固體物料的粉碎設備

生物工程設備

當前第1頁\共有102頁\編于星期二\19點發(fā)酵工藝組成部分菌種選育培養(yǎng)基制備↓↓

種子培養(yǎng)→發(fā)酵罐→產(chǎn)物的提取精制↑無菌空氣當前第2頁\共有102頁\編于星期二\19點底物生物反應器檢測控制儀表培養(yǎng)基（滅菌）經(jīng)加工原料酶細胞生物催化劑（游離或固定化）機械能除菌空氣產(chǎn)品提取純化副產(chǎn)品產(chǎn)品廢物熱能原材料營養(yǎng)物典型工業(yè)生物技術(shù)過程當前第3頁\共有102頁\編于星期二\19點

物料處理與培養(yǎng)基制備生物反應器過濾、離心與膜分離設備萃取設備課程內(nèi)容當前第4頁\共有102頁\編于星期二\19點

離子交換設備蒸發(fā)與結(jié)晶設備干燥設備空氣凈化除菌設備物料輸送系統(tǒng)設備設備與管道的清洗與殺菌課程內(nèi)容當前第5頁\共有102頁\編于星期二\19點掌握內(nèi)容設備的用途設備的工作原理設備的使用場合設備的選型方法當前第6頁\共有102頁\編于星期二\19點第一章

物料處理與培養(yǎng)基制備

當前第7頁\共有102頁\編于星期二\19點

固體物料的處理與粉碎設備液體培養(yǎng)基的制備及殺菌設備當前第8頁\共有102頁\編于星期二\19點第一節(jié)固體物料處理與粉碎設備當前第9頁\共有102頁\編于星期二\19點固體物料的處理清理：指清除異物或雜質(zhì)?？梢杂檬謷⑾礈?、風選、篩選、磁選、光選等方法來進行。分級：指把清理過的產(chǎn)品按質(zhì)量不同分離開來，其質(zhì)量可按照尺寸、形狀、密度、結(jié)構(gòu)和顏色來劃分。定級：指按商業(yè)價值和用途劃分品級，與物理分級時所公認的考慮因素相比，定級取決于更多的因素，如物理因素、化學因素、生物學因素等。當前第10頁\共有102頁\編于星期二\19點物料清理與分級的方法空氣動力學特性的不同——氣流清選法;顆粒大小的不同——篩選法;顆粒形狀的不同——精選;比重的不同——干法比重分選和濕法比重分選;磁性的不同——磁選法;彈性的不同——撞擊法;顏色的不同——光電分選法。當前第11頁\共有102頁\編于星期二\19點一、磁力除鐵器

谷物除鐵的目的是將夾雜在谷物中的金屬雜物除去。谷物除鐵多采用磁選。磁選設備按結(jié)構(gòu)形式的不同分為一般的磁鋼裝置（固定形磁鋼裝置）及永磁滾筒兩種。當前第12頁\共有102頁\編于星期二\19點固定形磁鋼裝置（平板式磁分離器）將永久磁鋼根據(jù)需要的數(shù)量組合起來，可分散裝置在谷粒經(jīng)過的加料斜槽或在加工設備之前集中裝置。成排的磁鋼兩端用夾板和螺絲固定在機體的上部或底部。當前第13頁\共有102頁\編于星期二\19點平板式磁鐵分離器由若干塊磁鐵排成一排，鑲在木槽中，磁極露在物料通過的傾斜平面上。當前第14頁\共有102頁\編于星期二\19點

當前第15頁\共有102頁\編于星期二\19點

若磁鋼裝在物料層的上部，則磁極面與斜槽的距離，對大麥物料不宜超過20mm；物料應攤成均勻的薄層流過磁極面，大麥物料通過的厚度不宜超過12mm。若磁鋼安裝在料層底部時，在磁極面的下方應開設一條積存雜質(zhì)的凹槽。此種裝置比較簡單，但除雜質(zhì)效果較差，必須定時對磁極面進行人工清理。當前第16頁\共有102頁\編于星期二\19點（2）永磁滾筒（旋轉(zhuǎn)式磁分離器）由轉(zhuǎn)動的外筒和其中固定不動的磁鐵芯（170°的半圓形芯子）兩部分組成。當前第17頁\共有102頁\編于星期二\19點

磁鋼的排列當前第18頁\共有102頁\編于星期二\19點

CXY－25型永磁滾筒的結(jié)構(gòu)1.上機體2.磁鐵滾筒3.下機體4.蝸輪減速器5.電動機6.鐵隔板7.撥齒8.觀察窗9.大麥出口10.盛鐵盒當前第19頁\共有102頁\編于星期二\19點永磁滾筒當前第20頁\共有102頁\編于星期二\19點二、精選及分級設備

精選：按籽粒長度和形狀不同進行分選的方法叫做精選。精選對其他清選方法只是相對而言，一般是在篩選之后進行的較為精確的分選。大麥的分級是要把腹徑大小不同的麥粒分開。當前第21頁\共有102頁\編于星期二\19點1．精選機精選是利用雜粒與大麥長度不同的特點進行分離。常用的精選機有碟片式和滾筒式2種，都是利用帶有袋孔（窩眼）的工作面來分離雜粒。袋孔中嵌入長度不同的顆粒，帶升高度不同而分離。當前第22頁\共有102頁\編于星期二\19點（1）碟片式精選機工作原理碟片式精選機的主要構(gòu)件是一組同軸安裝的圓環(huán)形鑄鐵碟片，碟片的兩側(cè)工作面制成許多特殊形狀的袋孔。當前第23頁\共有102頁\編于星期二\19點

碟片的工作情況

1.碟片2.葉片3.短粒出口4.盛物槽當前第24頁\共有102頁\編于星期二\19點碟片式精選機當前第25頁\共有102頁\編于星期二\19點

結(jié)構(gòu)：

主要由機殼、裝有碟片的軸和螺旋輸送機（絞龍）等組成。當前第26頁\共有102頁\編于星期二\19點

碟片精選機結(jié)構(gòu)

1.進料口2.碟片3.軸4.軸承5.絞龍6.大鏈輪7.小鏈輪8.鏈條9.隔板10.孔11.長粒物粒出口12.淌板當前第27頁\共有102頁\編于星期二\19點

碟片上袋孔的大小、形狀，可根據(jù)籽粒長度的粒度曲線來確定。碟片精選機的優(yōu)點是工作面積大，轉(zhuǎn)速高，產(chǎn)量比滾筒精選機大；而且各種不同的袋孔可用于同一機器中；碟片損壞可以更換。缺點是碟片上的袋孔容易磨損。當前第28頁\共有102頁\編于星期二\19點碟片精選機當前第29頁\共有102頁\編于星期二\19點（2）滾筒精選機滾筒精選機是另一種利用袋孔（窩眼）來分離雜質(zhì)的機器。滾筒精選機的主要工作構(gòu)件是一個內(nèi)表面開有袋孔的旋轉(zhuǎn)圓筒。當前第30頁\共有102頁\編于星期二\19點

滾筒的工作情況1.滾筒2.袋孔3.絞龍4.收集槽當前第31頁\共有102頁\編于星期二\19點

當前第32頁\共有102頁\編于星期二\19點滾筒精選機的結(jié)構(gòu)當前第33頁\共有102頁\編于星期二\19點

根據(jù)滾筒轉(zhuǎn)速差別分為快速滾筒精選機和慢速滾筒精選機。按其作用有蕎子滾筒、大麥滾筒和分級滾筒之分。滾筒精選機的特點是它分離出來的雜粒中含大麥較少；其主要缺點是袋孔的利用系數(shù)低，產(chǎn)量也較低，且工作面磨損后不能修復。當前第34頁\共有102頁\編于星期二\19點滾筒精選機當前第35頁\共有102頁\編于星期二\19點碟片滾筒精選機當前第36頁\共有102頁\編于星期二\19點2．篩選分級設備

生產(chǎn)中往往需要將粒度的不同物料分級，來進行不同的處理，這就需要篩選分級。篩選設備一般分為振動篩和轉(zhuǎn)筒篩兩種。當前第37頁\共有102頁\編于星期二\19點1．振動篩

篩選分級主要是篩選和風選。篩選是利用物料和雜質(zhì)體積大小的不同而達到清理的目的。風選是利用物料與雜質(zhì)的相對密度及流體力學特性的不同而進行分離。當前第38頁\共有102頁\編于星期二\19點振動篩當前第39頁\共有102頁\編于星期二\19點

SZ型振動篩系定型設備，采用全金屬結(jié)構(gòu)其主要部分有：進料機構(gòu)、篩體、篩面清理機構(gòu)、吸風除塵機構(gòu)，振動機構(gòu)等。當前第40頁\共有102頁\編于星期二\19點

當前第41頁\共有102頁\編于星期二\19點

當前第42頁\共有102頁\編于星期二\19點進料機構(gòu)由進料斗和流量控制裝置組成。SZ型振動篩的流量控制裝置是采用壓力門進行勻料和控制流量。這種調(diào)節(jié)裝置的特點是結(jié)構(gòu)較簡單，操作方便。當前第43頁\共有102頁\編于星期二\19點篩體

定型的振動篩，是將篩面固定在篩格上，做成抽屜式，這種裝置方法能方便地更換篩面。篩體內(nèi)一般裝有三層篩面。分別具有一定的傾斜度，使物料在篩面上加速流動而不致堵塞。當前第44頁\共有102頁\編于星期二\19點

篩面清理機構(gòu)

在底層篩面下須裝橡皮球清理機構(gòu)，或裝刷帚清理，但刷帚易磨損，需經(jīng)常更換。當前第45頁\共有102頁\編于星期二\19點

吸風除塵機構(gòu)

吸風除塵機構(gòu)由進出口兩個吸風道，沉降室和通風機三個部分組成。吸風除塵機構(gòu)的吸塵效果的好壞，主要取決于吸風道的風速，風速可由調(diào)節(jié)風門進行調(diào)節(jié)。沉降室容積增大，氣流速度降低至2m/s左右，輕雜質(zhì)即可慢慢沉降，壓開活瓣，落到集雜槽排出。通風機出口應連接除塵器，對氣流中尚未沉降的灰塵作進一步凈化處理。當前第46頁\共有102頁\編于星期二\19點2.圓筒分級篩

根據(jù)物料分級的要求，在圓筒篩上布置不同孔徑的篩面。當前第47頁\共有102頁\編于星期二\19點

圓筒分級篩

當前第48頁\共有102頁\編于星期二\19點特點優(yōu)點：設備簡單、電動機傳動比平板分級篩方便。缺點：篩面利用率小，僅為整個篩面的1/5。當前第49頁\共有102頁\編于星期二\19點三、固體物料的粉碎設備許多生物工程的工廠里，原料需要進行粉碎。原料粉碎可分為濕式粉碎和干式粉碎兩類。當前第50頁\共有102頁\編于星期二\19點濕式粉碎

將水和原料一起加入粉碎機中，從粉碎機出來時即成粉漿。

粉碎時物料的含水量超過50%。優(yōu)點：無原粉粉末飛揚，車間衛(wèi)生好。缺點：粉漿必須隨產(chǎn)隨用，不宜貯藏，且耗電量較多。當前第51頁\共有102頁\編于星期二\19點干式粉碎當進行粉碎作業(yè)時物料的含水量不超過4%。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。干式粉碎時必須配備除塵通風設備。

當前第52頁\共有102頁\編于星期二\19點（一）物料粉碎的力學分析擠壓破碎沖擊破碎研磨粉碎剪切破碎劈裂粉碎當前第53頁\共有102頁\編于星期二\19點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。得到的破碎料粒度不勻，但操作過程的功耗低、噪音小。

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、油料軋片。當前第54頁\共有102頁\編于星期二\19點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。當前第55頁\共有102頁\編于星期二\19點

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(jié)構(gòu)簡單，通用性好，適用于淀粉含量高的脆性物料，如各種谷物。3、沖擊破碎當前第56頁\共有102頁\編于星期二\19點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。當前第57頁\共有102頁\編于星期二\19點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。當前第58頁\共有102頁\編于星期二\19點

選擇粉碎方法必須根據(jù)物料的物性、大小和所要求的粉碎程度等而定。對堅硬的和脆性的物料，擠壓和沖擊很有效。對韌性物料，剪切力的作用較好。對方向性物料則以劈碎為宜。

當前第59頁\共有102頁\編于星期二\19點

物料在粉碎時，無論是哪一種作用力在起作用，都需稍超過物料的破碎強度，物料才能被破碎。各種粉碎機所產(chǎn)生的粉碎作用力不是單純的一種力，而往往是幾種力的組合。但對于特定的粉碎設備，可以是以一種作用力為主要的粉碎作用力。當前第60頁\共有102頁\編于星期二\19點（二）物料的粉碎度（粉碎比）

物料粉碎前后平均直徑之比，稱為粉碎度或稱粉碎比。

式中D1——粉碎前物料的平均粒徑，mm；D2——粉碎后物料的平均粒徑，mm。粉碎度表示粉碎操作中物料粒度的變化比例?？偡鬯槎瘸＝?jīng)幾次粉碎步驟后才能達到。當前第61頁\共有102頁\編于星期二\19點

物料的粉碎程度又常以物料通過不同篩目的百分數(shù)來反映。即用篩析法測定物料的粗細。篩析法所用的標準篩，系由網(wǎng)眼大小一定的篩網(wǎng)所構(gòu)成。網(wǎng)眼一般為正方形，其大小劃分按各種篩制而有不同。當前第62頁\共有102頁\編于星期二\19點

目前國內(nèi)多用泰勒標準篩制。它是以每英寸長篩絲上的網(wǎng)眼數(shù)來表示篩號（目）。合理地選用粉碎比和粉碎級數(shù)，可以大大地減少用電消耗。當前第63頁\共有102頁\編于星期二\19點（三）對粉碎機的要求

（1）粉碎后的物料顆粒大小要均勻。（2）已被粉碎的物塊，應立即從軋壓部位排除。（3）操作應能自動化，如能不斷地自動卸料等。（4）易磨損的部件應容易更換。

當前第64頁\共有102頁\編于星期二\19點

（5）應產(chǎn)生極少的粉塵，以減少環(huán)境污染及保障工人身心健康。（6）在操作發(fā)生障礙時，應有保險裝置使能自動停車。（7）單位產(chǎn)品消耗的能量要小。（三）對粉碎機的要求當前第65頁\共有102頁\編于星期二\19點（四）粉碎機械1．錘式粉碎機工作原理：借助于高速運動機械部件（錘片）對物料顆粒的撞擊，而使之破碎。除沖擊作用外，還存在搓擦、剪切作用。錘式粉碎機對于各種中等硬度的物料和脆性物料，粉碎效果最高。對于用其他粉碎機難于粉碎的物料，它都能粉碎。當前第66頁\共有102頁\編于星期二\19點錘式破碎機當前第67頁\共有102頁\編于星期二\19點（1）錘式粉碎機的構(gòu)造錘式粉碎機的作用力主要為沖擊力。錘式粉碎機的主要構(gòu)件是錘刀和篩板。錘式粉碎機的優(yōu)點是構(gòu)造簡單、緊湊、物料適應性強，粉碎度大，生產(chǎn)能力高，運轉(zhuǎn)可靠。缺點是機械磨損比較大，得到的粉碎粒度不均勻。

當前第68頁\共有102頁\編于星期二\19點

錘式粉碎機

1.轉(zhuǎn)子2.錘刀3.機殼當前第69頁\共有102頁\編于星期二\19點

錘刀形狀

矩形帶角矩形斧形當前第70頁\共有102頁\編于星期二\19點

常用的錘刀有矩形、帶角矩形和斧形，用高碳鋼或錳鋼制成。錘刀頭部的打擊面磨損很快。由于磨損，錘刀逐漸變短，故需要經(jīng)常更換。錘刀片應嚴格準確對稱安裝，保證主軸具有動平衡性能，避免產(chǎn)生附加慣性力損傷機器和出現(xiàn)其他意外。當前第71頁\共有102頁\編于星期二\19點

錘刀的型式尺寸決定于物料的尺寸和性質(zhì)。錘刀重量對粉碎效果和功率消耗有很大影響。

錘刀末端的圓周速度一般設計為25～55m/s，速度愈高，沖擊力越大，產(chǎn)品粒度就越小。錘式粉碎機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一般為2800～3200r/min。錘刀與篩網(wǎng)的徑向間隙一般控制在5～10mm。當前第72頁\共有102頁\編于星期二\19點篩板篩板用以控制粉碎物料的粒度。篩板上有許多篩孔，篩孔直徑根據(jù)產(chǎn)品粒度來確定。細粉碎機的篩孔多為圓形，粗粉碎機的篩孔多為長條形。篩板表面與錘刀頂端間隙對產(chǎn)品粒度有影響。當前第73頁\共有102頁\編于星期二\19點（2）錘式粉碎機的生產(chǎn)能力對于圓篩設一個圓篩孔排出的產(chǎn)品容量V0（m3）（m3）式中D0——篩孔直徑，m；d——產(chǎn)品粒度，m；μ——排料的不均勻系數(shù)，一般取0.7當前第74頁\共有102頁\編于星期二\19點

若轉(zhuǎn)子上有k排錘刀，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n（r／min），篩孔總數(shù)為Z個，則每小時排出的產(chǎn)品量為：

（m3/h）當前第75頁\共有102頁\編于星期二\19點

如果知道粉碎產(chǎn)品的松散體積質(zhì)量γ，便可求出以質(zhì)量表示的產(chǎn)量：（t／h）

式中Q—以質(zhì)量表示的每小時產(chǎn)量，t/h；V—以體積表示的每小時產(chǎn)量，m3/h；γ—產(chǎn)品的松散體積質(zhì)量，t/m3。當前第76頁\共有102頁\編于星期二\19點

對于長方形孔篩：每個孔排出的產(chǎn)品容量V0（m3）：

（m3）式中L1——篩孔的長度，m；c——篩孔的寬度，m。長方形孔每小時排出的產(chǎn)品量為：

（m3/h）（t/h）

當前第77頁\共有102頁\編于星期二\19點

錘式粉碎機的生產(chǎn)能力可用下面的經(jīng)驗公式進行估算：

式中D1——轉(zhuǎn)子的工作直徑（指錘刀末端的直徑），m；L——轉(zhuǎn)子的軸向長度，m；P——粉碎產(chǎn)品的密度，kg／m3；κ——系數(shù)，對大米、瓜干、大麥等取80～100，對煤塊可取120～150。（kg/h）當前第78頁\共有102頁\編于星期二\19點（3）功率消耗N錘式粉碎機的功率一般按經(jīng)驗公式估算：（kW/h）式中D1——轉(zhuǎn)子的工作直徑，m；L——轉(zhuǎn)子的軸向長度，m；n——轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)，r／min；κ——系數(shù)，與原料的性質(zhì)及粉碎度有關(guān)。約為0.1～0.2，當粉碎比大時，κ可取大值。為節(jié)省動力，應盡可能使用小直徑的轉(zhuǎn)子。當前第79頁\共有102頁\編于星期二\19點（4）雙轉(zhuǎn)子錘式粉碎機當前第80頁\共有102頁\編于星期二\19點2．輥式粉碎機（對輥粉碎機）輥式粉碎機廣泛用于顆粒狀物料的中碎和細碎作業(yè)中。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、維修容易、調(diào)節(jié)方便，產(chǎn)品過粉碎少。缺點是粉碎比小，生產(chǎn)能力小，輥子磨損不勻。常用的輥式粉碎機有兩輥式、四輥式、五輥式和六輥式等。當前第81頁\共有102頁\編于星期二\19點（1）輥式粉碎機的構(gòu)造原理兩輥式粉碎機是由2個直徑相同的鋼輥相向轉(zhuǎn)動，把放在鋼輥間的物料夾住嚙入兩輥之間，物料受到擠壓力而被壓碎。兩輥之間的最小間隙即排料口寬度。輥式粉碎機的壓輥是破碎機的主要部件，是由硬度可達HRc60左右的白口鐵的鑄鐵或鑄鋼制成。輥筒表面有光面和齒形面兩種。當前第82頁\共有102頁\編于星期二\19點兩輥式破碎機示意圖

當前第83頁\共有102頁\編于星期二\19點

兩輥的圓周速度一般在2.5～6m/s之間。當要求產(chǎn)品較細時，可以提高輥筒表面的圓周速度，達8～10（m/s）；輥距和進料量根據(jù)原料的溶解度和水分大小來調(diào)節(jié)。有許多粉碎機，將兩個輥子的轉(zhuǎn)速安排成有一定的轉(zhuǎn)速差，一般可達2.5：1，或者是兩只輥子的表面線速度具有5%~30%的速差。當前第84頁\共有102頁\編于星期二\19點雙輥粉碎機當前第85頁\共有102頁\編于星期二\19點（2）輥式粉碎機生產(chǎn)能力及動力消耗計算

①生產(chǎn)能力計算：輥式粉碎機的理論生產(chǎn)能力可按下式計算：（kg/h）式中D1——壓輥直徑，m；b——兩輥間距，m；L——軋輥長度，m；n——輥子轉(zhuǎn)速，r/min；ρ——被粉碎物料的視密度（容重），kg／m3；φ——松散系數(shù)，對大麥芽可取φ=0.5～0.7，φ值與物料的性質(zhì)及操作均勻度有關(guān)。當前第86頁\共有102頁\編于星期二\19點②功率估算輥式粉碎機功率消耗可按下列經(jīng)驗公式估算：a:（kW）式中κ——系數(shù)，取κ=100~110；d——被粉碎粒子腹徑，cm；ω——軋輥轉(zhuǎn)速，r/min；G——粉碎機的生產(chǎn)能力，t/h。根據(jù)實踐，一般每小時粉碎1000kg的生產(chǎn)量功率消耗約為2kw。當前第87頁\共有102頁\編于星期二\19點

b：也可按下式估算：N=（0.8～1.06）κLv（kw）式中κ——系數(shù)（κ=0.6D1/D2+0.15）；D1、D2——是進料與卸料粒度；L——軋輥長度，m；v——軋輥的圓周速度，m/s。通常取v=2.5～5（m/s）當前第88頁\共有102頁\編于星期二\19點（3）多輥粉碎機四輥式粉碎機

l.入料斗2.下料輥3.輥子4.篩選裝置當前第89頁\共有102頁\編于星期二\19點六輥式粉碎機結(jié)構(gòu)流程示意圖

1.入料斗2.下料輥3.下料斗4.輥子5.篩選裝置6.偏心振子

當前第90頁\共有102頁\編于星期二\19點五輥式粉碎機結(jié)構(gòu)流程示意圖

1.入料斗2.下料輥3.輥子4.篩選裝置

當前第91頁\共有102頁\編于星期二\19點3．圓盤鋼磨（盤磨機）1.物料輸入2.動磨盤（旋轉(zhuǎn)磨盤）3.靜磨盤4.粉粒輸出

當前第92頁\共有102頁\編于星期二\19點4.MF－260型鋼片式