粉碎,均質及混合機械

1、 一、食品粉碎的基本知識（一）粉碎的概念 1、概念： 粉碎是指利用機械的方法使固體物料由大塊分裂成小塊直至細粉的操作。 是食品加工對原料預處理的基本操作之一。 2、分類：破碎和粉磨兩種。 （1）破碎：大塊物料處理成小塊物料的過程。（2）粉磨:將小物料加工成細粉的過程。 （3）超微粉碎：將全部物料粉碎到微米級的粒度。 （1）有利于不同物料的均勻混合。 例如：顆粒越小，越接近，均勻度越高，效果越好。 （2）便于原料顆粒內的成分進行分離。 例如：小麥的制粉、淀粉的制備都需要粉碎。 （3）提高物料的流動性，可實現(xiàn)流態(tài)化操作。 例如：流化床干燥 （4）提高物料的工藝性能。 例如：粉碎后，表面積增加，物料

2、的干燥、溶解等性能提高。 （1）擠壓 物料在兩個工作構件之間受到緩慢增長的壓力作用而被粉碎。 應用：脆性物料；若物料具韌、塑性，經擠壓可得到片狀產品，麥片等。 （2）撞擊 物料在瞬間受到的外來的沖擊力而被粉碎。 應用：多數(shù)物料都可用。 （3）折斷 物料在兩個工作構件間承受彎曲應力而被折斷。 應用：硬、脆度大的塊狀或條狀物料，如豆餅。 （4）研磨 物料在兩個相對滑動的粗糙工作表面之間受到摩擦、剪切等作用而被磨削成細粒。 應用：小塊物料或韌性物料。 （5）剪切 物料受到相對運動的兩個構件端面的作用而被切斷。 應用：韌性物料，一般果蔬、肉類的分切。 為了衡量粉碎機的粉碎效果，通常采用粉碎比這個概念。

3、 i=D/d 式中 i平均粉碎比; D物料粉碎前的平均直徑，mm; d物料粉碎后的平均直徑，mm; 為了簡單的表示和比較這一特性，常用其允許的最大進料口尺寸與最大出料口尺寸之比作為粉碎比，稱公稱粉碎比。 粉碎比是確定粉碎工藝以及選用粉碎機的重要依據(jù)。一般粉碎機械的公稱粉碎比為3-10，粉磨機械則達到30-1000以上。 粉碎工藝主要包括兩個方面：（1）粉碎的級別 當工藝要求的粉碎比比較大時，由于一次粉碎比很大，常采用多級粉碎，使每一級負擔一定的粉碎比。 實驗證明，在破碎時，粉碎比在4左右時操作效率最高，而磨粉時的粉碎比則需要根據(jù)粉磨機械的性能來確定。（2）粉碎流程a.開路粉碎 一次粉碎后卸出的

4、物料全部作為制成品。b.閉路粉碎 將粉碎后的物料進行分粒，不符合細度要求的物料再回流到粉碎機重新粉碎，粉碎機的工作只針對比較粗的顆粒。多級閉路粉碎流程小型玉米粉磨機農用小麥粉磨機 錘式粉碎機是利用高速旋轉的錘片對于物料施加強烈的作用而將物料粉碎的機器。 原理：主要是撞擊粉碎，同時還存在摩擦和剪切，所以既適用脆性物料，也適用于韌性物料，故也叫萬能粉碎機。 特點：結構簡單，操作方便，生產效率高。 缺點：作用機理復雜，粒度不能嚴格控制，粉碎比變化大。 應用：食品原料和中間產品的粉碎，如玉米、小麥、谷類、食鹽、糖等。 該系統(tǒng)主要由進料裝置，機殼，轉子，齒板，篩板，風機和排料裝置組成。在主軸上固定轉盤，

5、上連接錘片組成轉子。 轉子由主軸驅動，在粉碎室（由機殼、齒板和篩板組成）內旋轉，粉碎物料，轉子下方是篩板，側面是風機，風葉固定在主軸上。 1、工作過程工作過程 工作時，物料由進料口進入粉碎室，受到高速旋轉的錘片的打擊而粉碎，顆粒以較高的速度飛向齒板，撞擊進一步粉碎，隨后彈回再次受到錘片的撞擊作用。同時，物料也受到摩擦，剪切作用。粉碎到一定程度時，小于篩板的顆粒被排出粉碎室，大顆粒繼續(xù)粉碎。被排出的小顆粒在風機產生的負壓的吸力下進入沉降設備。 同時，由風機造成的負壓也可以避免進料口和軸與側壁等處粉塵的外溢，避免工作環(huán)境污染。 （1）錘片 是粉碎機的主要工作部件?；拘螤钣?種，如下圖 ，其中以矩

6、形最多。 錘片的形狀由被粉碎物料而定，錘片菱角多，粉碎力強，耐磨性差，尖角適合粉碎纖維性物料，環(huán)形錘片磨損均勻。錘片長度一般不超過200mm。 篩板是錘式粉碎機的排料裝置，一般用1-1.5mm厚的優(yōu)質剛板沖孔制成。通常設在轉子的下半周的位置，為了提高粉碎機的排料能力，可是使篩板占整個粉碎室內周面積的3/4以上，或者是將篩板置于粉碎室側面。 篩孔的形狀和尺寸是決定粉料粒度的主要因素，對機器的排料能力也有很大的影響。篩孔的形狀一般是圓孔或長孔。直徑分四個等級：小孔1-2mm，中孔3-4mm，粗孔5-6mm，大孔 8mm以上。 注意：孔徑大小并不代表顆粒粒度級別，一般在高速轉動下出去的顆粒直徑比孔徑

7、小的多。（1）按進料口位置及進料方向分：切向喂料式，軸向喂料式和徑向喂料式三種。（2）按轉子數(shù)目分：單轉子式錘碎機和多轉子式錘碎機。 輥式磨粉機是食品工作中廣泛使用的一種粉碎設備，最常見于面粉工業(yè)，在啤酒生產中的麥芽粉碎操作、油料的軋胚、方便食品的軋片操作、巧克力及糖粉的加工均有使用。（一）輥式磨粉機的基本結構和工作過程 基本結構：機架、成對磨輥、喂料機構、松合閘機構、輥面清理裝置、傳動機構及吸風機構組成。下面以國產液壓全自動控制MY型輥式磨粉機為例，介紹基本結構和工作過程。 MY型磨粉機的機身采用大槍板拼裝肢結構，整個機身由8快鑄鐵件構成，即左右側墻板、磨頂和4塊墻板撐擋，全部用螺栓連接固定

8、。機身內部使用木質襯板保溫，以防在工作中內腔壁結露而導致粉料結塊甚至霉變。（1）按表面分 齒輥：表面有一定形狀和細槽，起剪切、擠壓和 研磨作用。 磨輥 光輥：表面光滑，起擠壓和研磨作用。 （2）按表面線速度分 表面線速度相等（做軋片和軋坯） 對輥 快輥：表面線速 度較高 表面線速度不相等（做研磨） 慢輥：表面線速 度較慢 （3）要求：足夠的強度、剛度和硬度、表面耐磨性、均勻 性、導熱性 (1) 概念: 兩磨輥輥面間的最小距離叫軋距.調節(jié)軋距可以控制被粉碎物料的粒度 (2) 調節(jié)方式: a松閘：當粉磨機空載時，為避免高速相向旋轉的兩磨輪相互摩擦、碰撞，軋距應放大，稱為松閘。 b.合閘：當粉碎機負

9、載時，為了達到研磨效果，兩輥間隙應回到調定的軋距，稱為合軋 （3）要求： 要求送、合閘和味料機構的操作聯(lián)動，有物料時，物料傳感器使喂料機構先運轉，物料進入兩輥之間后再合閘；斷料時，先松閘，再使物料機停止，這樣可以防止兩輥碰撞產生火花，引起粉塵爆炸，而且避免表面的磨損。 （1）空載：電動機通過傳送帶動快輥轉動，快輥通過鏈輪帶動慢輥轉動。 （2）負載：快輥通過物料與慢輥接觸，在摩擦力的作用下，同時運動，鏈輪限制慢輪的轉動起定速的作用。5、喂料6、輥面清理7、吸風裝置8、液壓自動控制系統(tǒng)1、輥式粉磨機的特點 （1）適合熱敏性物料的粉碎：避免粉碎過程中物料的溫度升高，蛋白質變性。 （2）可控制物料粉碎

10、的粒度：通過調節(jié)軋距來控制物料的顆粒大小。 （3）能進行選擇性粉碎：控制快慢輪的轉速，磨輪表面的形狀和運動的參數(shù)進行粉碎。 （4）粉碎過程穩(wěn)定，便于控制：設定適合的參數(shù)，使工作條件一致，工作穩(wěn)定，實現(xiàn)自動化控制。（1）等速旋轉的光軸以擠壓的方法粉碎物料或使物料成片狀。如軋麥片機。（2）差速旋轉的光軸以擠壓和研磨的方法粉碎物料。如磨面機。（3）差速旋轉的的齒輥以剪切、擠壓和研磨的方法粉碎物料。如齒輥磨粉機。五棍麥芽粉碎機流程圖農用小型磨粉機（1）氣流粉碎機 是利用空氣，蒸汽或其他氣體通過一定壓力的噴嘴噴射產生高速的湍流和能量轉換流，物料顆粒在其作用下懸浮輸送，相互發(fā)生劇烈的沖擊、碰撞和摩擦，加上

11、高速氣流對顆粒的剪切作用，使物料得以充分的研磨而粉碎。 適用：熱敏材料的超微粉碎，可實現(xiàn)無菌操作、衛(wèi)生條件好。 震動磨在工作時，筒體內裝著顆粒較小的被粉碎物料和球狀或圓柱狀的研磨體，研磨系統(tǒng)做高頻震動，利用筒體內部的研磨體對物料的高頻撞擊和研磨將物料粉碎至超細。 特點：震動磨粉碎效率高，適應性強，可用于任何物料的超細磨，干磨、濕磨均可。（3）冷凍粉碎機 有些物料在常溫下具有熱塑性或者非常強韌，粉碎起來非常困難。冷凍粉碎機可將物料冷凍，使物料成為脆性材料再粉碎。 一 、均質的目的及原理 二、高壓均質機 三、離心均質機 四、超聲波均質機 五、膠體磨（一）目的 均質的目的在于將液體的混合物料中的粗大

12、脂肪球或者較大的顆粒破碎細化，提高食品的均細度，防止或延緩物料分層，使其成為液體均相、穩(wěn)定的混合物。 均質后的食品在口感、外觀及消化吸收率等方面均有提高。 （1）剪切 在液體物料高速流動時，若突然遇到狹窄的縫隙，就回造成極大的速度梯度，從而產生很大的剪切力，使物料粉碎。 （2）沖擊 在均質機內，液體物料與均質閥產生高速撞擊作用，從而將脂肪球等撞擊成細小的微粒。 （3）空穴 液體在高速流經均質閥縫隙處時，產生巨大的壓力降。當壓力降低到液體的飽和蒸汽壓時，液體開始沸騰并汽化，產生大量氣泡。液體離開均質閥時，壓力有會增加，使氣泡突然破滅，瞬間產生大量空穴?？籽〞尫糯罅康哪芰浚a高頻震動，使顆粒破

13、碎。 均質機在工作時，三種作用力協(xié)同達到均質目的。 均質溫度對均質效果影響很大，物料均 質溫度高，液體的飽和蒸汽壓也高，均質時容易形成空穴。所以在均質前可將物料加熱。 注意：均質溫度高，不利于蛋白質的熱穩(wěn)定性。 （一）結構及工作過程 高壓均質機主要由高壓泵、均質閥、調節(jié)裝置及傳動系統(tǒng)組成。 1、高壓泵 （1）高壓泵的組成： 高壓泵由進料腔、吸入活門、排出活門、柱塞等組成。 a、吸料過程：當柱塞向右運動時，泵腔體積增大，使泵腔內產生低壓，物料由于外壓的作用頂開吸入活門進入泵腔的過程。 b、排料過程：當柱塞向左運動時，泵腔體積減小，使泵腔內壓力逐漸升高，關閉了吸入活門，達到一定高壓時又會頂開排處活

14、門，將泵腔內液體排處的過程。 均質閥安裝在高壓泵的排料口，一般采用雙級均質閥。 均質閥由閥座、閥芯、彈簧、調節(jié)手柄組成。 閥座和閥芯結構精密，二者之間間隙小而均勻，保證均質質量。間隙大小由調節(jié)手柄調節(jié)彈簧對閥芯的壓力到來改變。 均質壓力有壓力表測定。第一級壓力為20-25MPa，主要使大的顆粒得到破碎；第二級壓力為3.5MPa，主要是進一步細化并均勻分散。 離心均質機常用于乳品生產，它不僅能進行均質，還可以去除牛乳中的雜質并分離細奶油，又稱為凈化均質機。（一）離心均質機的工作原理 離心均質機有一個高速離心的轉鼓，物料流至轉鼓后受到強烈的離心作用，不同密度的組分便會被分離。 例如：牛乳在離心均質

15、機中會分成三相，密度最大的雜質被甩到轉鼓四周，應定期排渣；密度適中的的脫脂乳從上部的均質出口排出；密度最小的稀奶油被導入稀奶油室，室內有一個帶尖齒的圓盤恒速旋轉，與稀奶油發(fā)生激烈的相對運動并產生孔穴作用，將脂肪球打碎，均質后的稀奶油可同脫脂乳一起流出。 1、分離轉鼓 離心均質機的主要工作部件是分離轉鼓，由轉軸、碟片等組成。 轉軸上有數(shù)十塊錐形碟片，使液體物料在碟片間形成薄層流動，由于碟片作用，減少了液體的攪動，減小了沉降距離，增加了沉降面積，從而大大增強了分離效率和生產能力。離心均質機一般工作時轉鼓以6000r/min的速度轉動。 帶齒圓盤處于稀奶油室中，與轉鼓一起回轉，是均質的關鍵構件。 帶

16、齒圓盤邊緣上均勻分布有突出的尖齒，一般為12個。齒的前端邊緣呈流線型，后端邊緣則削平。改變帶齒圓盤的直徑和齒數(shù)，可得到不同的破碎度。 （一）超聲波均質機的工作原理 超聲波均質是利用超聲波遇到物體時會迅速交替壓縮和膨脹的原理設計。 如果將超聲波導入料液，當處于膨脹的半個周期時，料液受到拉力，其中的氣泡便膨脹，而在壓縮的半個周期內，氣泡被壓縮。當壓力振幅變化很大時，就會生產空穴作用和強烈的機械攪拌作用，使大的脂肪球回大顆粒破碎，從而達到粉碎的目的。 機械式超聲波均質機的主要工作部件是噴嘴和簧片?；善挥趪娮斓那胺?，它是一個邊緣呈楔形的金屬片，被兩個或兩個以上的節(jié)點夾住。當料液在0.4-1.4MPa

17、的壓力作用下經噴嘴高速噴射到簧片上時，簧片便發(fā)生頻率為18-30kHz的震動，所生產的超聲波傳給料液，使料液被均質，然后從出口排出。 膠體磨是一種磨制膠體或近似膠體物料的機械。它可以在極短的時間內對懸浮液中的固體進行超微粉碎，同時兼有混合、攪拌、分散和乳化作用，成品粒徑可達1um以下。 應用：果汁、果醬、植物蛋白、乳品、油脂及一些調味品、添加劑的生產中。 膠體磨的工作構件由固定磨體（定子）和高速旋轉的磨體（轉子）組成，兩個磨體之間有可以調動的間隙。 當料液通過間隙時，由于轉子的高速旋轉，使服著于轉子上面的物料運動速度最大，而附著于定子面上的物料速度為零，在液流中生產巨大的速度梯度，使物料受到劇

18、烈的剪切、摩擦和湍流作用，物料因而被磨碎、混合、分散和乳化。 膠體磨按轉軸的位置可分為臥式和立式. 1、臥式膠體磨的轉子隨水平軸轉動，定子和轉子的間隙一般在50-150um，依靠轉子的水平位移來調節(jié)。轉子的轉速為3000-15000r/min。適用于粘性相對較低的物料。 立式膠體磨的轉子位于垂直方向，轉子的轉速為3000-10000 r/min，適用于粘性相對較高的物料，其卸料和清洗都很方便. 膠體磨主要由進料口、外殼、定子、轉子、電動機、調節(jié)裝置和底座等構成，。 1、轉子和定子 定子和轉子的配合有一定的錐度（一般在1：2.5），其間隙可以調動。表面有溝槽。 2、間隙調節(jié)裝置 通過定子的升降可

19、以改變間隙的大小。 3、回流與冷卻裝置 膠體磨轉速較高，為了達到理想效果，一般要多磨幾次。所以需要回流裝置。 物料在摩擦過程會生產熱，在定子和轉子之間可以形成一環(huán)行水槽，使熱量被帶走。 一 粉料混合機 二 氣液混合機 粉料混合機的作用對象是兩種或兩種以上具有一定流動性的粉料顆粒。 粉料混合機按混合容器是否旋轉分旋轉容器式混合機和固定容器式混合機。（一）旋轉容器式混合機 旋轉容器式混合機是間歇操作的混合機械，這種混合機用驅動軸水平地支撐著容器，容器內放入兩種以上的物料，驅動軸帶動容器自身回旋而完成物料的混合。 特點：結構簡單、混合效果好 旋轉容器式混合機由旋轉容器及驅動轉軸、機架、減速傳動機構和

20、電動機組成，旋轉容器內部無攪拌工作部件。 工作時，容器內物料在容器的帶動下向上運動，然后在自重下回落，造成上下翻動和側向運動，從而不斷進行擴散，達到混合的目的。 減速裝置要求減速比大。 （1）圓筒型混合機 一種是水平型混合機，其圓筒容器水平放置，驅動軸和圓筒中心線重合。 特點：混合不徹底、效率低，一般不采用。 另一種是傾斜型混合機，圓筒容器傾斜放置，驅動軸和圓筒中心線成一個小的夾角，混合效果好。 轉速一般40-100r/min.適用于調味料及啤酒的原料麥芽等混合。 容器由兩個錐底相連的圓錐體構成，驅動軸固定于錐底部分，一個錐頂為原料入口，另一個為混合物料的出口。 優(yōu)點：易流動、混合快、物料排出

21、徹底。 錐角有60、90 兩種。轉速為5-20 r/min. 又稱雙圓交型混合機。由兩個傾斜的圓筒組成，兩圓筒交角為60 -90 ，與驅動軸非對稱分布，操作時物料的混合效果要好。 V型混合機的裝量容積為體積的10%-30%，工作轉速為6-25r/min,混合時間為4min/次。 適用：干粉狀食品（面粉、奶粉等）的混合。 混合容積呈立方體型，混合操作時，物料在空間力的作用下做三維的復雜運動，強化了混合的效果，消除了混合的死角，大大縮減了混合的時間。 適用：咖啡等貴重物料的混合。 它是圓筒型混合機的一種變型，圓筒變?yōu)檩喭玻嘶旌纤澜?特點：容積較小、裝料少。 適用：小食品包裝調味料或包糖衣的操

22、作。 （1） 次類混合機的一次投料量為容器體積的30%-50%。投入量過大，則混合空間小，攪拌效果不理想。 （2） 在容器旋轉過程中，內部的物料回受到重力和離心力的雙重作用。 （3） 因容器的旋轉速度低，動力消耗不大，故很和功率一般為配用額定電動機功率的50%-60%。 特征：容器固定，內部有回轉的攪拌漿葉或螺旋，強制性的分散、切割物料，物料在容器內有確定的流動方向，屬于對流混合。 適用：物料的性質差別較大及混合比較大，混合精度高的場合。 螺帶式混合機的內部有螺旋帶狀漿片，靠漿片的回旋來完成對物料的混合。 分類： a、根據(jù)螺帶的數(shù)目分：單螺帶混合機和多螺帶混合機 b、根據(jù)螺帶的安裝位置分：臥式

23、螺帶混合機、立式螺帶混合機和傾斜式螺帶混合機。 螺帶式混合機工作轉速為20-60r/min，裝量體積為容器體積的30%-40%。 其溶劑為立式，中央有螺旋式的驅動軸，軸的四周是一個套筒，上部有一由驅動軸帶動的甩料板。 工作時，驅動軸將物料從套筒底部提升到上部，在甩料板的作用下被甩到容器四周，慢慢落下，到底部有被驅動軸提升如此循環(huán)往復，直到預定的混合效果，由下部出口排出。 容器呈倒圓錐型，螺旋輸送機沿圓錐的母線置于容器的內部。 上部設有驅動裝置，輸送機在搖臂的帶動下轉動，小容量混合時間為2-4 min,大容量混合時間為8-10 min。 應用：比較廣泛，如小麥粉，奶粉等。 食品工業(yè)中常見的氣液混

24、合操作是碳酸飲料的碳酸化。碳酸化是指CO2與冷凈水或糖漿充分接觸，讓CO2溶解在液體中，制成含CO2的飲料。 生產碳酸飲料的氣液混合設備叫碳酸化器，常用有三種：薄膜式碳酸化器、噴霧式碳酸化器和噴射式碳酸化器。 、結構薄膜式碳酸化器的主體是一個壓力容器，經過濾、減壓處理后的CO2氣體恒定地向壓力容器輸入，容器內的CO2的壓力控制在0.4-0.6MPa。、原理容器內部有多組圓盤，當水流過圓盤時，形成薄層，使充滿在容器中的CO2與水充分的接觸，可以延長水在CO2氣體中的停留時間，又擴大了接觸面積，在水流動過程中完成碳酸化。、特點：設備結構簡單、操作方便、碳酸化效果主要由圓盤數(shù)目確定。 、結構 由雙作

25、用式活塞泵、碳酸化罐、機座和管道組成。 2、工作原理 工作時，CO2充滿罐內，活塞泵將水泵入碳酸化罐中央的豎管，形成高壓水，通過噴霧器將水噴成小水滴，在CO2氣體中落下，與CO2氣體充分接觸，形成碳酸水。 3、特點 管道密封好，便于拆裝及清洗，結構簡單，混合效果好。 1、結構 噴射式碳酸化器是一種高效氣液混合設備，主要構件是文丘里管，見下圖。 2、原理 處理水經過加壓后進入流體通道，當水流至收縮的噴嘴處時，流速增加。隨水流增加，水的內部壓力迅速下降，形成低壓區(qū)，這樣就不斷吸收CO2。 當水離開噴嘴時，周圍的環(huán)境壓力與水的內部壓力形成較大的壓差。為了維持平衡，水會爆裂成細小的水滴，同時，水與氣體

26、間有很大的相對速度，使水滴變得更加細微，增加了水與CO2的接觸面積，提高了混合效果。 1、調和機的概念 調和機主要是加工高黏度糊狀物料及黏液性固體物料，它可以完成在粉狀物料中加入少量液體或在高黏度物料中加入少量粉體、液體，形成均勻的塑性物料或膏、糊狀混合物等工藝操作，并根據(jù)需要完成捏合、充氣等操作。 2、應用 調和機械廣泛應用于焙烤食品及糖果、人造奶油、魚肉和混合干酪的生產。 （一） 調和原理 調和機械所處理的物料大多數(shù)是黏度極高的漿體或塑性物料，流動性極小，攪拌器造成的物料局部運動不能波及到整個容器，所以調和操作不能像高流動性物料混合那樣依靠對流擴散或分子擴散，而是對流混合、擴散混合和剪切作

27、用同時發(fā)生的過程。 1、按攪拌容器軸線位置分 立式調和機和臥式調和機 2、按攪拌軸數(shù)量分 單軸調和機、雙軸調和機和多軸調和機 3、根據(jù)操作分 間歇式調和機和連續(xù)式調和機 4、根據(jù)攪拌軸轉速分 高速調和機和低速調和機 5、根據(jù)被調和物料分 打蛋機和調粉機 1、應用 打蛋機用于攪打粘稠性漿體物料。在食品工業(yè)中常用于打發(fā)蛋白液、奶油，在蛋糕生產中用于調制面漿，在軟糖生產中調制糖漿。打蛋機的轉速一般較高，所以也叫高速調和機。 2、結構組成 有攪拌器、調和容器、傳動裝置及容器升降機構組成。 立式打蛋機的攪拌器由攪拌槳和攪拌頭組成。攪拌槳在運動中攪拌物料，攪拌頭則使攪拌槳相對于容器形成公轉和自轉的運動規(guī)律。 （1）攪拌槳 有三種結構：鉤形攪拌槳、網(wǎng)形攪拌槳和鼓形攪拌槳。 (2) 攪拌頭 作用：保證攪拌槳形成特定的運動軌跡，攪拌均勻。 (3) 不同攪拌槳的比較種類形狀應用舉例鉤形攪拌槳鉤形高黏度物料面漿網(wǎng)形攪拌槳網(wǎng)形中黏度物料糖漿鼓形攪拌槳鼓形低黏度物料稀蛋白液 立式打蛋機的調和容器