1、 第五章 粉碎與切割機械 食品加工中，涉及大量的將原料或中間產(chǎn)品的尺寸減小的操作，這些操作需要應用各種粉碎或切割機械設備。 固體物料在機械力的作用下，克服內(nèi)部的凝聚力，分裂為尺寸更小的顆粒，這一過程稱為粉碎操作。 粉碎操作在食品加工中作用： （1）滿足某些產(chǎn)品消費的需要。如小麥磨成面粉、稻谷碾成白米后才能食用； （2）增加固體的表面積，以利于干燥、溶解、浸出等進一步加工。如蔬菜、水果等干燥前大多粉碎成小塊； （3）將各組分的物料粉碎后混合，可以提高混合的均勻度，滿足工藝要求。如配料的制造中，各種原配料粉碎后才能混合均勻粉碎切割切割是利用切割器具（如切刀等）與物料的相對運動時產(chǎn)生的剪切力達到切斷

2、、切碎效果的單元操作。食品切割目的主要有：（1）獲得一定形狀的產(chǎn)品單體，如切絲、切丁、切片。（2）獲得質(zhì)地組成均一化的產(chǎn)品，如通過斬拌和擂潰(研磨,擂成細末 )等操作，得到組成均一、質(zhì)地細膩的產(chǎn)品。第一節(jié)粉碎機粉碎作用形式粉碎操作工藝物料粉碎的基本方法包括壓碎（擠壓）、劈碎、折斷、磨碎（研磨）和沖擊破碎等形式。粉碎作用形式1、擠壓 物料置于兩個粉碎面之間，施加壓力后物料因壓應力達到其抗壓強度極限而被粉碎。特點：得到的破碎料粒度不勻，但操作過程的功耗低、噪音小。適用于淀粉含量高的堅硬脆性物料，可作為粗粉碎工序使用；對于韌性或塑性物料，通過控制軋距，可制取部分斷裂的片狀產(chǎn)品（如麥片）。常見擠壓機械

3、如齒輥式擠壓破碎機、光棍式擠壓破碎機和對輥式壓片機。適用：大塊物料、干脆性物料。韌性和塑性物料則可能產(chǎn)生片狀物料。如麥片、米片、油料軋片。2、剪切 利用中低速的利刃壓入、高速利刃切入或小間隙低速相對運動的兩鈍刃剪切使物料斷裂。所得到的碎段的尺寸均勻，斷面整齊，操作過程的噪音低。適用：纖維性或含水量較高的韌性或低強度脆性物料，如果蔬、肌肉。物料在瞬間受到外來的沖擊力時，受到時間極短的變載荷，物料被擊碎，也有利用物料自身高速相對運動而碰撞粉碎。所得到的破碎料粒徑分布寬，作業(yè)設備的空載功耗大，結構簡單，通用性好，適用于淀粉含量高的脆性物料，如各種谷物。如錘片式粉碎機、氣流粉碎機、超音速噴射粉碎機。3

4、、沖擊破碎4、研磨 物料與運動表面之間受一定的壓力和剪切力作用，當剪應力達到物料的剪切強度極限時，物料就被粉碎。作用柔和，但摩擦熱高，粒度不勻，適用于韌性物料。5、劈裂 用一個平面和一個帶尖棱的工作表面擠壓物料時，物料沿壓力作用線的方向劈裂，這是由于劈裂平面上的拉應力達到或超過物料拉伸強度極限。適用：多用于脆性物料的破碎。6、折斷(Crook) 被粉碎的物料相當于承受集中載荷的兩支點或多支點梁，當物料內(nèi)的彎曲應力達到物料的彎曲強度極限時而被折斷。適用于長度尺寸較大或厚度尺寸較小的脆性物料，一般僅用于粗破碎工序。適用：大塊的長或薄的脆性物料，粉碎度較低。三種粉碎操作工藝自由與滯塞粉碎工藝開路與閉

5、路粉碎工藝干法與濕法粉碎工藝自由粉碎：指物料在重力作用下自由落入粉碎室，經(jīng)短暫而簡單粉碎后直接排出。不會產(chǎn)生過度粉碎，能耗低，但因一些未被粉碎或較少粉碎的粗大顆粒也迅速通過粉碎作用區(qū)作為成品排出，粒度分布帶很寬，適用于成品粒度要求不高或粉碎機外分選成品的場合。三種粉碎操作工藝自由與滯塞粉碎工藝開路與閉路粉碎工藝干法與濕法粉碎工藝滯塞粉碎：指在粉碎室的出口處設置有篩網(wǎng)等攔截物，用以限制物料的卸出。物料喂入后，將滯留于粉碎室內(nèi)粉碎，只有粒徑小于篩孔的碎顆粒才能夠穿過篩孔，作為成品排出，而大顆粒滯留在粉碎室內(nèi)繼續(xù)粉碎。因部分粒徑小于篩孔的顆粒不能夠迅速排出，而易出現(xiàn)過度粉碎，常用于粒度要求不高的粗、

6、中粉碎。三種粉碎操作工藝自由與滯塞粉碎工藝開路與閉路粉碎工藝干法與濕法粉碎工藝開路粉碎：指整個粉碎及成品粒度控制均由粉碎機完成，不配置專門控制成品粒度的設備，當物料進入粉碎機后，粉碎后的物料不經(jīng)粒度分選即全部作為產(chǎn)品卸出，粗粒不再重新送回破碎。設備配置簡單，不配置分選裝置，但因物料在粉碎區(qū)停留及受到粉碎作用的時間及強度不同，產(chǎn)品的粒度分布很寬。三種粉碎操作工藝自由與滯塞粉碎工藝開路與閉路粉碎工藝干法與濕法粉碎工藝閉路粉碎：指在整個操作流程中，設置分選裝置用以控制成品粒度，用粉碎機粉碎后的物料需首先經(jīng)粒度分選裝置分選，將符合粒度要求部分作為成品卸出，而粗粒則重新送回粉碎室進行粉碎。是粉碎度較大的

7、粉碎過程，能夠有效利用能量，適用于粒度要求均勻或能耗高的微粉碎及超微粉碎。三種粉碎操作工藝自由與滯塞粉碎工藝開路與閉路粉碎工藝干法與濕法粉碎工藝干法粉碎：指物料在整個粉碎過程中始終呈干燥松散狀態(tài)，所得成品為干燥粉體，工藝簡單，但易產(chǎn)生過熱、粉塵。當進行粉碎作業(yè)時物料的含水量不超過4%。三種粉碎操作工藝自由與滯塞粉碎工藝開路與閉路粉碎工藝干法與濕法粉碎工藝濕法粉碎：指將原料懸浮于液體載體（水）中進行粉碎，成品分選可采用沉降方法實現(xiàn)?？煽朔蹓m問題，同時不易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，尤其適用于超微粉碎或粉碎后需要用溶劑浸出及直接制漿的場合。粉碎時物料的含水量超過50%。第一節(jié)粉碎機粉碎機可以根據(jù)成品粒度分為普

8、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）粉碎機。從粉碎作用形式看，最常用的粉碎機包括沖擊式和研磨式粉碎機等。兩大類沖擊式粉碎機沖擊式粉碎機按沖擊力作用的方式可分為：機械沖擊式粉碎機依靠高速旋轉的棒或錘等部件沖擊或打擊顆粒，使其粉碎。氣流磨利用高速空氣流或過熱蒸汽，使顆粒加速產(chǎn)生相互沖擊力、碰撞力或與器壁發(fā)生沖擊碰撞作用而被粉碎。機械沖擊式粉碎機類型與特點類型：錘擊式和盤擊式。優(yōu)點：（與其它型式粉碎機比）具有單位功率粉碎能力大，粉碎粒度易于調(diào)節(jié)，應用范圍廣，占地面積小，易實現(xiàn)連續(xù)化的閉路粉碎等優(yōu)點。缺點：由于部件的高速旋轉及與顆粒的沖擊或碰撞，不可避免地會產(chǎn)生

9、磨損問題，因而不適宜用來處理硬度太大的物料。1錘擊式粉碎機這種粉碎機利用高速旋轉的錘頭或錘片產(chǎn)生的作用力使物料粉碎，既適用于脆性物料，也可用于部分韌性物料甚至纖維性物料的粉碎，所以常被稱為萬能粉碎機。錘擊式粉碎機的應用十分廣泛,許多食品原料及其中間產(chǎn)品的加工過程中均用到它，例如薯干、玉米、大豆、咖啡、可可、蔗糖、大米、麥類以及各種飼料等的粉碎均可使用錘擊式粉碎機。類型錘片篩網(wǎng) 工作過程 及特點應用結構及其設計主要構件：進料斗、轉子、錘片、篩板及機殼等；錘片和篩板是主要工作元件。結構及其設計（1）機殼 上、下兩部分組成，內(nèi)壁全部襯有鑄鐵襯板和高錳鋼襯板，機殼可以在軸線的水平面上分開，機蓋也可以打

10、開。A便于對轉子和篩面進行清理，檢查和維修。B當喂入量太大，機膛內(nèi)的物料來不及粉碎和從篩孔排出時，機膛超載堵塞，要打開機蓋處理。錘片式粉碎機分類按其物料喂入方式不同，可分為切向喂入式軸向喂入式徑向喂入式1切向進料式粉碎機 切向進料式粉碎機的特點是:進料口和粉碎室比較寬，其適應性廣，通用性好，經(jīng)久耐用和容易操作;需要配套 增速傳動裝置和風機（吸入物料），結構比較復雜,體積比較龐大，工作時噪聲和粉塵比較大;耗能比較多，加工單位質(zhì)量物料的能耗一般比較高。切向進料式粉碎機2軸向進料式粉碎機 帶四組錘片的轉子，在高速回轉時宛如一臺軸流風機，物料從軸向進料口被吸入粉碎室，經(jīng)粉碎后從篩孔排出，故又稱其為軸向

11、自吸式粉碎機。該粉碎機的特點是，粉碎室寬度小，結構簡單，篩理面積大，篩片包角比較大，粉碎效率高，能自動吸料，生產(chǎn)效率比較高。 軸向進料式粉碎機3.徑向進料式粉碎機 其特點是粉碎室寬度大，篩理面積大，篩片包角大，一般大于300結構對稱，生產(chǎn)效率較高，可自重進料。常用于谷物粉碎。（2）錘片A連接方式輻板與轉軸固定連接，錘片通過若干個銷軸鉸接于轉子的輻板上，錘片之間由隔套隔開。B型式活動式：活動地懸掛在輻板上固定式：由過載銷釘保護，一旦過載則銷釘被切斷。可逆式：可正反兩個方向回轉，當轉子一側磨損，電機反向即可繼續(xù)工作。（2）錘片C基本形狀基本形狀有9種，其中矩形錘片用得較多。 板條狀矩形錘片，它通用

12、性好，形狀簡單，易制造。它有兩個銷連孔，其中一個孔銷連在銷軸上，可輪換使用四個角來工作。 圖b、c為在工作邊角涂焊、堆焊碳化鎢等合金，或如圖d焊上一塊特殊的耐磨合金，可延長使用壽命23倍，但制造成本較高。 階梯形錘片(e)工作棱角多，粉碎效果好，但耐磨性差些。尖角錘片(圖f、g)適于粉碎牧草等纖維質(zhì)飼料，但耐磨性差。 環(huán)形錘片只有一個銷孔，工作中自動變換工作角，因此耐磨，使用壽命也較長，但結構比較復雜。 復合鋼矩形錘片，制造簡單，使用壽命長。 （3）篩面 一般設在轉子下半周，用11.5mm的優(yōu)質(zhì)鋼板沖孔而成，也有為了提高排料能力，使篩面占整個機膛的3/4以上，錘片與篩孔的徑向距為510mm。錘

13、片與篩孔的形狀和尺寸是決定粉料粒度的主要因素，但并不代表粒度級別。作用：錘式粉碎機的工作過程物料從進料口進入粉碎室后，便受到隨轉子高速回轉的錘片的打擊，進而飛向固定在機體上的篩板（或篩網(wǎng)）而發(fā)生碰撞。落入篩面與錘片之間的物料則受到強烈的沖擊、擠壓和摩擦作用，逐漸被粉碎。當粉粒體的粒徑小于篩孔直徑時便被排出粉碎室，較大碎粒繼續(xù)粉碎，直至全部排出機外。 錘式破碎機.avi錘片式粉碎機的特點1、錘片式粉碎機不僅適用于干脆性物料，也適用于部分韌性物料甚至是纖維性物料。常被稱為萬能粉碎機。2、由于強烈摩擦，物料在機膛內(nèi)溫升較大，造成脫水。3、經(jīng)過粉碎的物料不能立即排出，造成粉碎過度，浪費能源。4、得到的

14、粉碎粒度不均勻。（二）氣流式粉碎機原理氣體介質(zhì)特點形式1立式環(huán)形噴射氣流粉碎機2對沖式氣流粉碎機3超音速氣流噴射式粉碎機氣流式粉碎機原理氣流式粉碎機是比較成熟的超微粉碎設備。它使用空氣、過熱蒸汽或其它氣體通過噴嘴噴射作用成為高能氣流。高能氣流使物料顆粒在懸浮輸送狀態(tài)下相互之間發(fā)生劇烈的沖擊、碰撞和摩擦等作用，加上高速噴射氣流對顆粒的剪切沖擊作用，使物料得到充分研磨而成超微粒子。氣體介質(zhì)由于欲粉碎的食品物料熔點大多較低或者不耐熱，故通常使用空氣為介質(zhì)。被壓縮的空氣在粉碎室內(nèi)膨脹，產(chǎn)生的冷效應與粉碎時產(chǎn)生的熱效應相互抵消。因而用于低熔點和熱敏性材料的粉碎。對于易燃、易爆的物料可使用惰性氣體作工質(zhì)進

15、行粉碎。 氣流粉碎機的特點（1）能獲得50m以下粒度的粉體；（2）粗細粉?？勺詣臃旨?，且產(chǎn)品粒度分布較窄，并可減少因粉碎中操作事故對粒度分布的影響；（3）由于噴嘴處氣體膨脹而造成較低溫度，加之大量氣流導入產(chǎn)生的快速散熱作用，因而用于低熔點和熱敏性材料的粉碎；氣流粉碎機的特點（4）由于主要采用物料自磨原理，故產(chǎn)品不易受金屬或其它粉碎介質(zhì)的污染；（5）可以實現(xiàn)不同形式的聯(lián)合作業(yè)，例如，用熱壓縮空氣實現(xiàn)粉碎和干燥聯(lián)合作業(yè)，在粉碎的同時可與別的外加粉體或溶液進行混合等；（6）可在無菌情況下操作；（7）結構緊湊，構造簡單，沒有傳動件，故磨損低，可節(jié)約大量金屬材料，維修也較方便。與普通機械沖擊式超微粉碎機

16、相比，可將產(chǎn)品粉碎得很細(產(chǎn)品平均粒徑可達5m以下)，粒度更均勻；又因為氣體在噴嘴處膨脹可降溫，粉碎過程沒有伴生熱量，所以粉碎溫升很低。這一特性對于低熔點和熱敏性物料的超微粉碎特別重要；易實現(xiàn)多元聯(lián)合操作：利用熱壓縮空氣可同時進行粉碎和干燥處理；能對配比相差很大的物料進行混合；能在此處噴入所需的包裹溶液對粉液進行包埋處理；設備中接觸物料的構件結構簡單，衛(wèi)生條件好，易實現(xiàn)無菌操作。適用范圍給料粒度通常小於150微米，排料粒度為13微米，有時可達0.25微米。適用范圍廣，尤其適合于熱敏性、低熔點、含糖份及揮發(fā)性物料的粉碎。 氣流粉碎機的形式氣流粉碎機有不同形式，常見的有：立式環(huán)形噴射式氣流粉碎機對

17、沖式氣流粉碎機超音速氣流噴射式粉碎機1立式環(huán)形噴射氣流粉碎機結構組成如右圖所示。主要由立式環(huán)形粉碎室、分級器和文丘里加料器等組成。文丘里原理：把氣流由粗變細，以加快氣體流速，使氣體在文氏管出口的后側形成一個“真空”區(qū)。它能用氣流實現(xiàn)粉料的輸送。 工作過程 從若干個噴嘴5噴出的高速壓縮空氣氣流將喂入的物料加速并形成紊流狀，致使物料在粉碎室6中相互高速沖撞、摩擦而達到粉碎。粉碎后的粉粒體隨氣流經(jīng)環(huán)形軌道上升，由于環(huán)形軌道的離心力作用，使粗粉?？肯蜍壍劳鈧冗\動，細粉粒則被擠往內(nèi)側。回轉至分級器入口9處時，由于內(nèi)吸氣流旋渦的作用，細粉粒被吸入分級器8中分離而排出機外，粗粉粒則繼續(xù)沿環(huán)形軌道外側遠離分級

18、器入口處通過而被送回粉碎室6中，再度與新輸入物料一起進行粉碎。2對沖式氣流粉碎機構成如右圖所示。主要工作部件有噴管、噴嘴、沖擊室、分級室等。工作過程工作過程左右兩噴嘴和同時向沖擊室噴射高壓氣流。其中左噴嘴噴出的高壓氣流將料斗中的物料逐漸吸入，送入噴管，物料在此得到加速。加速后的物料一進入沖擊室，便受到右噴嘴噴射來的高速氣流阻止，物料尤如沖擊在粉碎板上而破碎。粉碎后轉而隨氣流經(jīng)上導管進入分級室，然后作回轉運動。在分級室中，因離心力的作用而分級，細粉粒所受離心力較小，逐漸向中央?yún)R集，而從排出口被排出機外；粗粉粒較大，沿分級室周壁運行至下導管入口處，并經(jīng)下導管9送至右噴嘴前，被噴嘴的高速氣流送至噴管

19、中并加速后進入沖擊室，與對面新輸入的物粒相互碰撞、摩擦而再次粉碎，如此循環(huán)達到粉碎目的。 磨碎機械主要用于加工小麥粉、米粉、豆?jié){、骨肉糜等產(chǎn)品時的干磨碎和濕磨碎作業(yè)。常用的磨碎機械有片磨、轉輥式磨粉機、球磨機等，成品粒度比較細微，一般可以通過80320目篩孔。 二、研磨式粉碎機 轉輥式粉碎機轉輥式粉碎機利用轉動的輥子產(chǎn)生研磨、擠壓或剪切等作用力，達到粉碎物料的目的。轉輥式磨粉機是食品工業(yè)廣泛使用的粉碎機械，特別在面粉工業(yè)中早已是不可缺少的關鍵設備，其它如啤酒麥芽的粉碎、油料的軋坯、巧克力的精磨、糖粉的加工、麥片和米片的加工等也都能采用類似的機器。最常見的是對輥式磨粉機 對輥式磨粉機對輥式磨粉機

20、 對輥式磨粉機廣泛應用于小麥制粉、葡萄破碎、啤酒麥芽軋碎等。根據(jù)使用對象不同，又可分為農(nóng)用小型磨粉機和大、中型磨粉機。前者裝備有一對磨輥，其結構簡單，操作方便，生產(chǎn)率低；后者配置有兩對磨輥，其結構復雜，機械化自動化程度高，生產(chǎn)率高。 1輥式磨粉機結構圖5.9所示為復式對輥式磨粉機的結構。主要由以下六個部分組成：（）磨輥（）傳動部分（）軋距調(diào)節(jié)機構（）喂料機構（）磨輥的清理機構（）吸風裝置說明(1) 磨輥輥式磨粉機的主要工作機構是磨輥，一般有一對或兩對磨輥，分別稱為單式和復式輥式磨粉機。在復式磨粉機中，每一對磨輥組成一個獨立的工作單元。物料從兩磨輥間通過時，受到磨輥的研磨作用而被破碎。磨輥在單式

21、磨粉機內(nèi)呈水平排列，在復式磨粉機內(nèi)，有水平排列的（如美國的磨粉機），也有傾斜排列的（如歐洲和我國使用的大、中型磨粉機）。磨輥的配置磨輥的配置 磨輥的配置（1）形式最簡單，小型磨粉機、軋片機等都采用這種型式，它的喂料、排料及傳動裝置都容易做到合理安排，工藝操作和裝拆磨輥也比較方便。（2）配置方式適用于小型的麥芽粉碎機，用三輥代替兩對齒輥。（3）或（4）形式常用于大型磨粉機，為縮小占地面積，這種方式已形成各國磨粉機的共同傳統(tǒng)。但是輥的傾斜角度各有不同，從而導致設備的結構和作用性能大不一樣，特別是磨輥的拆裝和操作性能。（5）配置方式常用于油料軋片機，因其結構簡單，同時可利用輥身的自重以增加輥間壓力。

22、（6）配置形式用于巧克力精磨機，它研磨的是漿料中的可可粉粒，漿料因黏附在輥面上自下而上輸送。磨輥的配置(2) 傳動部分傳動部分主要給磨輥提供工作動力，使兩磨輥作相對方向的轉動，其中一個為快輥，另一個為慢輥。因為以同一速度相向旋轉的磨輥（相對靜止）對小麥只能起到軋扁、擠壓作用，得不到良好的研磨效果；只有當兩磨輥以不同速度相向旋轉時，才能對小麥起到研磨作用。傳動部分的作用就在于保證磨輥按照一定的速度轉動，而且快慢輥之間要保持一定的轉速比。（3）軋距調(diào)節(jié)機構兩磨輥之間的徑向距離稱為軋距。用來調(diào)節(jié)兩磨輥距離的機構稱為軋距調(diào)節(jié)機構。缺少這一機構，磨粉機就不能與各種粒度的研磨物相適應，也不能根據(jù)工藝要求隨時改變磨粉機的研磨強度。傾斜排列的磨輥，上輥為快輥，它的軸承因固定在磨粉機的機殼上，故位置不能移動；下輥為慢輥，它的軸承裝在可以上下移動的軸承臂上，軸承臂通過彈簧與軋距調(diào)節(jié)機構相聯(lián)，因此慢輥的位置可調(diào)節(jié)改變。改變兩輥間的軋距以達到一定的研磨效果，是軋距調(diào)節(jié)機構的主要作用。（4）喂料機構設在磨輥的上方，由貯料筒、料斗、喂料輥及喂料活門等組成。喂料輥有兩個：定量輥和分流輥。定量輥直徑較大而轉速較慢，主要起撥料及向兩端分散物料的作用，并通過扇形活門形成的間隙完成喂料定量控制。分流輥直徑較小，轉速較高，其表面線速度為定量輥34倍，其作用是將