第5章--粉碎和切割机械与设备

• 对辊相对运动，物料从狭小轧距离通过而被碾 碎的工作状态。
• 磨辊是磨粉机的主要工作零件。一对磨辊由于 速比和辊面状态不同，粉碎物料的形式也不同。
辊式磨粉机工作原理
同向？
轧距
• 等速反向旋转的光磨辊以挤压的方式粉碎物料 或使物料变形(成片)，如轧麦片机； • 差速反向旋转的光磨辊以挤压和研磨2种方式粉 碎物料，如磨面机； • 差速反向旋转的齿辊磨以剪切、挤压和研磨3种 方式粉碎物料，如齿辊磨粉机。
① 切向喂入式
• 物料由切线方向进入粉碎室， 喂入口开度较大。 • 筛片安装于粉碎室的下半部分， 筛片包角仅为180o，筛理面积较 小。 • 优点：通用性好，粒料、块状 料、茎秆料均适用。 • 缺点：结构不对称，其转子只 能一个方向转动，锤片磨损后 调换方向较为麻烦 (a)切向喂入式 1－进料斗；2－转子辐板； • 应用：多为中、小型粉碎机。
第二节 普通粉碎机
普通粉碎机主要有：销棒式粉碎机、锤式粉碎机和辊式粉碎机 三大种类。
1、销棒粉碎机
动齿盘上有三圈截面为圆形或扁矩形 的齿，定齿盘盘上有两圈截面为矩形的定 齿；动齿与定齿交错排列。 动齿盘高速旋转→离心力场→腔内负 压→定齿盘中心吸入物料→离心力使物料 向外扩散→受内圈转齿和定齿撞击、剪切 和摩擦作用初步粉碎→向外圈运动，线速 增高，受到更强烈的冲击、剪切、摩擦和 碰撞作用而粉碎。
四、物料粉碎理论
1、表面积假说
组成任何纯粹性晶体物质质点之间具有恒定的分子吸引力， 粉碎所消耗的能量与用来拆开分子间吸引力产生新表面所需的能 量有一定关系。 粉碎后产品的比表面积大大增加，输入的粉碎能量越多，产 品的粒度越细。 E∝△S E=K1· (1/d2－1/d1) 式中：E—粉碎物料所消耗的能量； K1：比例常数； d1、d2：物料颗粒粉碎前后的粒度。 实际中，新生面积的表面能只占全部粉碎能耗的一小部分。 物料粉碎时消耗的表面能、变形功、摩擦损失功、热能等的 总和，与物料粉碎后表面积的增加成正比例。
2、按磨辊松合闸 半自动：由人工手动合闸，自动松闸 的自动化程度
全自动：自动控制松合闸，有液压和气压全自动
水平配置：两磨辊轴线处于同一水平面内，喂料情况好， 3、按磨辊轴线 便于观察，无喷粉现象，但操作不安全
的相对位置 倾斜配置：两磨辊轴线处于同一倾斜面内，操作安全，但
喂料情况差，存在喷粉现象。
辊式磨粉机工作原理
辊式磨粉机工作结构
（1）基本结构
• 机身、磨辊及其附属的喂料 机构、轧距调节机构、液压 自动控制机构、传动机构及 清理装置7个主要部分组成 。 • MY 型磨粉机为磨辊倾斜排 列的油压式自动磨粉机。
1—喂料绞龙；2—料门限位螺钉；3—栅条护栏； 4—阻料板；5—下磨门；6—弹簧毛刷；7—吸风道； 8—机架墙板；9—料筒；10—枝形浮子；11—喂料门； 12—料门调节螺杆；13—下喂料辊；14—挡板； 15—轧距总调手轮；16—偏心轴；17—上横挡； 18—活动挡板；19—光辊清理刮刀；20—下磨辊； 21—下横挡；22—排料斗
3.辊式磨粉机
由一对轴线平行，以不同转速相向高速旋转的圆柱形磨辊对 物料进行研磨的机械。
一、辊式磨粉机的分类
1、按成对磨 复式磨辊：2对磨辊属两个独立单元，适于大、中型磨粉机 辊的数量
八辊磨粉机：先2对并联，再串联，属于两个独立单元 手动：松合闸由人工操作，适于小型磨粉机
单式磨辊：仅有一对磨辊，适于小
4、应用结论 体积假说：适于中、粗粉碎
裂缝假说：粉碎物料粒度在1~10mm范围内的粉碎
五、粉碎机械与粉碎操作
粉碎操作可分为干法、湿法及低温三种。
干法粉碎时，物料的水分含量应有一定的限制，水分过高的 物料，须经干燥处理。 湿法粉碎时，物料悬浮于载体液流中进行研磨。 实践证明：湿法比干法易获得更细的制品，在食品的超微粉 碎中应用广泛。 低温粉碎操作是指物料在常温下有热塑性或非常强韧，使粉 碎困难，而冷却到低温，使材料成为脆性后再粉碎。
销棒粉碎机结构示意
工作原理： 工作时，动齿盘高速旋转，产生强大的离心力场，在粉碎腔中心形 成很强的负压区，物料从定齿盘中心吸入，在离心力的作用下，物料 由中心向外扩散，受到内圈转齿和定齿撞击、剪切、摩擦等作用力而 被初步粉碎，在向外圈的运动过程中，线速度逐步增高，受到越累越 强的作用力，进而被粉碎的越来越细，最后在外圈齿与撞击环的作用 下，进一步粉碎达到超细化。
1、压碎：物料置于两个粉碎面之间，施加压力达到物料抗 压强度之后而被粉碎；
2、劈碎：用带尖棱的工作面挤压物料，物料所受压力达到拉 伸强度后沿压力作用线方向被折断；
3、剪碎：物料所受压力相当于两支点或多支点梁，物料所受 弯曲应力大于弯曲强度后被折断； 4、击碎：物料在瞬间受到外力冲击而粉碎，主要适用于脆性 物料。 5、磨碎：物料受压力和剪切力作用，剪切力达到物料剪切强 度时，物料被粉碎。
2、体积假说
物料粉碎所消耗的能量与颗粒的体积成正比，粉碎后物料颗 粒粒度也成正比例减小。
E=K2· ln(d1/d2)
式中：E—粉碎物料所消耗的能量；K2—比例常数； d1、d2—物料颗粒粉碎前后的粒度。
3、裂缝假说
物料粉碎所消耗的能量与裂缝的长度成正比，与颗粒的体积 和表面积无关。
1 1 E K3 ( ) d2 d1
（3）结构和工作过程
• 结构：主要由进料斗、转子、锤片、 筛片等组成。 • 工作过程：工作时，原料从喂料口 进入粉碎室，受高速回转的锤片及 其它构件的冲击，以及筛片内壁的 搓擦等作用而细化；粉碎后，小于 筛孔的颗粒被排出粉碎室，大颗粒 继续粉碎直至通过筛孔。
• 对于谷物子粒等淀粉质脆性物料， 粉碎作用主要依赖高速的打击；而 对于纤维质等韧性物料主要依赖搓 擦作用。
二、粉碎的分类
粒度：物料颗粒的大小，是粉碎程度的代表性尺寸。 对于球形颗粒，为其直径；对于非球形颗粒，以面积、体积 或质量为基准的名义粒度。
粗破碎：原料粒度40~1500mm，成品粒度约100~200mm；
中破碎：原料粒度40~1500mm，成品粒度约20~70mm；
细破碎：原料粒度40~1500mm，成品粒度约5~10mm； 粗粉碎：原料粒度5~50mm，成品粒度0.7~5mm；
（2）工作过程——磨辊
（a）按表面形状分
磨辊 齿辊：有剪切、挤压和研磨作用。 光辊：起挤压和研磨作用。
（b）按表面线速度分
表面线速度相等（做轧片和轧坯）
对辊
快辊 表面线速度不相等（做研磨） 慢辊
（c）要求
足够的强度、刚度和硬度、表面耐磨性、均匀性、导热性。
磨辊配置及辊轴类型
（2）工作过程——轧距调节
粉碎机械的选择
粉碎力 粉碎机 锤式粉碎机 冲击 盘击式粉碎机 挤压 滚筒压碎机 特点 用途 适用于硬或纤维物料的中、细 碎，要发生粉碎热 玉米、大豆、谷物、甘薯、甘薯 瓜干、粕料榨饼、砂糖、干蔬菜、 香辛料、可可、干酵母 适用于中硬或软质物料的中、 细碎 适于软质物料的中碎 马铃薯、葡萄糖、干酪
剪切
（4）结构类型
• 按主轴布置形式分为卧式和立式两种，其中， 卧式为传统形式，应用广泛。
（4）结构类型
• 按进料方向又划分为切向喂入式、轴向喂入 式和径向喂入式三种。
切向喂入式
轴向喂入式
(a)切向喂入式； (b)轴向喂入式； (c)径向喂入式 1－进料斗；2－转子辐板；3－锤片；4－筛片；5－出料口 径向喂入式
第五章 粉碎和切割机械与设备
粉碎是用机械力克服固体物料内部凝聚力达到使之破碎的单 位操作。 破碎：将大块物料分裂成小块物料的操作； 粉碎：将小块物料分裂成细粉的操作称为磨碎或研磨，两者 合称为粉碎。
第一节 食品粉碎的理论
一、食品粉碎的目的
制取一定粒度的制品，如盐、咖啡、可可等 将固体物料粉碎为细小颗粒，以备加工，如小麦磨粉 把两种或以上的固体物料粉碎，使其均匀混合，如调味粉 把固体物料粉碎后，便于干燥和溶解，如干燥饲料
微粉碎：原料粒度2~5mm，成品粒度0.1mm左右；
超微粉碎：原料粒度小于2mm，成品粒度10~25μm。
粉碎比：指粉碎前后物料的粒度比，反映粉碎设备的作业情 况，粗粉碎在3~30，超微粉碎在300~1000以上。 总粉碎比：大块物料粉碎成细粉时，需经过几道粉碎步骤才 能完成，各道粉碎比之和。
三、物料粉碎的方法
粗孔：5~6mm；
大孔：＞8mm。
按配置形式：
底筛、环筛和侧筛。
立式锤片粉碎机
② 锤片
锤片排列应沿粉碎宽度运动轨迹均匀，物料不被推向一侧。 锤片绕主轴旋转，当遇有坚硬而不能破碎的物料时，锤片能 够绕悬挂轴销回转让开，避免损伤机器。
常见锤片的种类和形状
锤片的形状视需粉碎的物料而定，棱角多，粉碎力强，耐磨 性差，尖角适于纤维性物料，环形锤片不易磨损。
特点：
①优点：具有结构简单、生产能力大、能耗低、成本低等优点。 ②缺点：作业噪声大，物料升温快，产品中含铁量较大。 注意点：磨齿与磨盘刚性连接，过载能力低，使用时应避免金属异物 进入粉碎机，以免造成设备的损坏。 适用性：适合于谷物的粉碎。
2、锤式粉碎机
锤式粉碎机在食品加工中应用十分广泛，该机具有结构简 单、适用范围广、生产率高和产品粒度便于控制等优点，主 要适用于谷物籽粒、咖啡、糖和果蔬等的粉碎。
3－锤片；4－筛片；5－出料口
② 轴向喂入式
(b)轴向喂入式 1－进料斗； 2－转子辐板； 3－锤片； 4－筛片； 5－出料口
• 喂入口设置于转子主轴的一 侧，沿其轴向进入粉碎室；
• 筛片包角为 360o ，构成圆形 或水滴形环筛。
• 特点：粉碎室宽度较小，结 构简单，筛理面积大，粉碎 效率高，可远距离或通过软 管多点取料，转子可正反两 个方向作业。 • 应用：多见于小型粉碎机。
③ 齿板
阻碍物料环流层运动，降低物料在粉碎室内的运动速度，增 强对物料的碰撞、搓撕和摩擦作用。