第5章 粉碎和切割机械与设备

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。
锤式粉碎机的分类
按进料方向可分为：切向喂料机、轴向喂料机和径向喂料机三种；
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。
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。
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 ； 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 。
粉碎机械的选择
粉碎力
粉碎机
特点
用途
冲击
挤压 剪切
锤式粉碎机 盘击式粉碎机
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、
适用于中硬或软质物料的中、
香辛料、可可、干酵母
细碎
滚筒压碎机
适于软质物料的中碎
马铃薯、葡萄糖、干酪
切割机、斩肉机、绞肉机
软质粉碎
1) d1
表面积假说：适于为粉碎和超微粉碎
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。
工作原理：
锤式粉碎机主要是靠冲击作用来破碎物料的。物料进入锤 式粉碎机中，遭受到高速回转的锤头的冲击而粉碎，粉碎了 的物料，从锤破机锤头处获得动能，从高速冲向架体内挡板， 筛条，与此同时物料相互撞击，遭到多次破碎，小于筛条之 间隙的物料，从间隙中排出，个别较大的物料，在筛条上再 次经锤头的冲击，研磨，挤压而破碎，物料被锤破机锤头从 间隙中挤出。从而获得所需粒度的产品。
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
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
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
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；
肉类、水果
辊磨机（光辊或齿辊）
由齿形的不同适于各种用途
小麦、玉米、大豆、油饼、咖啡 豆、花生、水果
挤压剪切
盘磨
可以在粉碎的同时进行混合， 制品粒度分布宽
食盐、调味料、含脂食品
盘式粉碎机
干法、湿法都可用
谷类、豆类
剪切冲击
冲击式机械粉碎机 气流粉碎机
粉碎粒度细小
超微粉碎
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。
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。
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。
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。
E ? K3(
1? d2