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1、了解物料破碎度的测定和表示方法 掌握常见切割和粉碎原理及主要机械类型应用特点 掌握切割和粉碎机械主要类型及其性能特点 掌握常见切割和粉碎机械作业构件的基本结构及其应用特点 了解提高切割质量和粉碎机械效率的途径,第四章切割和粉碎机械,4.1 概述4.1.1 目的 4.1.2 基本方法及适用性4.1.3 常见食品物料尺度的表示及其测定方法4.2 切割机械4.2.1 切割原理4.2.2 切割器的基本类型与刀片性能分析4.2.3 生产中常见刀片结构形式4.2.4 典型切割机械,4.3 粉碎机械4.3.1 粉碎理论与工艺4.3.2 冲击式粉碎机4.3.3 研磨式粉碎机,4.1概述,4.1.1 目的 切割
2、与粉碎的目的:(a)改善原料加工性能,便于后续加工;(b)破坏细胞壁结构,便于胞内物溶出;(c)增大比表面积,扩大食物与消化液接触面积,提高食物消化吸收率;(d)选择性破碎,便于不同成分利用,剔除或分离;(e)改善产品感官质量;(f)便于充填,包装.,4.1概述,4.1.2基本方法及适用性 基本方法:挤压,剪切,冲击,研磨,劈裂,折断,锯切等.,4.1.3.1 食品物料尺度表示方法 块状产品:三维尺寸(长宽高):片状产品:厚度;粉料:目数英制定义每平方英寸筛面上筛孔数量,公制定义每30mm筛面上具有筛孔数量;浆料类:过网规格(目数);茎秆,叶类碎段为碎段长度.,4.1概述,4.1.3.2粉料测
3、定方法 粉料测定方法:a.显微镜法;b.筛分法;c.沉降法;d.透过法;e.吸附法;f.激光衍射法.,显微镜法,筛分法,沉降法,透过法,吸附法,激光衍射粒度测定仪器,切割机械是通过对物料进行机械剪切,从而得到所需形状和尺寸的产品,可应用于加工工艺不同工序.,锯割机械,锷式破碎机,圆锥破碎机械,粉碎机械,球磨机,锤片式粉碎机,齿爪式粉碎机,4.2 切割机械,4.2.1切割原理4.2.1.1 砍切,滑切与斜切 切割时,在切割平面内切割方向上刀片与物料相对运动,完成切入直至切断.,4.2 切割机械,4.2.1.1 砍切,滑切与斜切 动刀片刃口某点与物料间相对运动在切割平面上的分速度与其在刃口于该点处
4、平面上投影间夹角称为滑切角.tg=vt/vn,tgtg称为滑切系数,它取决于动刀片自身刃口形状,动刀片安装位置及切割过程中物料在切割平面上的运动.,4.2 切割机械,a.砍切:=0时的切割形式称为砍切,切割阻力大,切割过程中物料变形较大,物料汁液流失较多.,4.2 切割机械,b.斜切:当0(:刀片与物料间磨擦角)时,tg=costg,:刀片结构刃角,即刃口法平面与两平面形成的交线间夹角,而:刀片实际切割工作刃角,较省力,常用斜置刃口逐渐完成对于整个切割断面切割而形成斜切.,4.2 切割机械,c.滑切:当时,呈滑动切割,呈锯切割,切割过程中物料变形小,所得片状物料厚度均匀,失水少.该切割器在切割
5、过程中滑切作用的大小,滑切系数越大,滑切作用越越强,切割越省力.,4.2 切割机械,4.2.1.2 钳住条件 钳住角动刀片刃口切割点处刃口线与定刀片刃口线间的夹角,与刀片位置有关.改善钳住性能采用适当的动刀刃口线形状,动刀刃口结构及动定刀配置.,4.2 切割机械,4.2.2 切割器基本类型与刀片性能分析4.2.2.1 按切割方式分 有支撑切割器和无支撑切割器两种.,4.2 切割机械,4.2.2切割器基本类型与刀片性能分析4.2.2.1按切割方式分 支撑切割器:切割点附近有支撑面,切割物料起阻止物料沿刀片刃口运动方向移动作用;,4.2 切割机械,4.2.2 切割器基本类型与刀片性能分析4.2.2
6、.1按切割方式分 无支撑切割器指物料被切割时,物料自身惯性和变形力阻止其沿切割方向移动,它只包含有一个动刀,而无定刀.用于要求不高的场合.,4.2 切割机械,4.2.2.2 按结构形式分 切割器:盘刀式,滚刀式和组合式三种形式.a.盘刀式切割器:直刃口,凸刃口和凹刃口.b.滚刀式切割器:直刃口,螺旋刃口和组合刀式等.,4.2 切割机械,4.2 切割机械,4.2.3 常见刀片结构形式 切割坚硬和脆性物料,用两侧有磨刃斜面锯齿圆盘刀;切割塑性和非纤维性物料,用光滑刃口圆盘刀.,4.2 切割机械,4.2.3 常见刀片结构形式 圆锥形切刀刚度好,切割面积大,用于切割脆性物料;梳齿刀刃口,切下产品呈长条
7、状;波浪形鱼鳞刃口刀切下的产品断面半圆形,完好无损;带锯齿刀用于切割塑性和韧性较强物料,如用于切割枕形面包的切片.,4.2 切割机械,4.2.4 典型切割机械4.2.4.1 切段机械 用于将细长形物料切割成有一定长度碎段的机械.这种机械要稳定喂料,并保持切割过程中能够稳定地压紧物料,使得碎段长度均匀一致,产品断口整齐。,多功能切菜机,切碎后的产品,4.2 切割机械,高效多功能切菜机:定长切割机械.主切割器:由切片(段)刀片,切丝刀片和切条刀片构成复合型盘刀式切割器,完成各种细长形和块状蔬菜切片,切条和切丝作业.副切割器为双圆盘刀组,用于完成肉块等柔软物料切片.,切菜机刀具,切菜机,4.2 切割
8、机械,主切割器系统,主轴上配置有三种切割刀片,分别切片,切条和切丝刀片.主轴的旋转在喂入口处对物料进行切割.,4.2 切割机械,切(段)片刀片直刃口盘刀;切丝刀与切片刀联合完成切丝,切片刀切割时,切丝刀对物料沿垂直切片方向划切,切丝刀片切割时,物料呈丝状被割下,三种刀片安装在主轴上,根据所切割产品需要,通过快速连接机构将不同刀片完成切割.,4.2 切割机械,喂入机构:喂入皮带和浮动皮带压紧机构.物料被夹持于喂入皮带和浮动皮带压紧机构间被喂入切割器完成切割.浮动压紧机构由拉力弹簧控制,保持作业中物料有效压紧,实现物料进给和切割.,4.2 切割机械,电动机动力由皮带调速机构分流,一路由蜗轮蜗杆减速
9、器,齿轮调速器和双万向节轴传入喂入皮带,由同步链传动至浮动皮带压紧机构.,4.2 切割机械,电动机动力由皮带调速器分流,另一路由离合器传至主切割器主轴,经微调手轮调整传入喂入机构皮带轮及主轴皮带轮直径,改变喂入机构与切割器主轴间速度关系.,4.2 切割机械,无级调整切割产品厚度或长度:由调节喂入机构前方齿轮调速器可有级(两层)调节碎段长度,即粗调.主切割器前方离合器用于临时切断主轴动力.,4.2 切割机械,副切割器由皮带传动,牙嵌式离合器将电动机动力传入圆盘刀组,两组圆盘刀等相向转动,切制出的刀片由档梳强制卸出.,4.2 切割机械,4.2 切割机械,切菜机,多用切菜机,4.2 切割机械,切丝机
10、,切菜机,4.2 切割机械,4.2.4.2 切片机械 切片机械:指将物料切割成厚度均一片状产品的机械.切片机需通过喂入机构沿切片厚度方向稳定的定量进给,再由切割器完成切割.,切片机,4.2 切割机械,4.2.4.2 切片机械 a.离心式切片机:有立式和卧式两种结构.通用型离心式切片机主要由圆锥形机壳,回转叶轮和安装在机壳内壁定刀片组成.,切片机,4.2 切割机械,立式结构:机壳及回转叶轮的 轴线与水平面垂直,原料经料斗进入切片室,高速旋转的回转叶轮绕机壳内壁转动,离心力和叶片驱动作用压紧于机壳内壁,被内侧定刀片切成一定形状和厚度的片状,再由缝隙排出.,4.2 切割机械,回转叶轮的叶片呈后倾结构
11、,物料经离心力和叶片压力作用贴紧机壳内壁,避免叶轮外缘线速度过高引起产品折断.刃口沿机壳母线平行方向或相交固定于筒壁,并伸入机壳内壁内侧,滚刀式切割器.刀片间隙为刃口与机壳内壁在半径上的距离,该间隙可由调节刀片刃口伸入量调整.刃口形状规格由切片而定.可切出平片,纹波片,V形丝等.,4.2 切割机械,这种切片机械结构简单,生产能力较大,具有良好的通用性,适用于苹果,土豆,萝卜.,切片机,4.2 切割机械,b.蘑菇定向切片机:蘑菇呈伞状,由菇盖和菇柄组成.蘑菇定向切片机由定向供料装置,切割装置和卸料装置等构成.,蘑菇定向切片机,4.2 切割机械,切割装置:一组旋转按一定间距组装的圆盘刀和橡胶垫辊,
12、圆盘刀可按切割厚度调节,在切割处淋水用于降低切割过程中磨擦阻力.卸料装置:包括挡梳板,安装于圆盘刀之间,固定不动.,4.2 切割机械,定向供料装置:曲柄连杆机构,料斗,滑槽,供水管等.滑槽横截面为弧形,其曲率半径菇盖半径,整体呈下倾布置.供水管供水可减少蘑菇在滑槽内滑动阻力.,4.2 切割机械,蘑菇送入料斗,由压板控制蘑菇单层排列定量进入滑槽,曲柄连杆机构使滑槽轻微振动.供水管连续向滑槽供水.蘑菇重心靠近盖一端,滑槽和水流等使蘑菇呈菇盖朝下稳定向下滑动,定向进入圆盘刀组,被定向切割成数片,再由卸料装置从刀片间取出,并将正片和边片分开,从出料斗排出.,4.2 切割机械,切片机圆盘刃口锋利,滑切作
13、用强,切割时正压力小,物料不易破碎;切片厚度均匀,断面质量好.,4.2 切割机械,c.圆盘刀片式肉用切片机:由圆盘刀,支撑托板,夹持装置,非对称往复机构构成.,羊肉切片机,圆盘刀,4.2 切割机械,碟形圆盘刀片由电动机驱动高速旋转,中心圆低于刃口平面.刀片上方由机架固定有导向圆盘,用于防止物料切割断面与刀盘间的磨擦.在新型盘刀式肉用切片机上,采用滑切性能优良螺线形盘刀完成切割.,4.2 切割机械,用步进电机驱动进给机构,由计算机控制,对于-4的非冻结肉料或火腿等熟肉制品的切片,其厚度在030mm连续可调,切片能力为150片/min.,4.2 切割机械,d.面包切片机:由进料斗,锯齿刀片,导轮,
14、刀片驱动辊,传动系统,机架等组成.,切片面包,4.2 切割机械,上下两刀片驱动辊上交叉缠绕若干条带锯齿刀片,每个刀片被两对导轮夹持着扭转90,刀片刃口均朝向进料口,每条刀片有两个刃口,两刃口与面包片间磨擦方向相反,不影响面包稳定进给.当面包由进料斗横向进入,可一次完成切割.切片厚度由刀片及导轮间距来实现.,4.2 切割机械,4.2.4.3 切丁机械 指被切成正立方体形状果蔬,肉等.a.切丁机由切片,切条和切丁三个装置构成.,4.2 切割机械,切片装置:离心式切片机构有:回转叶轮和定刀片.切条装置:横切刀驱动装置内设有平行四杆机构,控制切刀在整个工作中同一方向,保证两断面间垂直,刀架转速确定着切
15、条宽度.切丁圆盘刀组中圆盘刀片按一定间隔装在转轴上,刀片间隔决定着丁长度.,4.2 切割机械,工作原理:原料经喂料斗进入切片室,回转叶片使原料靠紧机壳内表面,并被切成片料.片料经机壳顶部出口由定刀刃口向外移动.片料厚度取决于定刀刃和机壳内壁距离,调整定刀伸入切片室深度,可调整定刀刃口和机壳内壁间距离,可调整片料厚度.片料伸出切片室机壳,被横切刀切成条料,再被纵向圆盘刀,切成立方体或长方体,由梳状卸料板卸出.,4.2 切割机械,b.肉用切丁机 Treif肉用切丁机:进料槽,盖板和推料杆构成,进料槽与盖板可形成封闭筒状结构,可一次完成肉块切丁.,4.2 切割机械,方形进料口,有往复运动的纵向和横向
16、刀栅.刀栅由刀架和刀片构成.选择不同刀片及间距挂在接刀架上,刀架由曲柄驱动.刀片设置有刀片限位架,端面设有纵横向刀槽,刀片在刀槽内滑动.切断盘刀具呈凸刃口结构,可避免切断过程中肉块变形而造成产品切断面不齐.切割构件是快速拆装结构.肉块由活塞稳定强制喂料,先由纵横刀栅切成条束,再由切断刀片切出肉丁.,4.2 切割机械,4.2.4.4 切碎机械 切碎机械:指通过切割获得基本组织结构未被破坏碎的块产品的机械,只对统计尺寸规格有一定要求,无严格几何形状要求.,水果破碎机,4.2 切割机械,4.2.4.4 切碎机械 A.水果破碎机:鱼鳞孔刀式,齿刀式和齿辊式等结构形式.,水果破碎机,4.2 切割机械,(
17、a)鱼鳞孔刀式破碎机:立式水果破碎机:由破碎刀筒,驱动叶轮,排料口和机罩构成.破碎刀筒用薄不锈钢板制成,筒壁上冲制有鱼鳞孔,形成孔刀,筒内为破碎室;驱动圆盘上表面设有辐射状凸起,其主轴为铅垂方向布置,由电机直接驱动.,4.2 切割机械,工作原理:物料由料斗喂入破碎室,由驱动圆盘驱动做圆周运动.由离心力作用而压紧于固定的刀筒内壁上,进行切割并折断,破碎的物料穿过鱼鳞刀孔眼,在刀筒外侧经排料口排出.孔刀均匀一致,碎块粒度均匀;刀筒为薄壁形结构,易变形,不耐冲击,寿命短:排料有死角;生产能力低;用于苹果,梨的破碎.,4.2 切割机械,(b)齿刀式破碎机:多为卧式结构,由筛圈,齿刀,喂料螺旋,打板,破
18、碎室活门等构成.,4.2 切割机械,不锈钢筛圈置于机壳内部,筛圈壁下270处开有轴向排料孔和固定刀片槽,筛圈内为破碎室.不锈钢矩形齿形刀片两侧长边顺序开有三角形刀齿,刀齿规格由碎块粒度而定,刀片以对称结构固定于筛圈壁长槽内,长槽限制刀片径向移动,端面限制刀片轴向移动,刀片磨损后可翻转使用.,4.2 切割机械,喂料螺旋与打板装于同一转轴上,其前端位于进料口,后端伸入到破碎室.打板固定于螺旋轴末端,强制驱动物料沿筛圈内壁表面周向移动.破碎室活门可方便打开破碎室,进行检修,更换刀片.,4.2 切割机械,工作原理:物料从喂料口由螺旋强制推进破碎室,由螺旋及打板驱动压紧筛圈内壁做圆周运动,受内壁上固定齿
19、条刀刮剥,折成碎块,再由筛圈上的长孔排出,经机壳收集到其下方的料斗内.破碎机齿条刀片一致,碎块均匀;齿条刀片刚度好,耐冲击,寿命长;物料强制喂入,破碎,排料能力强,生产率高,适于大型果汁厂使用.,4.2 切割机械,b.绞肉机:将肉料切制成保持原有组织结构细小肉粒机械,即为绞肉机.,4.2 切割机械,绞肉机由进料斗,喂料螺杆,螺套及十字绞刀,孔板等构成.进料斗为梯形或U型结构,喂料螺杆为变螺距结构,将肉料逐渐压入刀孔,螺套内有防止肉类随螺杆同速转动螺旋形膛线,有些机型膛线是可拆卸的分体结构.,孔板厚1012mm,其上面分布有一定直径的轴向圆孔作定刀,切割时固定不动.大中型绞肉机安装有一把绞刀和两
20、个孔板,其中一个为预切孔板,另一个为细孔板,分别于两孔板结合部进行切割.细切孔板孔径810mm,用于脂肪绞碎或瘦肉粗绞碎,孔径35mm孔板,用于细绞碎.孔板孔型是简易轴向圆柱孔或圆锥孔,进口端孔径小,通过性能好.,4.2 切割机械,4.2 切割机械,绞刀用工具钢制造,呈十字形,呈刚度和强度较高辐轮结构,随螺杆一同转动,是动钝刀,刃角大,刃口为光刃.绞刀前倾直刃口或凹刃口.绞刀结构有整体结构和组合结构两种,组合结构切割刀片安装在十字刀架上,可拆换刀片,切刀与孔板间依靠锁紧螺母压紧完成切割.,4.2 切割机械,绞肉时,将小块肉料放入进料斗,料斗底部螺旋螺杆将肉料向前挤压,通过预切孔板,被十字切刀切
21、成小块,螺杆继续进给肉料,部分挤进细切孔板被十字切刀切断,被后续肉料挤压经孔道排出机外.,4.2 切割机械,大块肉需预切,以便于喂入及切割.切刀应定期刃磨,保证锋利.整个切割过程,应保证切碎,而非磨碎.新型绞肉机孔板孔径更小,达1.2 mm,以满足更细配料要求.,4.2 切割机械,丹麦富金公司E系列乳化机,由多组十字切刀与孔板由粗而细串联而成,用双切割结构,具有强烈的挤压通过能力.有硬质成分(软骨,骨粒)分离装置,用于剔除肉块中软骨,肌腱,细切刀端面上开有斜向导槽,能使硬质成分产生滑动而肉块不滑移,轴心部装有中央骨粒排出管.,4.2 切割机械,切割时,肉骨粒等硬质成分沿细切刀端面导槽导入中央骨
22、粒排出管排出机外.为避免肉绞碎切割过程中过度挤压而使其组织结构破坏,采用斜孔结构(周向倾斜)孔板,可使肉块在旋转切刀推动下进入刀孔的阻力最小,同时孔刃的刃角小,降低了切割阻力.内置冷却装置,即绞肉机进料斗和螺套外围设置制冷蒸发器,吸收绞肉中产生的热,整个绞肉过程低温下进行,避免高温变质.,4.2 切割机械,绞肉机,绞肉机,4.2 切割机械,拌馅机,绞肉机,4.2 切割机械,4.2 切割机械,4.2.4.5 打浆机械 a.果蔬打浆机:用于将质地松弛多汁的果蔬原料破碎成浆状产品,由进料斗,破碎桨叶,筛筒,打板,机壳等构成.,单道打浆机,双道打浆机,单道打浆机原理图,4.2 切割机械,破碎桨叶装于物
23、料进口处,与打板同轴,用于预破碎.筛筒用0.351.2mm不锈钢板制成,上面冲制0.61.2mm圆孔,具有较好剪切作用和通过性能.打板通过辐板固定在主轴上,打板上衬有无毒橡胶刮板,在主轴上呈螺旋线安装,与轴线有一1.52的导程角,也可根据情况调整,打板与筒壁间的间隙14mm.,4.2 切割机械,工作原理:果蔬由喂入口进入,被破碎桨叶初破碎,再由打板进一步破碎,沿轴向移动,在筛筒内壁表面,由打板直接推动,一边在沿筛筒内表面移动而被孔刃破碎,一边沿筛筒轴线方向前移,其合格物料将通过筛孔,果渣从筛筒尾端出口排出.,4.2 切割机械,更换筛筒可实现孔径调整;主轴用无级调速,转速越高,浆料粒度越细,转速
24、600rpm;打板导程角调整需根据原料状况和残渣质量.含汁率高的原料不易压入筛孔易滑过筛孔,宜用较小值.板筒间隙,含汁率高时宜小些,3mm.调节时观察废渣状况,废渣中汁液含量应少.,4.2 切割机械,生产能力要求高或粒度细,可用多台打桨机联用,或选用多道打浆机.筛筒组合有串联和并联.串联即多台打浆机筛筒孔径逐渐变小(1.1mm0.8mm0.6mm),前一级浆料为后一级的原料,打浆效率高,比单道打浆机效率高2.53倍.,双道打浆机,4.2 切割机械,并联:各级筛筒孔径相同,前一级果渣为下一级的原料,流量逐渐由大变小,采用由大变小的生产能力的打浆机组合,结构布置方便,整体紧凑,但效率较低,适于浆料
25、粒度要求不同的打浆作业.,双道打浆机,4.2 切割机械,b.刨丝机:锉磨机,用于鲜薯破碎生产淀粉.利用高速旋转齿刃对鲜薯刨削而破碎的机械.,鲜薯刨丝机,鲜薯刨丝机,4.2 切割机械,转鼓结构:表面装有多齿条,齿厚0.8,齿高2,齿宽25,齿密度8齿/.齿条被分割楔块固定在转鼓上,锯齿高出楔块1.52 转鼓直径654mm,转速1450rpm,外圆线速度50m/s.,4.2 切割机械,转鼓结构:机壳侧面装有压紧齿刀,由螺栓调节与转鼓的距离,以调整破碎程度,机壳下方有长孔不锈钢筛片,以保证物料破碎时通过.,4.2 切割机械,工作时,电机带动镶有齿条转鼓转动.鲜薯从料斗进入,齿刀与转鼓锉擦预破碎,再由
26、高速转鼓刨削,薯块破碎成糊浆,通过筛孔排出机外.留在筛片内侧的大碎块被继续破碎直到穿过筛孔.淀粉游离率达95%.,4.2 切割机械,4.2.4.6 斩拌机 斩拌机是将原料肉切割剁碎成肉糜,并将剁碎的肉料与各种辅料混合,使之达到工艺要求.是加工灌肠的关键设备,有真空斩拌机和非真空斩拌机两种.,真空斩拌机,普通斩拌机,4.2 切割机械,普通斩拌机:由旋转料盘,剁刀机构,出料刮板,出料器(减速电机和出料盘),剁刀护盖等构成.,4.2 切割机械,旋转料盘,旋转剁刀和出料盘等由电动机驱动.旋转料盘呈环形凹槽结构,电动机通过皮带,蜗轮减速器和棘轮机构,单向离合器单轴驱动.旋转剁刀固定支撑,刀片数量36片,
27、按一定规律组装,相邻两刀片安装相位差180.,4.2 切割机械,出料器可上下左右摆动,斩料时出料盘向上抬起;出料时,放下摆进料盘凹槽内,将斩拌完毕肉糜旋出至其他容器加工.需斩拌的物料盛在料盘内,随料盘旋转,肉料受到高速旋转剁刀的斩剁和搅拌,斩拌完成后,放上出料器,随着料盘和出料器的旋转,肉糜产品被卸出料盘.,4.2 切割机械,真空斩拌机:设置有密封罩,盖封后与下部机体密封,旋转料盘和剁刀真空斩拌,避免空气进入肉糜氧化脂肪,保证产品风味;可释放出更多盐溶性蛋白质,乳化效果佳;减少产品中细菌数量,延长产品贮藏期,稳定肌红蛋白质颜色和产品色泽,保证肉糜结构致密,避免产品存在气孔.,真空斩拌机,4.2
28、 切割机械,斩拌机切割作业特点:环形料槽旋转料盘能循环连续切割,料盘转速约520rpm;切割速度约20004000rpm.以肉类物料粘滞性提供切割所必需支撑,各刀片组装顺序有利于利用物料粘滞性,剁刀为曲线形凸刃口,或折线形凸刃口便于制造和刃磨.,ZB80A/80B斩拌机,4.2 切割机械,4.3 粉碎机械,4.3.1 粉碎理论与工艺4.3.1.1 粉碎理论模型 粉碎是通过输入能量使物料比表面积增大的过程,能量消耗使表面积增大,颗粒变形,磨擦,组织结构变化等,不同的原料,不同的粉碎作用,输入不同的能量,粉碎程度不同,粉碎粒度受:原料性质和粉碎设备结构与操作参数的影响.,4.3 粉碎机械,4.3.
29、1 粉碎理论与工艺4.3.1.1 粉碎理论模型 粉碎破坏模型:体积粉碎,表面粉碎和均一粉碎模型.,4.3 粉碎机械,a.体积粉碎模型:物料初始粉碎时整个颗粒全面破坏,生成大多数粒度较大中间颗粒,随即中间颗粒又被粉碎成细小颗粒,粉碎能耗与体积变化成正比.适用于脆性物料的粉碎.,4.3 粉碎机械,b.表面粉碎模型:物料粉碎过程是从外层破碎,所需能量与粉碎后表面积成正比.适用于各种物料微粉碎和超微粉碎,为研磨和低强度冲击粉碎.,4.3 粉碎机械,c.均一粉碎模型:粉碎中输入至物料颗粒能量直接传递到颗粒各个部分,颗粒被直接粉碎成均匀细小状,粉碎能耗与物料内产生裂纹长度成正比.适用于低强度脆性物料强力冲
30、击粉碎.,4.3 粉碎机械,4.3.1.2 粉碎操作工艺 a.自由滞塞粉碎工艺 自由粉碎:物料在重力作用下落入粉碎室,经短暂简单粉碎后直接排出.不会产生过度粉碎,能耗低,粒度分布带宽,适用于成品粒度要求不高或粉碎机外分选成品场合.,4.3 粉碎机械,4.3.1.2 粉碎操作工艺 a.自由滞塞粉碎工艺 滞塞粉碎:指粉碎室出口处设置有筛网等拦截物,限制物料卸出,物料喂入后,将滞留于粉碎室内粉碎,只有粒径小于筛孔碎颗粒才能穿过筛孔,作为成品排出,大颗粒滞留在粉碎室内继续粉碎.易出现过度粉碎,常用于粒度要求不高的粗,中粉碎.,4.3 粉碎机械,b.开路与闭路粉碎工艺:开路粉碎工艺:整个粉碎及成品粒度控
31、制均由粉碎机完成,不配置专门控制成品粒度的设备,物料进入粉碎机,粉碎后不经粒度分选全部作为产品卸出.物料在粉碎区停留及受到粉碎作用时间及强度不同,产品粒度分布宽;,4.3 粉碎机械,b.开路与闭路粉碎工艺:闭路粉碎工艺:设置分选装置,用于控制成品粒度,粉碎物料经粒度分选装置分选,符合要求的粒度作为成品卸出,粗粒返回再次粉碎.适用于粒度要求均匀或能耗高的微粉碎及超微粉碎.,4.3 粉碎机械,c.干法与湿法粉碎工艺:干法粉碎:物料粉碎过程中始终呈干燥松散状态,所得成品为干燥粉体.湿法粉碎:原料悬浮于液态载体(水)中进行粉碎.适用于超微粉碎或粉碎后需用溶剂浸出或直接制浆的场合.,4.3 粉碎机械,4
32、.3.1.3 粉碎机分类 按成品粒度分:普通粉碎机(成品粒度80目),微粉碎机(80%成品粒度80目)和超微粉碎机(成品平均粒度200目).按粉碎作用形式:冲击式粉碎机,研磨式粉碎机等.,4.3 粉碎机械,4.3.2 冲击式粉碎机4.3.2.1 冲击式粉碎原理及其应用 物料颗粒高速运动,受到冲击,其内部产生的最大正应力大于其强度而发生破碎.,4.3 粉碎机械,4.3.2 冲击式粉碎机4.3.2.1 冲击式粉碎原理及其应用 质量为m1和m2的弹性模量分别为E1和E2,泊松比(物体由拉,压力作用内部产生横向应变/纵向应变)为1和2的两个物体,以相对速度v,在曲面的曲率半径r1,r2处发生碰撞,物体
33、内部产生最大正应力max为:,4.3 粉碎机械,为获得较大正应力:1)两物体质量应尽量大,常用较重锤片以获得较好破碎效果.2)两物体撞击点处曲面曲率半径ri应尽量小,常用较薄或较多锐角锤片,有利于提高粉碎效果,有些锤片通过制造工艺保持较长使用过程中锤片工作面具有锐角.,4.3 粉碎机械,为获得较大正应力:3)粉碎机锤片需有足够高运动速度v,物料以低速度喂入,通过粉碎室时始终保持较大相对速度,以保持有效打击破碎,通过采用不同结构避免粉碎室内物料沿锤片运动方向的环流运动速度过快.实际使用的锤片末端线速度为8090m/s.,4.3 粉碎机械,4)对较脆(i较小,Ei较大)物料,更易冲击粉碎,原料经干
34、燥或冷冻后有较大的脆性,可获得较好的破碎效果,常温下韧性大的物料可用冷冻粉碎,再进一步粉碎.冲击式粉碎机内所发生的粉碎均为复合粉碎过程.,4.3 粉碎机械,冲击式粉碎机:机械冲击式和气流粉碎式两种.,机械冲击式粉碎机,气流粉碎式粉碎机,4.3 粉碎机械,4.3.2.2常见机械冲击式粉碎机 机械冲击式粉碎机高速运动机械部件(如锤片,棒槌)对物料颗粒撞击,使之破碎.粉碎时有强烈的冲击,搓擦和剪切作用.,锤片式粉碎机,微粉碎机,叶轮式粉碎机,4.3 粉碎机械,4.3.2.2常见机械冲击式粉碎机 机械冲击式粉碎机:锤片式粉碎机,叶轮式微粉碎机等.,锤片式粉碎机,微粉碎机,叶轮式粉碎机,4.3 粉碎机械
35、,a.锤片式粉碎机:由进料口,转子辐板,锤片,筛片及出料口等构成.圆形或方形辐板,转轴及锤片构成粉碎机转子.,4.3 粉碎机械,a.锤片式粉碎机:辐板与转轴固定连接,锤片轨迹不重复或少重复,主轴受到的动载荷对称均匀,锤片磨损均匀,锤片按一定排列规律通过若干个销轴铰接于转子辐板上,锤片之间由隔套隔开.设备未运转时,锤片受重力作用呈下垂状态;运转时,锤片因离心力作用呈辐射状态.,4.3 粉碎机械,工作原理:原料从喂料口进入粉碎室,受到高速回转锤片及构件冲击和在筛片内壁的搓擦,摩擦等而破碎,脆质物料靠高速打击,纤维性物料靠搓擦作用粉碎,粉碎后,小于筛孔的粉粒通过筛孔排至出料装置,大于筛孔的颗粒留在粉
36、碎室内粉碎.直至通过筛孔.,4.3 粉碎机械,锤片和筛片:锤片式粉碎机主要工作构件.筛片冲制圆孔形,部分粗粉碎机型冲制成长孔形,固定于转子外围,形成封闭的粉碎室,筛面与锤片顶端有一定间隙,筛片所对应的圆心角为筛包角.筛孔直径取决于产品粒度,对产品粒度,产量及能耗影响极大.,4.3 粉碎机械,锤片和筛片:粉碎时,筛孔直径只限制最大排料粒径,多数成品颗粒远小于孔径,选用时需视具体要求而定.粉碎产品粒度要求较小时,常用出口设置产品分选设备形成闭路粉碎工艺.,4.3 粉碎机械,筛片包围形式,常见的为同心圆,便于在粉碎室内形成随转子旋转的环流层,需粉碎的大颗粒靠近筛面,待排出的细小颗粒远离筛面,造成过度
37、粉碎,粉碎效率低.偏心圆和水滴形筛包围有助于破坏这种环流层,提高粉碎效率.,4.3 粉碎机械,锤片式粉碎机:卧式和立式两种.按进料方向:切向喂入式,轴向喂入式和径向喂入式三种结构类型.,4.3 粉碎机械,(a)切向喂入式:物料由切线方向进入粉碎室.筛片安装于粉碎室下半部分呈180,粉碎室上部安装有齿板,筛理面积大,粉碎效率高.,4.3 粉碎机械,(a)切向喂入式:物料由切线方向进入粉碎室.物料由主轴一端进入或由气流吸入粉碎室,粉碎后的物料通过筛孔下落.依靠转子内安装的叶片转动产生负压气流吸入物料,喂入口小,适宜于粒状物料,可设置于高处让粉料直接落入粉料仓.结构对称,转子可正反两个方向作业.,4
38、.3 粉碎机械,(b)轴向喂入式:喂入口设置于转子主轴一侧,沿轴向喂料,筛片包角360,构成圆形或水滴形环筛,粉碎室宽度小,筛理面积大,粉碎效率高.,4.3 粉碎机械,(b)轴向喂入式:物料由主轴一端进入或由气流吸入粉碎室,粉碎后物料通过筛孔下落.采用气流吸入可依靠转子内安装的叶片转动产生负压气流,所使用的喂入口小,适用于与切向喂料式相同.这种喂入形式多见于小型粉碎机.,4.3 粉碎机械,(c)径向喂入:物料由粉碎室正上方进入,粉碎室宽,筛片包围约360,筛理面积大,结构对称,生产能力强.可自重进料,常设置于待粉碎仓下方.,4.3 粉碎机械,(c)径向喂入:可两个方向转动,减少锤片安装方向的更
39、换次数,用于散粒物料粉碎,常见于大,中型粉碎机,使用时需要配置卸料装置.为提高粉碎效率和卸料速度,在配置机组时,卸料端需配置排气装置卸除转子产生风压.,4.3 粉碎机械,(d)立式粉碎机:大型粉碎机,沿转子外圆设置多个轴向进料口.有四个变频控制喂料器.四个流量可调进料口,四个分料口,四个粉碎区,下方设置四个出料口,破碎后的粒料直接排出粉碎机,各出料口均配有筛面.,4.3 粉碎机械,(d)立式粉碎机:物料在粉碎室内停留时间短,物料颗粒受锤片打击次数少,不会或少产生过度粉碎,粒径分布窄,大部分粉料粒径接近中径,保留原料自身组织结构,细粉少.若用2.5筛孔,传统卧式锤片粉碎机粉碎料中有33%颗粒0.
40、4,立式锤片粉碎机只有15%.,4.3 粉碎机械,物料在重力及转子作用下,通过粉碎室,过度粉碎少,锤片与物料间磨擦较少,能耗低,粉碎效率高,与传统卧式锤片粉碎机相比,可降低能耗25%.物料在粉碎室停留时间短,温升小,使得水分损失少,减少了“粉碎干缩”.,4.3 粉碎机械,b.齿爪式粉碎机:由喂料斗,定齿盘,动齿盘,环形筛片等构成.主要工作构件:定,动齿盘,由内外不同弧上刚性安装布置的圆形或扁矩形磨齿.,4.3 粉碎机械,b.齿爪式粉碎机:物料由定齿盘中心孔轴向喂入,动齿盘磨齿沿定齿盘磨齿所在圆弧的间隔内运动,物料颗粒进入粉碎室,受到动,定磨齿打击,齿间剪切及齿与筛片间搓擦而粉碎.,齿爪式粉碎机
41、粉碎作用强度高,产品粒度小且均匀,适用于谷物粉碎,噪音较大,物料温升高,产品中含铁量大.因磨齿与磨盘间为刚性连接,过载能力差,使用时须对进料进行除铁处理,避免金属异物进入粉碎室,造成设备损坏.,4.3 粉碎机械,4.3 粉碎机械,c.针磨:冲击磨,撞击磨.在动磨盘和定磨盘上分别安装有两排动针和定针,针为圆形,动针线速度约130m/s.物料从中心喂入,经离心力作用向四周高速抛出,受高速运动针柱反复撞击,经四周波纹环带撞击回弹破碎.,4.3 粉碎机械,c.针磨:物料猛烈撞击后淀粉,蛋白质与纤维松脱而游离出来,韧性好的纤维受剪切力小未被过分破碎,呈片状结构被分离.,4.3 粉碎机械,d.立式无筛微粉
42、碎机:由喂料器,粉碎器和分选器.,4.3 粉碎机械,d.立式无筛微粉碎机:喂料器呈螺旋结构强制均匀喂料.粉碎器包括动齿盘(其周边轴向装有打击棒或齿爪旋转圆盘,齿爪线速度约110m/s)和定磨圈(呈环状,表面有齿槽和光面).,4.3 粉碎机械,分选器为一旋转叶轮,用于选择达标颗粒,成品粒度不同,叶轮形式不同.粉碎器和分选器间设置折浪圈是用于隔离粉碎器和分选器,使其上下通道与两者共同形成一回路.排料端需配置高压风机及配套分离卸料装置.,立式无筛微粉碎机,4.3 粉碎机械,工作原理:物料由喂料器送入到粉碎区,在定齿盘和定磨圈之间受到打击,剪切,磨擦等而破碎,破碎后的物料经由折流圈上方通道进入分选区,
43、由高压风机及分选器共同作用,达到成品标准的颗粒,通过分选器排出机外,其余部分通过下方通道返回粉碎区重新粉碎.,4.3 粉碎机械,工作原理:按被粉碎物料特性及成品标准的不同,可选用不同结构形式和运动参数的粉碎器和分选器.立式无筛微粉碎机适用于高强度硬质物料的微粉碎或超微粉碎.,4.3 粉碎机械,e.卧式超微粉碎机:由料斗,进风口,粉碎室,分选装置,排渣螺旋卸料器等构成,适用于脱脂大豆,谷物等微粉碎.粉碎室被两锥形套分成沿轴向排列的三个室:第一粉碎室,第二粉碎室和风机室.粉碎室所对应的主轴上安装有粉碎部件和分选部件,机壳内壁上有固定磨盘.,4.3 粉碎机械,e.卧式超微粉碎机:第一粉碎室,转子左端
44、装有5个螺旋升角为60平直叶片,叶片上装有可拆卸高硬合金磨块劲锤,其外缘线速度45 60m/s,机壳内装有固定磨环,开有径向齿槽的环形齿板;转子右端是分选盘,机壳上有一轴向可调锥形套管,转子与套管间隙控制第一粉碎室出口产品粒径.,4.3 粉碎机械,第二粉碎室的转子装有径向平直叶片,直径比第一粉碎室转子叶片大10%,粉碎作用强于第一粉碎室;分级盘与锥管形套管间隙小于第一粉碎室.进风口的风门调节气流速度,用于控制产品粒度.排渣装置位于两粉碎室下方,与粉碎室连通,内有排渣螺旋.,4.3 粉碎机械,第二粉碎室粒径510mm的原料进入第一粉碎室,受机械冲击粉碎及磨碎,小颗粒受气流作用通过分级盘与锥形套管
45、进入第二粉碎室,再更为强烈粉碎,最终成品经分级盘与锥形套管间隙进入风机室,由气流排出机外.高硬度,高密度及大颗粒被离心力甩进排渣通道,由螺旋排出机外.,卧式超微粉碎机,4.3 粉碎机械,4.3 粉碎机械,4.3.2.3 气流冲击式粉碎机 气流冲击式粉碎机:用高速气流将物料颗粒加速,达到高速,经相互间或与器壁间冲击,碰撞等作用,使物料颗粒破碎.,4.3 粉碎机械,粉碎特点:粉碎比大,进料粒度不严格,产品平均粒径5m,压缩空气喷出后膨胀吸收热量,粉碎在低温中进行,有利于热敏物料微粉碎.,4.3 粉碎机械,粉碎特点:易实现多元联合操作,如用热压缩空气可进行粉碎和干燥处理,能对配比相差很大的物料进行混
46、合,还能喷入所需的包裹溶液对粉料进行包埋处理.设备中接触物料的构件结构简单卫生,易实现无菌操作.,4.3 粉碎机械,a.超音速喷射式超微粉碎机:物料从喂料口送入,与压缩气流混合形成气固两相流,通过粉碎室周壁喷嘴以2.5马赫超音速喷入粉碎室,使物料颗粒间产生强烈碰撞,冲击,磨擦而被粉碎,粒径可达1m.,4.3 粉碎机械,a.超音速喷射式超微粉碎机:不同粒径颗粒在旋转气流下分离,符合要求的小颗粒靠近轴心部位,通过分级板处间隙进入沉降分离室排出机外.大颗粒通过粗粒返回管返回与后续两相流混合再次被喷入粉碎室粉碎.,超音速喷射式超微粉碎机,4.3 粉碎机械,4.3 粉碎机械,b.对撞式气流粉碎机:两股同
47、压力,同流量的压缩空气从两侧在同一条直线上沿相反方向高速喷入粉碎室,物料经螺旋喂料器进入粉碎室.两股高速气流夹带着物料在粉碎室里产生高速对撞,气流中物料颗粒相互间产生高速冲击被破碎.,4.3 粉碎机械,b.对撞式气流粉碎机:高速气流连续进入,粒子受混合气流作用无规则碰撞,并向低压区移动,大量气固混合物经上升管进入分级室,经分级转子分级,满足产品要求的细粉上浮至产品出口排出,粗粒下滑经粗粒返回管返回,与高速气流混合再粉碎.,4.3 粉碎机械,4.3 粉碎机械,4.3.3 研磨式粉碎机4.3.3.1 齿辊式磨粉式 齿辊式磨粉机:利用表面有齿形结构的两差速转动辊对物料进行研磨破碎,齿型及配置不同,破
48、碎作用方式和强度也不同,通常称研磨式粉碎机.,4.3 粉碎机械,4.3.3 研磨式粉碎机4.3.3.1 齿辊式磨粉式 齿辊式磨粉机:可用于小麦制粉,啤酒麦芽破碎.粉碎时,先调湿,改善加工特性才破碎,提高麦皮韧性,使麦皮易剥离,富有弹性,韧性而不至于过度破碎.,a.复式对辊式磨粉机:小麦制粉专用设备.它利用磨辊上的磨齿将小麦粒剥开,从麸皮上刮下胚乳,并将其磨成细粉.小型磨粉机一般采用一对磨辊,大,中型磨粉机则采用复式磨辊.,对辊式磨面机,4.3 粉碎机械,4.3 粉碎机械,基本结构：(a)喂入机构:由扇形活门及两个喂料辊组成.定量辊直径大,转速慢,实现拨料及分散物料,经扇形活门实现定量喂料,喂料
49、辊直径小,转速高,表面线速度为定量辊34倍,物料呈薄层撒于磨辊研磨区.,4.3 粉碎机械,基本结构：(b)磨辊:磨辊外层是耐磨,高强度,导热性好硬质合金铸铁,内部用强度低,韧性好,便于加工的灰口铁.磨辊有光辊和齿辊两种.光辊外表为光滑圆柱面,有一定斜度齿状和条纹.齿辊研磨作用强烈,磨出物松疏,粒度判别明显,能耗少,温升低和干缩少.,4.3 粉碎机械,齿辊技术特征:齿密度,磨齿角度,磨齿斜度和齿辊配置.齿密度指磨辊表面单位圆弧长度(1in,即25.4mm)上的齿数.常用齿密度1214齿/in.,4.3 粉碎机械,磨齿斜度:指磨辊表面磨齿斜距与磨辊长度之比,磨齿斜距由齿纹与圆柱母线夹角形成.该斜度
50、可避免麸皮被切成细条状,而易于筛分,避免研磨荷载不匀引发磨辊振动而降低研磨质量及设备寿命.磨齿斜度1/101/7或倾角1016.,4.3 粉碎机械,磨齿斜度:磨辊安装时需在研磨区处使两磨辊齿纹相交,两磨辊磨齿倾斜方向相同.磨齿与物料运动速度不同,且两磨辊转速不同,分快辊和慢辊,转速比为2.5:1.物料经研磨区时其速度介于快慢辊表面线速度之间,两磨辊对物料研磨作用的齿面与运动速度方向关系不同,快齿面为前齿面,慢辊的齿面为后齿面.,4.3 粉碎机械,磨齿排列方式:锋对锋,锋对钝,钝对锋和钝对钝四种.,4.3 粉碎机械,锋对锋排列:剪切作用最强,产品粉末少,颗粒多;钝对钝排列挤压作用最强,剪切作用最
