第四章食品切割和粉碎机械与设备

第四章 切分与粉碎机械与设备
第一节 概述
❖ 一 切分
❖ 1、定义
❖
利用物料与切刀的相对运动产生的局部冲击力或剪切力对物料进行切
断、切碎。
❖
主要用于高水分原料的切块、切片、切丁、绞碎和打浆等处理。
❖ 2、分类
❖
根据切刀运动方式分为：往复式切分机、回转式切分机。
❖ 3、目的
（1）获得一定形状的产品单体，如切丝、切丁、切片。
❖ 在实际应用中，一种机械可采用某一方式，也可采用几种方式的组合。根据 原料及产品要求正确选择破碎方法及设备是生产实践中需要解决的重要问题。
第二节 切分机械与设备
❖ 切分机械特点： ❖ 成品粒度（细碎度或碎段）均匀一致，断面光滑；功耗低；为
中低转速，噪声小；更换刀片可得不同形状或粒度得产品。 ❖ 刀片要求： ❖ 能钳住物料；功耗小；刀片具有足够强度和刚度。
第一节 概述
❖ 二 粉碎 ❖ 7、粉碎方法 ❖ （3）冲击破碎 ❖ 物料在瞬间受到外来的冲击力时，受到时间极短的变载荷，物料被击碎，也有
利用物料自身高速相对运动而碰撞粉碎。所得到的破碎料粒径分布宽，作业设 备的空载功耗大，结构简单，通用性好。 ❖ 适用于淀粉含量高的脆性物料，如各种谷物。 ❖ （4）研磨 ❖ 物料与运动表面之间受一定的压力和剪切力作用，当剪应力达到物料的剪切强 度极限时，物料就被粉碎。作用柔和，但摩擦热高，粒度不匀。适用于韧性物 料。 ❖ （5）劈裂 ❖ 用一个平面和一个带尖棱的工作表面挤压物料时，物料沿压力作用线的方向劈 裂，是由于劈裂平面上的拉应力达到或超过物料拉伸强度极限。适用于脆性物 料。
钳住条件
❖ 钳住角α：动刀片刃口切割点处刃口 线与定刀片（或另一动刀片）刃口线 间的夹角，Байду номын сангаас刀片结构和位置有关。
❖ 钳住角α应小于一定值(θ1+ θ2，分别 为动刀刃和定刀刃与物料的摩擦角)， 否则在切割过程中将会形成推料及挤 压物料，造成集中切割，阻力大，刀 片磨损不均匀，而且所得物料切口质 量较差。
（2）获得质地组成均一化的产品，如通过斩拌和擂溃等操作，得到组 成均一、质地细腻的产品。
第一节 概述
❖ 二 粉碎
❖ 1、定义
❖
利用机械力克服固体物料内部凝聚力，使物料达到符合要求的小块、
颗粒或粉末的单元操作。
❖
习惯上将大块物料粉碎成小块物料的操作称为破碎，将小块物料分裂
成细粉的操作称为磨碎。
❖ 2、分类
❖ 为改善钳住性能，所采取的措施包括： 采用适当的动刀刃口线形状、动刀刃 口结构（如齿刀）及动定刀配置。
切割功耗
❖ 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：产生滑切，切割阻力矩均匀。 ❖ 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Vτ， ❖ V n称为正切速度, Vτ称为滑切速度；V和Vn的夹角τ称为滑切角； ❖ τ角越大，滑切作用越大。
被粉碎。得到的破碎料粒度不匀，但操作过程的功耗低、噪音小。适用于大 块物料、干脆性物料。韧性和塑性物料则可能产生片状物料。（如麦片）。 ❖ （2）剪切 ❖ 利用中低速的利刃压入、高速利刃切入或小间隙低速相对运动的两钝刃剪切 使物料断裂。所得到的碎段的尺寸均匀，断面整齐，操作过程的噪音低。 ❖ 适用：纤维性或含水量较高的韧性或低强度脆性物料，如果蔬、肌肉。
第一节 概述
❖ 二 粉碎 4、粉碎比（度） 是粉碎前后的粒度变化，它表明物料粉碎前后物料粒度的变化程度。 由于粉碎前后物料粒度大小不均，一般用其最大粒径或平均粒径之比表 示。是确定粉碎作业程度、设备选型的主要依据之一。 一步粉碎设备的粉碎比在3-30，超微粉碎设备可达300-1000以上，较 大粉碎比可采用多次粉碎完成。 5、粉碎内聚力 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。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。
❖
粉碎机可以根据成品粒度分为普通（成品粒度≤80目）、微（80％成
品粒度≥80目）和超微（成品平均粒度≥200目）粉碎机。
❖
根据作业物料含水量不同分为：干法粉碎、湿法粉碎。
第一节 概述
❖ 二 粉碎 ❖ 3、粒度
是物料颗粒的大小。球形颗粒物料的直径为粒度；非球形颗粒物料以面 积、体积或质量为基准的名义粒度。
第一节 概述
❖ 二 粉碎
❖ 6、粉碎目的
❖
（1）减小粒度，便于调制时加快溶解速度或提高混合均匀度，或是重新
赋形以改进食品的口感，如盐、糖。
（2）控制多种物料相近的粒度，防止各种粉料混合后再产生离析现象
（自动分级），如调味粉、代乳粉、饮料粉、饲料等。
（3）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。
（4）进行选择性粉碎，以便对原料颗粒内的成分进行分离，例如玉米脱
坯，小麦提粉，碾米等。
（5）减小体型，便于加快干燥脱水速度。
（6）便于充填、包装。
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❖ 二 粉碎
❖ 7、粉碎方法
❖
物料粉碎的基本方法包括压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等形式。
第一节 概述
❖ 二 粉碎
❖ 7、粉碎方法 ❖ （1）挤压 ❖ 物料置于两个粉碎面之间，施加压力后物料因压应力达到其抗压强度极限而
❖
根据被粉碎物料和成品的粒度不同分为：
❖
粗粉碎-原料粒度在40-1500mm范围内，成品粒度为5-50mm；
❖
中粉碎-原料粒度在10-100mm范围内，成品粒度为5-10mm；
❖
微（细）粉碎-原料粒度在5-10mm范围内，成品粒度在100um以下；
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超微（细）粉碎-原料粒度0.5-5mm，成品粒度10-25um。
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❖ 二 粉碎 ❖ 7、粉碎方法 ❖ （6）折断 ❖ 被粉碎的物料相当于承受集中载荷的两支点或多支点梁，当物料内的弯曲应
力达到物料的弯曲强度极限时而被折断。适用于长度尺寸较大或厚度尺寸较 小的脆性物料，一般仅用于粗破碎工序。适用：大块的长或薄的脆性物料， 粉碎度较低。 ❖ （7）锯切 ❖ 利用齿形利刃在一定压力作用下的中低速运动使物料逐层断开而破碎，适用 于含水量较高的纤维性物料、高韧性物料或高强度物料的截断。