3-粉碎机械和设备

第三章粉碎机械与设备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（食品粉碎）。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。根据所处理食品物料尺寸的不同，通常将粉碎分为破碎和粉磨。破碎：将大块物料处理成小块物料粉磨：将小块物料加工成为细粉的过程（1）破碎：大块物料处理成小块物料的过程。锤式破碎机粗碎：直径大于100mm中碎：30-100mm细碎：3-30mm（2）粉磨：将小物料加工成细粉的过程。粗磨：3-0.1mm细磨：0.1-0.03mm超细磨：小于0.03mm（3）超微粉碎：将全部物料粉碎到微米级的粒度。例如：胶体磨粉碎的目的•（1）有利于不同组分物料的均匀混合。混合物料所用的各种原料的粒度越小、越接近，混合的均匀度越高，效果越好。•（2）选择性破碎，以分别进行不同成分的利用、剔除或分离。例如玉米的脱胚、小麦的制粉、淀粉的制取等。•（3）破坏细胞壁结构，便于胞内产物排出，如淀粉和蛋白的提取。•（4）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。•超微粉碎•在功能性食品生产上，某些微量活性物质（如硒）的添加量很小，如果颗粒稍大，就可能带来毒副作用。这就需要非常有效的超微粉碎手段将之粉碎至足够细小的粒度，加上有效的混合操作才能保证它在食品中的均匀分布。•膳食纤维•一个重要的生理功能是通过促进排便，达到防治便秘与结肠癌的目的，功能的发挥与纤维的持水力、膨胀力有很大的相关关系，而持水力、膨胀力又与纤维的比表面积（粒度）有一定的关系；粒度越小比表面积越大，持水力与膨胀力就相应增大，这同样需要有效的超微粉碎手段。粉碎的方法•食品原料的粉碎方法主要有5种。（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。•对于大块的脆性物料，第一步粉碎常采用此法处理。•若被处理的物料是具有韧性和塑性的，经过挤压则会得到片状产品，如轧制麦片、米片等。（2）撞击•物料在瞬间受到外来的冲击力而被击碎。•撞击粉碎可以应用于多种食品物料，从较大块形原料的破碎到细微粉碎均可使用此法。（3）折断•物料在两个工作构件间承受弯曲应力而被折断。•此法多用于硬、脆性大的块状或条状物料的粉碎，如豆饼、玉米穗等的粉碎。（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。•此法主要用于小块物料或韧性物料的粉磨。（5）剪切•物料受到相对运动的两个工作构件端面的作用而被切断。•此法可粉碎韧性物料。破碎表面比较规则且易于控制粒度的大小。•适于一般果蔬、肉类的分切。•实际上，粉碎是一个复杂的过程，各种粉碎机械往往是采用两种或两种以上的方法对物料进行粉碎粉碎比•意义：衡量粉碎机的粉碎效果。•平均粉碎比公称粉碎比：允许的最大进料口尺寸与最大出料口尺寸之比。二者关系：由于实际粉碎时加入物料的最大尺寸总是小于最大进料口尺寸，所以粉碎机的平均粉碎比一般小于公称粉碎比。平均粉碎比＝（70%-90%）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。一般破碎机械的公称粉碎比为3-10,而粉磨机械则可达30-1000以上。粉碎操作粉碎工艺的操作主要包括两个方面：•（1）粉碎的级数•当工艺要求的粉碎比较大时，常采用多级粉碎，使每一级负担一定的粉碎比。•实验证明，粉碎比在4左右时操作效率最高，而粉磨时的粉碎比则需根据粉磨机械的性能来确定。多级粉碎的总粉碎比为：三级粉碎工艺•（2）粉碎流程•粉碎工艺的流程有开路粉碎和闭路粉碎两种。•开路粉碎流程:一次粉碎后卸出的物料全部作为制成品。•优点：方法简单。•缺点：成品粒度分布广，时间长，“过度粉碎”降低粉碎效率，增加功耗。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：成品粒度均匀，避免过度粉碎，生产效率高，功耗小。缺点：系统复杂，附属设备多，操作复杂。•粉碎机械的要求•1．经粉碎后的物料，颗粒大小要均匀；•2．已被粉碎的物料，要能立即从轧压部位排出；•3．尽可能实现操作自动化，例如能不断地自动卸料等；•4．可以调节和控制粉碎度；•5．维修方便，易损件更换简单；•6．设有安全装置，发生故障时能自动停车；•7．节能，即每单位产量所消耗的能源要尽最小。多级闭路粉碎流程小型玉米粉磨机农用小麦粉磨机第一节干法粉碎机械与设备•干法：进行粉碎作业时物料的含水量不超过4%。•一般是粗碎机械，为下一阶段细粉碎做准备。冲击式粉碎机•常用的冲击式粉碎机主要有锤片式和齿爪式两种，它们都是采用机械方法对原料以冲击方式进行粉碎。•被粉碎的原料有谷粒类、果蔬类、茎秆类、饼粕类和矿物类等，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。锤片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。（一）结构：粉碎室齿板转子锤片筛板风机沉降设备工作过程及结构型式常见的锤式粉碎机系统。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。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。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，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。•锤片在转子上的排列方式会影响转子的平衡、物料在粉碎室内的分布以及锤片磨损的均匀程度。•锤片工作应遵循以下原则：锤片的运动轨迹尽可能不重复。沿粉碎室工作宽度，锤片的运动轨迹分布均匀，物料不被推向一侧，有利于转子的动平衡。•锤片安装时要使转子轴线对称方向的锤片质量也处于对称状态，力求减小振动和噪声。锤式破碎机锤头筛板•筛板是锤式粉碎机的排料装置，一般用厚的优质钢板冲孔制成。•通常设在转子下半周的位置。为了提高粉碎机的排料能力，也可使筛板占整个粉碎室内周面积的3/4以上，或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。筛孔的形状通常是圆孔或长孔。筛孔的直径一般分为四个等级，小孔，中孔，粗孔，大孔以上。不同大小孔径的筛板筒式筛板锤式粉碎机的型式（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。1－进料斗；2－转子；3－锤片；4－筛板；5－出料口•1．切向进料式粉碎机•切向进料式粉碎机的特点是:•①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;•②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;•③耗能比较多，加工单位质量物料的能耗一般比较高。切向喂料式锤式粉碎机•2．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。该粉碎机的特点是，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。轴向进料式粉碎机轴向喂料式锤式粉碎机•3径向进料式粉碎机•其特点是粉碎室宽度大，筛片包角大，一般大于300°，常用于谷物粉碎。生产效率较高。径向喂料式锤式粉碎机锤式粉碎机的主要性能参数1、粉碎比锤式粉碎机有很高的粉碎比，单转子式粉碎机的粉碎比在10-15之间。由于产品粒度的大小主要取决于筛孔的大小，缩小筛孔可加大粉碎比，减小产品粒度。但会缩小粉碎机的性能。2、转子的转速锤式粉碎机的转速取决于锤片破碎时所需的动能。转速的大小与锤片的质量有关，质量越大，破坏能力越强，离心力也越大。单转子式粉碎机的圆周速度为40-50m/s,转子的转速为700-1300r/min.锤式粉碎机的使用与维护•（1）锤式粉碎机工作时，应先起动机器，再投入物料。切忌在满负荷时起动。•（2）进入锤式粉碎机的物料，应通过电磁离析器去除金属杂质，以免损坏机件。•（3）要根据产品的粒度选择筛板，筛板与锤片之间的间隙要根据物料性质加以调整。我国设计的粉碎机推荐锤筛间隙为：谷物4-8mm,通用型12mm。•（4）筛板和锤片工作时会因强大冲击力及磨损而损坏，要经常检查，随时更换。筛板的寿命不应以筛面破损为准，应视筛孔边缘的磨损程度而定。•（5）锤式粉碎机对湿度大的物料粉碎效果较差，故进入机器的物料湿度不要大于15%。•（6）停机前，应先停止进料，待机内物料基本排空后再停机。图5—4爪式粉碎机1．进料斗2．流量调节板3．入料口4．定齿盘5．筛网6．出粉管7、主轴8．带轮9．动齿盘10．起吊环齿爪式粉碎机滚碎机•又称滚筒轧碎机。中碎和细碎的一种设备。利用一个带齿或不带齿的滚筒与轧板将其间物块借挤压和剪力作用而使之粉碎，或利用两个滚筒互相作相反方向的转动而将其间物块粉碎。前者称单滚筒轧碎机，后者称双滚筒轧碎机。辊式磨粉机•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。•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。辊式磨粉机的基本结构和工作过程•结构组成：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。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。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5个辊前三个是光辊后两个是齿辊•（1）等速旋转的光辊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。•（2）差速旋转的光辊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。•（3）差速旋转的齿辊以剪切、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。不同类型的辊轴轧距调节•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。•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；•当磨粉机负载时，两辊间隙应回到调定的轧距，称为合闸。•一般辊式磨粉机要求松、合闸和喂料机构的操作联动；有物料时，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。当磨粉机停车时，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。