79文库专用80文库专用81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。（3）冷冻粉碎机文库专用82冷冻粉碎机第三节均质机（湿法粉碎）一、概述二、均质的原理三、均质机四、胶体磨010203Clickheretoaddyourtext.Clickheretoaddyourtext.一、概述对乳浊液、悬浮液进行边破碎边混合的过程叫均质。通常所采用的机械称为均质机和胶体磨。（一）定义•均质的目的在于既要获得均匀的混合物，又要使得产品的颗粒细微一致，不会产生离析。例：如液体乳制品加工中防止产品脂肪分离与利于消化和吸收。奶粉加工中利于后期雾化。冰淇淋加工获得组织均勺、质地细腻的产品。提高带肉混浊果蔬汁稳定性等。（二）目的010203Clickheretoaddyourtext.Clickheretoaddyourtext.二、均质的原理1、剪切在液体物料高速流动时，若突然遇到狭窄的缝隙，就会造成极大的速度梯度，产生大的剪切力，使物料破碎。2、冲击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气压时，液体开始沸腾并迅速汽化，产生大量气泡。液体离开均质阀时，压力又会增加，使气泡突然破灭，瞬间产生大量空穴。空穴会释放大量的能量，产生高频振动，使颗粒破碎。三种作用协同。不同类型的均质机工作原理各有侧重。文库专用92温度对均质的影响•均质温度对均质效果影响很大，物料均质时温度高，液体的饱和蒸气压也高，均质时容易形成空穴。所以，在均质前可将物料加热。•例如牛乳的均质温度一般为50-70℃，牛乳有效均质的最低温度。010203Clickheretoaddyourtext.Clickheretoaddyourtext.三、均质机（一）、高压均质机（二）、离心均质机（三）、超声波均质机均质机分类1、工作原理•料液高速通过均质阀缝隙。通过的缝隙为0.1mm时，液流的流速高达150～200m／s。•通过缝隙时，脂肪球被剪切为更细小的脂肪球微粒。•液料中存在着表面活性物质和卵磷脂和胆脂，它围绕在更细小的脂肪微粒外层，形成一种使这些微粒不再相互粘合的膜，从这里不断离开。（一）