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第四章 尺寸减小机械本本章章内容内容q   第一节：切碎机械q   第二节：粉碎机械q   第三节：磨碎机械9/9/20241第四章 尺寸减小机械             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 9/9/20242第四章 尺寸减小机械®尺寸减小的主要目的是：Ø清除不宜直接食用的物质Ø 提高食物的消化吸收率Ø便于加工制成多种食品和饲料Ø有利于均匀混合Ø 增快反应速度        尺寸减小机械主要有切碎机、冲击式粉碎机、磨碎机、压碎机和气流粉碎机等五种9/9/20243第一节 切碎机械 ®  对切碎机的要求是：Ø①切割时省力，配套功率小；Ø②切碎质量好，特别是切碎营养丰富、含水分多、流变性突出的瓜果和蔬菜以及肉类时，要求碎屑少，汁液流失少；Ø③适于加工切割成不同几何形状和大小的成品，如片、条、丁和丝等；Ø④切碎工作部件（刀片）具有足够的强度和刚度 9/9/20244一、茎秆类物料切碎机      在任何切碎机上，刀片都是主要的工作部件。

刀片有动刀片和定刀片之分，对于有支承的切碎必须有动、定刀片以构成切割副，如切莱机和切肉机等对于无支承的切碎，如削皮机，只有动刀片，没有定刀片动刀片和定刀片等组成的部件称为切碎器 v（一）对切碎器的要求（一）对切碎器的要求      刀片安装时应满足下列两方面的要求： Ø1．钳住物料，保证切割 Ø2．切割功率要小 –  (1)产生滑切 –（2）切割阻力矩均匀 9/9/20245一、茎秆类物料切碎机v1．钳住物料，保证切割 钳住角：过切割点的刃口切线间的夹角9/9/20246一、茎秆类物料切碎机v1．钳住物料，保证切割χχ9/9/20247一、茎秆类物料切碎机v2．切割功率要小 •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：(1)产生滑切 9/9/20248一、茎秆类物料切碎机Ø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V n的夹角叫滑切角τØ刀刃滑切作用的大小，可用Vτ和V n的比值来表示，即：式中   　      －滑切系数；           τ一滑切角。

 τ角越大，滑切作用越大9/9/20249一、茎秆类物料切碎机Ø当τ= 0时，只有砍切或正切此时，           没有滑切速度，只有砍切速度            Ø当0＜τ ＜     时，称为斜切物体与刀刃间没有切向相对滑动，在正压力下切割物体，需用动力较大Ø当τ≥       时，称为滑切，刀刃既对物体施加正压力，又沿着物体滑切，其切割阻力减小滑切比砍切（正切）省力，这是一种物理现象 v问题：有滑切角一定产生滑切吗？9/9/202410一、茎秆类物料切碎机v为什么滑切省力？Ø    1.  滑切时，实际参与切割的刃口角小于切刀的实际刃口角Ø      2.  滑切时，刃口上微小的锯齿将起到切断植物纤维的作用Ø      3.  砍切时，茎杆只受到压应力，而滑切时，物料既受压应力，又受张应力而这类物料的切碎，张应力远小于压应力Ø 但是，省力不一定省功滑切使切割行程增大9/9/202411一、茎秆类物料切碎机–（2）切割阻力矩均匀　q切刀工作时，不但要求耗用动力少，而且要求从切割开始参加切割，直到切割终了的切割阻力矩基本相同，以保持切碎机能够平稳地工作 9/9/202412一、茎秆类物料切碎机•（二）一般构造（二）一般构造 茎秆类物料的种类很多，切割这类物料的切碎机主要有两种类型：盘刀式切碎机和滚刀式切碎机。

q1．盘刀式切碎机 v特点是动刀片刃口线的运动轨迹是一个垂直于回转轴的圆形平面 ｂｃａ图4-3　盘刀式切碎机ａ．外形结构　ｂ、ｃ．切碎器１．动刀　　２．喂料口9/9/2024139/9/202414一、茎秆类物料切碎机9/9/202415一、茎秆类物料切碎机q2．滚刀式切碎机　v其特点是动刀刃口线的运动轨迹呈圆柱形，与盘刀式切碎机不同的是其切碎器是滚筒式• 9/9/2024169/9/202417一、茎秆类物料切碎机9/9/2024189/9/202419二、块状类物料切碎机 Ø块状物料如甘蓝、薯类、洋葱和冻肉块等，其切割原理和工作过程与茎秆类物料有所不同Ø茎杆类物料的切割主要是利用动、定刀之间的对切作用，宛如剪刀一样，根据剪切原理工作的Ø而块状类物料的切割是利用刀片的楔切作用，宛如加工金属的车刀一样，是根据切削原理工作的9/9/202420二、块状类物料切碎机 v块状物料切割时不需要滑切，而只用砍切原理进行切割，原因如下：Ø           1.快状物料与刀片之间的摩擦角一般都较大，比茎杆物料与刀片间的摩擦角大得多马铃薯与动刀刃之间的摩擦角为35°～40°，远比茎秆类物料与动刀刃之间的摩擦角（18°～ 24°）要大得多。

 Ø           2.如果采用滑切，就要大大增大滑切角，这样会使机器结构十分庞大Ø           3.采用楔切法切碎块状物料时，刀片刃口承受的载荷通常不大9/9/202421二、块状类物料切碎机 •( (一）一般构造和工作过程一）一般构造和工作过程 •1．立式盘刀式切碎机 •（1）简易式切碎机 9/9/202422二、块状类物料切碎机 •（2）双排圆盘式切碎机 •主要用来切碎肉类和果品其特点是切割质量好，汁液损失少，耗能低，但结构比较复杂 9/9/202423二、块状类物料切碎机•（3）斩拌机 9/9/202424一、茎秆类物料切碎机•2．水平盘刀式切碎机 9/9/202425一、茎秆类物料切碎机•3.滚刀式切碎机 9/9/202426一、茎秆类物料切碎机•4．离心式切碎机 9/9/202427一、茎秆类物料切碎机•(2)切丁机 9/9/202428一、茎秆类物料切碎机•5．绞肉机 9/9/202429一、茎秆类物料切碎机•（二）刀片形状（二）刀片形状 9/9/202430三、蘑菇切片机 •蘑菇定向切片机 9/9/2024319/9/202432第二节　粉碎机械 •粉碎是物料尺寸减小的一种方法。

一般而言，用撞击或挤压的方法使物料破碎称为粉碎•根据原料粉碎后直径不同，粉碎机可以分为普通粉碎机、微粉碎机和超微粉碎机•普通粉碎机加工的产品粒度比较大，一般能通过6～ 60目（目为非法定计量单位）筛孔微粉碎机所得产品的粒度比较细，一般通过80～170目的筛孔超微粉碎机粉碎后产品的粒度很细，通常通过200～325目的筛孔，其粒度甚至可以达到10-1μｍ迄今为止，对粒度范围的划分，并没有严格的统一标准，不同行业的理解和划分方法也不一样 9/9/202433第二节　粉碎机械•粒度测定方法主要有四种，视被粉碎的物料的种类而定•①量具测量法：一般用于测量粒度较大的粉碎物和碎段；•②筛选法：它是采用标准筛来测定的，常用每英寸（1英寸＝25.4ｍｍ）长度的筛孔数，即目数来表示目数越大，筛孔尺寸越小标准筛的筛孔尺寸和网丝直径有统一标准按照常用的泰勒筛的规定，6目的筛孔尺寸为3.36mm，60目为0.25mm，80目为0.177mm，140目为0.105mm，180目为0.090mm，200目为 0.074mm，325目为 0.044mm，标准筛的最小筛孔为 0.037mm，即400目；•③显微镜测量法：一般粒度小于0.074mm，即200目的粉碎物采用此法；•④粒度测定仪：可以测定粒度为5～0.1mm的粉碎物，粒度测定仪的种类很多，如带有数字处理系统的KF－16型颗粒分析仪、颗粒自动测定仪等。

 9/9/202434第二节　粉碎机械•粉碎比λ: 粉碎前后物料直径的比值叫做粉碎比,即λ＝D/d,它表示物料在粉碎前后粒度的变化程度 •因为粉碎前后物料粒度不一致,一般用平均粒径表示粒度粉碎比可用下列公式表达:9/9/202435一、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（－）锤片式粉碎机 •按进料方向不同，可以分为:                  切向式                  轴向式                  径向式9/9/202436切向进料式粉碎机•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9/9/202437切向进料式粉碎机9/9/2024382．轴向进料式粉碎机 •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 9/9/2024392．轴向进料式粉碎机9/9/2024403.径向进料式粉碎机 •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 9/9/2024419/9/202442（二）齿爪式粉碎机（二）齿爪式粉碎机 9/9/2024439/9/202444（二）齿爪式粉碎机（二）齿爪式粉碎机9/9/202445（二）齿爪式粉碎机（二）齿爪式粉碎机9/9/202446二、微粉碎机 •微粉碎机加工的产品80％以上能通过8O目的筛孔微粉碎机的种类较多，绝大多数为无筛式，常用的有以下几种 •(一一)涡轮式粉碎机涡轮式粉碎机 它由进料口、叶轮、齿板和排料口等部分组成叶轮是由多个叶片及叶片与其侧面的隔板形成的多个小室组成机壳的内表面装有许多带有沟槽的齿板叶轮高速回转时产生高速涡流，从而形成高频振动区 9/9/202447(一一) 涡轮式粉碎机涡轮式粉碎机9/9/202448涡轮式粉碎机涡轮式粉碎机•本机和一般粉碎机不同，不只是利用冲击力或剪切力等单纯粉碎力进行粉碎。

•本机除利用高速旋转叶片的冲击力之外，还利用叶片背后产生的无数超高速涡流以及由此产生高频波的压力的振动作用，將原料粉碎，因此本机不只可以粉碎脆性物料，而且对具有黏性、弹性、纤维性的物料也能完全粉碎，此外本机在粉碎过程中原料的温度上升很少，因而对热敏感物料也可进行粉碎  9/9/202449（二）立式无筛式微粉碎机（二）立式无筛式微粉碎机 •主要由喂料器、粉碎器和分选器三部分组成粉碎器由动齿盘2和环状的固定磨圈3所组成分选器6是一个旋转的圆盘，在其周边装有叶片，有长叶片、短叶片和斜叶片等型式可供选用在粉碎区和分选区之间有分隔的折流圈9•工作时，物料从喂料螺旋送入后，在动齿盘和固定磨圈之间受到棒柱或齿爪以110m／s线速度的冲击、剪切和搓擦等作用而粉碎 9/9/2024509/9/2024519/9/202452ACM-10微磨系统9/9/202453三、超微粉碎机 •超微粉碎机生产的颗粒粒度极细，并有严格的粒度分布、规整的颗粒外形，常应用于颜料、染料、医药、农药、试剂及化学品、化妆品、粉末状食品等，要求颗粒极细，平均粒径应通过200～325目筛以上，有的仅数微米，甚至1μｍ以下。

•常用的超微粉碎机有：  •（－）卧式超微粉碎机 •（二）超音速喷射式粉碎机 •（三）立式环形喷射式粉碎机 9/9/202454（－）卧式超微粉碎机•这是一种卧轴、双室、气流分级式粉碎机，主要依靠冲击粉碎原理工作，在粉碎的同时能够进行分级和清除杂质 9/9/202455(二二)超音速喷射式粉碎机超音速喷射式粉碎机 •( (二二) )超音速喷射式粉碎机超音速喷射式粉碎机 •物料从喂料口投入后，受到2.5马赫（气流速度与音速的比值）以上的超音速气流的强烈冲击，使物料颗粒相互间发生剧烈的碰撞作用，可达到1μｍ的超微细粒度粉碎机上设有粒度分级机构，微粒排出后，粗粒返回机内继续粉碎，直至达到所需粒度为止 9/9/202456(二二)超音速喷射式粉碎机超音速喷射式粉碎机9/9/202457（三）立式环形喷射式粉碎机（三）立式环形喷射式粉碎机 •（三）立式环形喷射式粉（三）立式环形喷射式粉碎机碎机 9/9/202458一、片　磨一、片　磨•磨碎机械主要用于加工小麦粉、米粉、豆浆、骨肉糜等产品时的干磨碎和湿磨碎作业常用的磨碎机械有片磨、锥磨和对辊式磨粉机等，成品粒度比较细微，一般可以通过80～320目筛孔。

 •一、片　磨一、片　磨•片磨适用于干物料磨碎，也适用于研磨含水分高的物料以及韧性大的物料片磨的研磨性能除了取决于两个磨盘间的挤压力外，还取决于动磨盘的速度  9/9/202459第三节　磨碎机械•按照磨盘安装位置可以分为立磨和卧磨两种，按照磨片的材质不同可分为钢磨（俗称小钢磨）、金刚砂磨（又称砂轮磨）、石磨、陶瓷磨（又称骨糊机）等，用途十分广泛，可用来磨制大豆制作豆制品，如豆浆、豆腐、豆奶等，磨制大米制作米制品如米粉、年糕、汤圆及骨糊等片磨的磨盘主轴轴线垂直于水平面的称为立式磨浆机磨盘主轴轴线平行于水平面的称为卧式磨浆机 9/9/202460第三节　磨碎机械9/9/202461第三节　磨碎机械•磨盘是盘式磨浆机最主要的工作部件，物料研磨的工作原理是借助于两个磨盘间的压力与两盘上的磨纹在旋转时所产生的摩擦和剪切作用而使物料磨碎成微细颗粒磨盘是一个扁的圆柱体，其工作面的中央部分向内凹入，称为磨膛区，起到向外推送和分配物料的作用在石制的和钢制的磨盘上，整个工作表面按其形状和作用，可分为四个区域（图4-30），即喂入区、接收区、引入区和研磨区 9/9/202462第三节　磨碎机械•磨盘的材质主要有下列几种：•（l）天然石磨盘　（2）钢磨盘　（3）砂轮磨盘　（4）陶瓷磨盘　9/9/202463二、锥形磨粉机 9/9/202464三、对辊式磨粉机 •对辊式磨粉机广泛应用于小麦制粉、葡萄破碎、啤酒麦芽轧碎等。

•小麦制粉用对辊式磨粉机是专门用来生产小麦面粉的、它是利用磨辊上的磨齿将小麦粒剥开，从麸皮上刮下胚乳，并将其细磨成粉状根据使用对象不同，又可分为农用小型磨粉机和大、中型磨粉机前者装备有一对磨辊，其结构简单，操作方便，生产率低；后者配置有两对磨辊，其结构复杂，机械化自动化程度高，生产率高 9/9/202465（－）农用小型磨粉机（－）农用小型磨粉机 9/9/202466（－）农用小型磨粉机（－）农用小型磨粉机9/9/2024679/9/2024689/9/202469大大、、中中型型对对辊辊式式磨磨粉粉机机9/9/202470（二）大、中型对辊式磨粉机（二）大、中型对辊式磨粉机•2．磨辊　为了达到一定的研磨效果，磨辊需要承受较大的径向工作压力同时磨辊的表面还与物料产生强烈的摩擦作用因此不仅要求磨辊应具有一定的强度、韧性、耐磨性和良好的导热性能，而且还要求磨辊表面没有砂眼、气孔、裂纹和硬度不一等制造缺陷为了达到运转平稳和保持两磨辊间的轧距，磨辊应表面平直并具有精确的圆柱形•目前，普遍采用的是硬模离心浇铸成型、冷凝合金辊体的实心半轴压合空心磨辊，见图4－40a为了注入冷水降低磨辊表面的温度，将磨辊两端压合的半轴中央钻成通孔，成为空心半轴，使冷水能从半轴空心孔道通入空心磨辊中 。

9/9/202471（二）大、中型对辊式磨粉机（二）大、中型对辊式磨粉机9/9/202472         磨辊的辊体外层为冷硬合金铸铁，肖氏硬度68-78度，层内为灰口铁，有较大的硬度和韧性，保证受载后不断裂和弯曲变形，又便于加工9/9/202473（二）大、中型对辊式磨粉机（二）大、中型对辊式磨粉机•齿辊的技术特性系指磨辊表面的齿数、磨齿角度、磨齿斜度和一对磨辊磨齿排列等 •（l）磨辊齿数　它是以磨辊表面单位圆周长度上的拉丝数目，即每厘米或每英寸圆周长度内的齿数来表示的•（2）磨齿角度　磨辊表面经拉丝机刀头切削后，磨齿两斜面的夹角，叫磨齿齿角 9/9/202474（二）大、中型对辊式磨粉机（二）大、中型对辊式磨粉机•（3）磨齿斜度　为了增强破碎和剥刮能力，降低能耗，提高面粉质量，磨辊表面的齿纹必须与圆柱体母线有一个倾角α如果磨齿没有斜度，那么物料就不能连续地受到研磨，麸皮将被切成条状，工作时还会引起磨辊震动，以致损坏磨齿通常，用磨辊长度 L和磨齿斜距ｓ之比表示斜度，常用斜度为 ｓ／L=1:7～1:10也可以用倾角α表示，一般α＝10°～16° 9/9/202475（二）大、中型对辊式磨粉机（二）大、中型对辊式磨粉机•（4）磨齿排列 •两根磨辊以不同的速度运转，由于辊齿有锋角和钝角之分，因此有四种不同的排列方式 。

9/9/202476（二）大、中型对辊式磨粉机（二）大、中型对辊式磨粉机•影响对辊式磨粉机工作性能的因素:•①轧距：轧距大小对研磨效果影响很大轧距小，磨辊对物料的挤压和剥刮作用强•②流量：磨粉机的流量一般用每厘米磨辊接触长度上24h的负荷量来计算如果流量过大，就会降低剥刮率；流量小，剥刮率虽高、但又对提高产量不利因此必须保持适当的流量•③磨辊的转速和速比：提高磨辊的转速，物料通过研磨区的速度也随之提高，产量提高两磨辊线速度差越大，快、慢辊对物料的研磨作用也就越剧烈一般快、慢辊的速比采用上2.5:1 9/9/202477（二）大、中型对辊式磨粉机（二）大、中型对辊式磨粉机 9/9/202478（二）大、中型对辊式磨粉机（二）大、中型对辊式磨粉机9/9/202479四、葡萄破碎除梗机 •葡萄是酿制葡萄酒的原料，采摘下来的葡萄往往带有果梗，果梗中含有苹果酸、柠檬酸和带苦涩味的树脂等可溶性物质，如不除去，将影响葡萄酒的品质和风味因此，必须采用机械方法，将果梗从葡萄中分离出来 9/9/202480五、麦芽粉碎机 9/9/202481五、麦芽粉碎机•大麦芽是生产啤酒的主要原料，在糖化前需将麦芽粉碎，以便尽量从中提取有效成分。

粉碎麦芽要用麦芽粉碎机大麦发芽后仍带着外壳，这种外壳的壳皮在麦芽汁过滤工序中能起到天然的助滤作用，故不宜将壳皮过度破碎因此，要求既要将麦芽粉碎，又不使壳皮过度破碎•麦芽粉碎的方法一般有增湿粉碎法、湿式粉碎法和干式粉碎法等增湿粉碎法是采用通入蒸汽增加麦芽含水量，软化壳皮，然后粉碎的方法湿式粉碎法是先将麦芽浸泡在箱内，然后依靠分配辊和轧碎辊进行破碎干式粉碎法是将干燥处理过的麦芽进行粉碎和筛理分级，由于该法设备结构简单、操作方便，故采用较多干式粉碎法常采用五辊麦芽粉碎机它主要由装有分配辊的进料斗、五根磨辊（其中三根光辊，两根齿形辊）、四层网筛和四个排料口等组成，见图4－46 9/9/202482五、麦芽粉碎机 9/9/2024839/9/202484。