第二章 原料預(yù)處理機(jī)械與設(shè)備第一節(jié) 分級分選機(jī)械與設(shè)備一、 分級分選機(jī)械與設(shè)備的作用、 保證產(chǎn)品的規(guī)格和質(zhì)量指標(biāo)；、 降低加工過程中原料的損耗率；、 便于加工過程的操作，提高勞動生產(chǎn)率；、 有利于生產(chǎn)的連續(xù)化、自動化。二、 分級效率分級效率是指分級的準(zhǔn)確程度，是評價分級過程的一個重要的質(zhì)量指標(biāo)。它是指實際篩下物量與原始給料物中應(yīng)含篩下物的比值。設(shè)：G1 為分級前的物料量（原始給料量）G2 為過篩物（篩下物）的物料量G3 為未能過篩（篩上物）的物料量a1 為過篩前物料（原始給料）中應(yīng)含篩下物的百分比a2為過篩物（篩下物）中應(yīng)含篩下物的百分比（如篩面無破損，則此值為100）a3為未過篩物（篩上物）中，篩下物所占的百分比（留在篩面上物質(zhì)中，應(yīng)通過而未通過的篩下物所占的百分）則篩分效率為：根據(jù)物料衡算：G1 = G2 + G3 G1a1 = G2a2 + G3a3 將式代入式，并整理得：將上式代入式得：在正常操作中如篩面沒有破損，則a2=100%，故式可以變成：由此可知，只要測得a1和a3就很容易算出篩分效率了。一、分級機(jī)、滾筒式分級機(jī)、 滾筒式分級機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作過程1、 結(jié)構(gòu)（p46圖2-8所示）根據(jù)所要求分離的等級，滾筒分成相應(yīng)的組，即組數(shù)為級數(shù)減1。 在滾筒壁上開有很多小孔，且不同組的孔徑不同。滾筒用厚度為1.52.0mm的不銹鋼板沖孔后卷成圓柱形筒狀篩，整體滾筒分成幾節(jié)筒篩（為了制造方便），筒篩之間用角鋼連接作為加強(qiáng)圈（滾圈）；滾筒用托輪支承在機(jī)架上；機(jī)架用角鋼或槽鋼焊接而成；收集料斗設(shè)在滾筒下面，料斗的數(shù)目與分級的數(shù)目相同。驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動有三種方式：一種是在滾筒的出料端裝有一個大齒圈，電機(jī)帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，小齒輪嚙合大齒圈帶動滾筒轉(zhuǎn)動，這種傳動，大齒圈制造麻煩，同時潤滑油易玷污物料；另一種是將滾筒固定在中心軸上，當(dāng)傳動系統(tǒng)帶動軸轉(zhuǎn)動時，滾筒也就同步旋轉(zhuǎn)，此種方式，由于軸太長，故轉(zhuǎn)動起來不平穩(wěn)；還有一種是在滾筒的外壁上裝有摩擦圈，通過摩擦輪使筒旋轉(zhuǎn)，此種傳動方式簡單、平穩(wěn)，所以被廣泛應(yīng)用。2、 工作過程當(dāng)滾筒等速轉(zhuǎn)動時，物料在筒內(nèi)，由于摩擦力的作用，而被外舉一定高度，然后由于重力的作用，則沿筒壁向下滾動，這樣物料一邊進(jìn)行篩分，一邊沿著傾斜的篩面逐漸從加料端移向卸料端，細(xì)粒則通過篩孔進(jìn)入篩下，粗粒在篩筒的末端被收集。3、 特點(diǎn)：工作轉(zhuǎn)速低、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、操作平穩(wěn)，可安裝在建筑物的高層；篩孔易堵塞、篩分效率低、篩面的利用率不高，只有篩面參與工作。（可用于青豆、蘑菇等的分級）、 滾筒式分級機(jī)的工藝設(shè)計計算1、 設(shè)計參數(shù)的確定各廠使用較好的有關(guān)參數(shù)為：、 筒的傾斜角度、 筒徑與長度的比值:、 筒面上的篩孔的正三角形排列、 筒的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)分，一般不超過0轉(zhuǎn)分、 篩孔直徑可根據(jù)原料情況和分級要求而定2 、生產(chǎn)能力的計算（噸小時）式中：Z滾筒上孔眼總數(shù)在同秒內(nèi)從孔眼中掉下的物料系數(shù)（其與分級機(jī)型式及物料性質(zhì)不同而異，取.，對青豆取大些，對蘑菇取小些）m粒（只）物料的平均質(zhì)量（g）一般G是給定值，如測得m后，則可由上式計算出總孔數(shù)Z，從而確定筒徑和長度（見47-48頁：孔的直徑、每排孔數(shù)和孔的間隙）。3 、滾筒轉(zhuǎn)數(shù)的確定滾筒的轉(zhuǎn)數(shù)直接影響生產(chǎn)能力和分級效率，而且與直徑有密切關(guān)系，不能隨意確定。從物料在滾筒中運(yùn)動時受力分析，可推出轉(zhuǎn)數(shù)的計算公式：如p48圖2-9所示。物料與滾筒一起轉(zhuǎn)動時的受力情況：對物料B：受到重力和離心力的作用，把G分解為Gsin和Gcos兩個分力，其中：力Gsin推動物料沿篩面下滑，力Gcos與離心力一起壓向篩面，使物料產(chǎn)生摩擦力T。而T=f0N，故T=f0 (Gcos+C)式中：F0 物料對篩面的摩擦系數(shù)（f0 =ty，為摩擦角）由于T的存在使物料隨篩面向上運(yùn)動。物料受的離心力C為：（N牛頓）式中：m物料B的質(zhì)量（kg）G物料B的重量（N）g重力加速度R筒內(nèi)半徑(m)V物料B的線速度（）故（N）當(dāng)物料B沿滾筒切線方向的垂直分力GsinT時，即開始下滑運(yùn)動，此時即處于滾筒內(nèi)最高點(diǎn)，也就是說Gsin-f0 (Gcos+C)=0時，物料B處于最高點(diǎn)，如將f0=ty和C值代入，經(jīng)整理得：sin()sincoscossin即：（轉(zhuǎn)分）據(jù)資料介紹，角（物料的開角）大于角510時，才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，即-510，對青豆和蘑菇，f0 =0.7，也就是ty=0.7，即=35，則=4045（為物料升高的最大角度），將和的值代入上式得：（轉(zhuǎn)分）從上式可見，n與R成反比，所以一般筒徑，其轉(zhuǎn)數(shù)，道理就在于此。、功率計算對中間軸式傳動方式的功率： （w）式中：n轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速M(fèi)滾筒轉(zhuǎn)動力矩（N.m）D滾筒直徑G滾筒的自重G1 與滾內(nèi)物料重G2 之和，滾筒內(nèi)物料填充系數(shù)為0.050.1傳動效率，取0.60.7對摩擦輪式傳動方式的功率：（w）、擺動篩、 擺動篩的結(jié)構(gòu)及工作原理擺動篩又稱搖動篩，通常用曲柄連桿機(jī)構(gòu)來 傳動。電機(jī)通過皮帶傳動，使偏心軸旋轉(zhuǎn)，然后用連桿帶動篩框作定向往復(fù)運(yùn)動，篩框的運(yùn)動方向垂直于支桿或吊桿中心線，篩框的運(yùn)動使篩面上的物料以一定的速度向排料端移動，同時獲得篩分。小于第一層篩孔的物料從第一層篩面落到第二層篩面，大于第一層篩孔的物料被截流在第一層篩面上,從篩子的末端排出，并被收集。特點(diǎn):、 因篩面是平的，故全部篩面都在工作、 結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝較容易，調(diào)換篩面方便、 適用于多種物料和同一種物料的不同規(guī)格的篩分、 動平衡困難，連桿易損壞，噪音大、有關(guān)參數(shù)的確定1、 篩孔的形狀和大小篩孔的形狀有圓形、正方形及長方形，通常用的最多的為圓形孔。篩孔的尺寸應(yīng)稍大于物料所需分級的尺寸，一般為：圓孔：為物料尺寸的1.21.3倍正方形孔：為物料尺寸的1.01.1倍長方形孔：為物料尺寸的1.1 倍篩面開孔率（即篩面的有效面積系數(shù)），一般為5060%，考慮到篩面的強(qiáng)度此值不宜過大。篩孔的排列方式：一般以正三角形排列為最好。一是在同樣情況下開孔數(shù)最多；二是錯開排列，則物料與篩孔的接觸機(jī)會多，有利于物料過篩。如圖：當(dāng)正三角形排列時，其開孔率：設(shè)孔徑d與孔隙m相等，即d=m，則以虛線面積為例： 當(dāng)正方形排列時，其開孔率： 由k1和k2 比較可知，正三角形排列比正方形排列其有效面積系數(shù)大16%。2、 曲柄轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)生產(chǎn)實踐中的經(jīng)驗，當(dāng)物料在篩面上出現(xiàn)正向移動（滑動）（即使物料沿篩面傾斜方向向下移動）和反向移動（滑動）（即使物料沿篩面傾斜方向向上移動），且正移動大于反移動及有輕微的跳動，使能獲得較高的篩分效果。使物料產(chǎn)生正向移動的曲柄軸最低回轉(zhuǎn)速度為：（轉(zhuǎn)分）式中：物料對篩面的摩擦角篩面的傾角r 曲柄的半徑（偏心距）使物料產(chǎn)生反向移動的曲柄軸最低回轉(zhuǎn)速度為：（轉(zhuǎn)分）使物料在篩面上產(chǎn)生輕微跳動的曲柄臨界轉(zhuǎn)速為：（以上三個公式的導(dǎo)出請參閱“玻璃機(jī)械設(shè)備p77）要求物料顆粒僅出現(xiàn)正向移動時，取轉(zhuǎn)速為：nn1 ,同時，nn2，nn1和nn2，且nn3 綜上所述：nn1,n2,n3目前，在設(shè)計擺動篩時，常常要求物料在篩面上做輕微的跳動，因此，可根據(jù)下式確定曲柄軸的轉(zhuǎn)速：按上式計算的轉(zhuǎn)速通常比較低，因此篩面上的物料并不會出現(xiàn)急劇地跳動和受到很大的沖擊，物料顆粒不易破碎。篩的安裝傾角一般在0-10篩的擺幅為4-22mm、生產(chǎn)能力的計算（kg/h）式中：B篩面的寬度（一般為6001200mm） q篩面單位流量（kg/m.h）,篩面單位流量主要與物料，在篩面上的流速有關(guān)，但流速不能太快，否則物料來不及過篩而進(jìn)入另一段，所以在計算時，往往都是實際測定q值。生產(chǎn)能力還可以用下面的經(jīng)驗式來計算：（噸小時）式中：B0 篩面有效寬度（取0.95B） h 篩面物料層厚度（取1-2）D D 物料顆粒最大直徑v平物料沿篩面運(yùn)動的平均速度（取0.5m/s以下）物料松散系數(shù)（取0.36-0.64） 物料密度、擺動篩的功率計算：功率消耗在機(jī)體擺動的動能上。設(shè)動能為E，則（J）式中：m 篩體和物料的質(zhì)量v最大機(jī)體運(yùn)動的最大速度（）（J）因為偏心轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一圈，篩的速度就由零到最大變化兩次，所以其動能應(yīng)為E=2E。即： +（w）式中：傳動效率（取0.5） Q物料重量（kg/h）、篩體平衡問題（參閱書p54）、影響擺動篩分級效果的因素1、 原料、原料顆粒幾何形狀的影響 原料顆粒的幾何形狀的不同，影響其在篩面上的流動情況，因而分級效果也不同。如圓形的比不規(guī)則的好分級。、物料在篩面上受振動而產(chǎn)生自動分級現(xiàn)象（上層：大、輕、粗粒；中層：混合；下層：小、重、光滑性）對擺動篩分級有利。如篩面料層較厚、單位流量較大時，更易產(chǎn)生自動分級。、干濕物料對分級效果的影響：如干的易分，濕的難分。、粉狀物料分級效果較差。、物料在篩面上運(yùn)動狀態(tài)的影響為使物料充分接觸篩面，即正常工作的必要條件使：正向位移反向位移，但必需有反向位移，因為有它存在才能使物料有更多地機(jī)會通過篩孔和使物料保持輕微的跳動。為此，偏心距、曲柄半徑、軸的轉(zhuǎn)速及篩面傾角等是支配物料在篩面上運(yùn)動的幾個因素。、傾角的影響傾角越大，物料運(yùn)動速度越大，這可使物料層下落，過篩的機(jī)會增多，但需加長篩面，否則會使一部分來不及過篩。同時傾角大，減少了篩孔的投影面積，和減小反向移動，而減少與篩面的接觸機(jī)會。故傾角不能過大。、轉(zhuǎn)速的影響傾角越大，振動越大（跳動越大），物料的運(yùn)動速度越大，篩分的效果越差所以為了物料產(chǎn)生正向移動又有輕微的跳動，則轉(zhuǎn)速不能太快、振幅與轉(zhuǎn)速有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)速高時，振幅可取小些。相反，則應(yīng)取大一些。2、 篩面的長度和寬度的關(guān)系物料的過篩速度與篩面的長度關(guān)系為：當(dāng)物料初落篩面時，形成自動分級，過篩量最大，此階段時間很短；當(dāng)物料流過篩面的時，因大部分已在前段過篩，則此段過篩量顯著減少，因此篩面再長作用也不大，即過篩量與篩長不是正比，所以不必要的延長篩面會使設(shè)備龐大，造成材料浪廢。因此不能通過增加篩長來提高生產(chǎn)能力。要提高生產(chǎn)能力可增加篩面的寬度，但篩寬也不能過大。過大會使設(shè)備龐大，而且落料不勻，操作不便，故篩面不能太寬，一般篩寬為600-1200mm（篩面的寬長比為1:6-7.5）。第二節(jié)切割設(shè)備（絞肉機(jī)）一、 絞肉機(jī)的構(gòu)造它是由螺旋供料器、十字切刀、格板、緊固螺帽和傳動部分組成。螺旋供料器：是變距變徑的螺桿，這樣會在工作過程中即起到輸送的作用，又能起到擠壓作用。十字切刀：有四個刀口，刀口順切刀的轉(zhuǎn)向安裝，用工具鋼制成，要求鋒利。格板：在圓形板上開有不同規(guī)格的圓孔，一般用于粗絞，孔徑為8-10mm；用于細(xì)絞的為3-5mm。二、生產(chǎn)能力的計算生產(chǎn)能力是由切刀的切割能力來決定的，不是由螺旋供料器來決定的。切刀的切割能力為：（cm2 /h）式中：n切刀的轉(zhuǎn)速D格板的直徑格板上孔眼的總面積與格板面積的比值（既開孔率，一般為0.3-0.4）Z切刀總數(shù)（十字切刀為4）根據(jù)F求生產(chǎn)能力：（kg/h）式中：F被切割1kg物料的切割面積（cm2 /kg）切刀切割能力的利用系數(shù)，一般為0.7-0.75關(guān)于F1的值：它取決于物料的種類和格板上孔眼直徑的大小，對于肉類，F(xiàn)1值如下： 孔眼直徑為2mm時，F(xiàn)1=1100012000(cm2/kg) 孔眼直徑為3mm時，F(xiàn)1=60007000 孔眼直徑為25mm時，F(xiàn)1=700-1000由此可見，孔徑，F(xiàn)1，則G。三、功率計算功率消耗，主要用于切割物料的阻力。當(dāng)知道切割1kg物料的能量比率后，就可求得所需總功率。（W）式中：G生產(chǎn)能力傳動效率W能量消耗比率對鮮肉： 孔徑為2mm時，能量消耗比率W0.004-0.005 孔徑為3mm時，能量消耗比率W0.0025-0.003 孔徑為25mm時，能量消耗比率W0.0004對凍肉：孔徑為2mm時，能量消耗比率W0.019孔徑為2mm時，能量消耗比率W0.01第三節(jié)原料分離機(jī)械與設(shè)備在食品加工中，往往不是全部原料都用來加工成最終產(chǎn)品，而是需要進(jìn)行分離，取其適合加工部分。例如：在果蔬加工中的肉與皮的分離、汁與渣的分離等。所用設(shè)備也多種多樣。現(xiàn)就打漿機(jī)、榨汁機(jī)作以介紹。一、 打漿機(jī)用途：用于果汁、果醬生產(chǎn)中。、 結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)：是由筒形外殼、圓筒篩、刮板、破碎槳葉和物料推進(jìn)器等組成料刮板篩筒外殼螺旋送料器破碎槳葉渣 汁篩筒用0.35-1.2mm不銹鋼板制成，其開孔眼直徑為0.4-0.5mm，開孔率為50。刮板與軸線有一夾角（即導(dǎo)程角），以使物料向前移動，并擦碎物料，其角度為1.5-2，刮板與篩筒的間距為1-4mm，破碎槳葉，起初始破碎物料的作用。工作過程：物料自進(jìn)入后，首先由螺旋送料器推進(jìn)，由破碎槳葉進(jìn)行初始破碎，再由刮板進(jìn)行擦碎和本身所受離心力的作用而破碎，由于刮板的回轉(zhuǎn)和導(dǎo)程角的存在，使物料在擦碎的過程中不斷地沿著螺旋線向出渣口方向移動，而汁液和肉泥則從篩孔中漏出，皮和籽等則從出渣口排出。物料在打漿機(jī)中的磨碎程度與下列因素有關(guān)：物料本身的性質(zhì)、軸的轉(zhuǎn)速、篩孔的直徑、開孔率、導(dǎo)程角、刮板與篩筒的間距。一般n=600轉(zhuǎn)分，=1.5，間距為3-4mm。通常采用調(diào)整導(dǎo)程角和間距來達(dá)到理想的打漿效果。如渣中含汁量高，說明導(dǎo)程角或間距過大；對含汁量高得物料，則要求導(dǎo)程角和間距要??；對含汁量低的物料來說，則要求導(dǎo)程角和間距大些。、 有關(guān)計算1、 生產(chǎn)能力的計算其生產(chǎn)能力決定于篩筒的直徑、長度、轉(zhuǎn)速、導(dǎo)程角和篩面的有效利用率?？捎孟率接嬎悖ń?jīng)驗式）：（kg/h）式中：D-篩筒直徑 L-篩筒的長度 n-刮板的轉(zhuǎn)速 -篩筒有效面積的利用系數(shù)（即篩孔的真正工作系數(shù)，其占篩孔總數(shù)的，而開孔率為50，故25 -導(dǎo)程角對圓錐篩筒，則生產(chǎn)能力為：(kg/h)式中：r1-篩筒大頭直徑r2-篩筒小頭直徑以上兩式計算出的生產(chǎn)能力系指通過篩孔的產(chǎn)品量。2、 功率的計算(w)式中：G生產(chǎn)能力W打漿機(jī)工作時的能量消耗比率（Nm/kg）。其值決定于物料的種類、溫度、刮板的轉(zhuǎn)速和篩筒有效面積。對單機(jī)：其平均值為W=3920-4410 Nm/kg(0.0011-0.0012 kwh/kg)；對聯(lián)動時取W=4900-5800 Nm/kg（0.00 14-0.0016 kwh/kg）傳動效率（0.7-0.8）3、 物料在篩筒內(nèi)的停留時間物料在筒內(nèi)的運(yùn)動是由于刮板與軸線成一定角度，所以在轉(zhuǎn)動時，物料既受離心力的作用，又受刮板向前推力的作用，使物料形成在沿圓周運(yùn)動的同時，又向前運(yùn)動，產(chǎn)生螺旋線。從圖中可知：將代入得 v1式中：v物料作圓周運(yùn)動的線速度v1物料沿軸線運(yùn)動的線速度導(dǎo)程角設(shè)：刮板長度為L，則物料在筒中的停留時間為：（s）通過上式分析，物料在筒內(nèi)的打漿時間與軸的轉(zhuǎn)速和導(dǎo)程角有關(guān)，即轉(zhuǎn)速，物料移動速度，而打漿時間；導(dǎo)程角，移動速度，打漿時間。據(jù)此，在生產(chǎn)中可通過改變轉(zhuǎn)速或調(diào)整導(dǎo)程角來調(diào)節(jié)打漿條件。如不采用無級變速時，則調(diào)節(jié)導(dǎo)程角是更方便的。