1、1,第五章 食品粉碎机械与设备,1 食品粉碎理论,2 干法粉碎机械与设备,3 湿法粉碎机械与设备,4 食品切分机械与设备,5 果蔬破碎机械与设备,2,主要内容、重 点与难 点,主要内容：粉碎的概念和方法；干法与湿法粉碎机械、食品切分机械、果蔬破碎机械 重点：锤片式粉碎机、食品切分机械、螺旋式榨汁机的工作原理、结构及其特点和应用； 难点：切分机械的工作原理；螺旋式榨汁机的螺杆结构与运动,3,第一节 食品粉碎理论,粉碎的基本概念 粉碎的目的 粉碎的级别 粉碎比 粉碎工程 粉碎的基本方法 粉碎的能耗 选择粉碎机的要求,4,一、粉碎的概念（ Comminutor ）,利用外力的作用，克服物料分子间的内
2、聚力，使其分裂的加工过程。根据被处理物料的尺寸的大小不同，将大块物料分裂成小块者称为破碎，将小块物料变成细粉者称为粉磨。,5,二、粉碎的目的,1、减小粒度，便于调制时加快溶解速度或提高混合均匀度，或是重新赋形以改进食品的口感，如盐、糖。,2、控制多种物料相近的粒度，防止各种粉料混合后再产生离析现象（自动分级），如调味粉、代乳粉、饮料粉、饲料等等。,6,二、粉碎的目的,3、进行选择性粉碎，以便对原料颗粒内的成分进行分离，例如玉米脱坯，小麦提粉，碾米等。 4、减小体型，便于加快干燥脱水速度。 5、保证粉料和粒料的容积重量，容重影响包装容积、速溶性和调理性等。,7,三、粉碎的级别,根据粉碎的粒度大小
3、，可以将粉碎分成如下7个级别： 粗破碎 物料被粉碎到 200100mm 中破碎 物料被粉碎到 7020mm 细破碎 物料被粉碎到 105mm,8,粗粉碎 物料被粉碎到 50.7mm 细粉碎 将物料中的90%以上粉碎到能通过200目（mesh）的标准筛网。 微粉碎 将物料中的90%以上粉碎到能通过325目（mesh）的标准筛网。 超微粉碎 将全部物料粉碎到微米级的粒度。,三、粉碎的级别,9,四、粉碎比,在粉碎过程中，粉碎前后物料直径之比，它表明物料粉碎前后物料粒度的变化程度。 由于粉碎前后物料粒度大小不均，一般用其最大粒径或平均粒径之比表示。i =d max/dmax 或 i =d j/dj破碎
4、机的平均粉碎比为330粉磨机的平均粉碎比为3001000,10,A 最大粒径：通常以能通过80%（破碎）或95%（粉碎）该物料的正方形筛孔的尺寸表示。 B 平均粒度：首先要用一套标准筛分级，通过一个筛上的物料算作一级，称出各级物料的质量，然后计算平均粒径。dj =其中 djn= (dn+1+dn)/2,11,五、粉碎工程,从其粉碎方法上可分为：干法粉碎、湿法粉碎 干法粉碎：当进行粉碎作业时物料的含水量不超过4%。 湿法粉碎：将原料悬浮于载体液流（常用水）中进行粉碎，粉碎时物料的含水量超过50%。 干法粉碎又可分为： 开路粉碎、自由粉碎、滞塞进料粉碎、闭路粉碎,12,1、开路粉碎,物料加入粉碎机
5、中经过粉碎作用区即作为产品卸出，粗粒不作再循环。 由于有的粗粒很快通过粉碎机，而有的细粒在机内停留时间很长，故产品的粒度分布很宽，能量利用不充分。,13,物料在作用区的停留时间很短，当与开路磨碎相结合时，让物料借重力落入作用区，限制了细粒不必要的粉碎，因而减少了过细粉未的形成。 此法在动力消耗方面较经济，但由于有些大颗粒迅速通过粉碎区，导致粉碎物的粒度分布较宽。,2、自由粉碎,14,在粉碎机的出口处插入筛网，以限制物料的卸出。对于给定的进料速率，物料滞塞于粉碎区直至粉碎成能通过筛孔的大小为止。 因为停留时间过长，使得细粒受到过度粉碎，且功率消耗大。 常用于需要微粉碎或超微粉碎的场合，一台设备损
6、伤可获得很大的粉碎比。,3、滞塞进料粉碎,15,4、闭路粉碎,从粉碎机出来的物料流先经分粒系统，分出过粗的料粒后重新送入粉碎机。 在这种情况下，粉碎机的工作只是针对颗粒较大的，物料的停留时间短，所以动力消耗可以降低。,16,六、粉碎的基本方法,物料粉碎的基本方法包括压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等形式。,17,1、压碎： (Extrusion),物料置于两个粉碎面之间，施加压力后物料因压应力达到其抗压强度极限而被粉碎。,适用：大块物料、干脆性物料。韧性和塑性物料则可能产生片状物料。如麦片、米片、油料轧片。,18,2、劈碎(Shearing),用一个平面和一个带尖棱的工作表面挤压物料时，物料沿
7、压力作用线的方向劈裂，这是由于劈裂平面上的拉应力达到或超过物料拉伸强度极限。 适用：多用于脆性 物料的破碎。,19,3、折断(Crook),被粉碎的物料相当于承受集中载荷的两支点或多支点梁，当物料内的弯曲应力达到物料的弯曲强度极限时而被折断。,适用：大块的长或薄的脆性物料，粉碎度较低。榨油残渣（饼箔）、玉米穗等。,20,4、磨碎(Grinding),物料与运动表面之间受一定的压力和剪切力作用，当剪应力达到物料的剪切强度极限时，物料就被粉碎。,对某一物料： 压力某一极值 或间隙某一极值 一般性粉碎或选择性粉碎。由于磨碎工作表面的差异，可以产生形形色色的工艺效果。,21,物料在瞬间受到外来的冲击力
8、时，受到时间极短的变载荷，物料被击碎，也有利用物料自身高速相对运动而碰撞粉碎。 如超音速喷射粉碎机。,5、冲击破碎(Shock),22,七、粉碎的能耗,物料粉碎时，当作用力超过颗粒之间的结合力时产生粉碎，外力做的功称为粉碎能耗或简称粉碎能。,(Energy requirements for comminution),23,粉碎能消耗于以下几方面：,粉碎机械传动中的能耗。 颗粒在粉碎发生之前的变形能。 粉碎产品新增加表面积的表面能。 颗粒表面结构发生变化所消耗的能。 晶体结构发生变化所消耗的能 磨介之间的摩擦、振动及其他能耗。,24,（一）表面积假说,雷廷智假说（rittinger,1867）
9、面积假说，粉碎所需能耗与物料表面积的增加成正比。 组成任何纯粹性晶体物质质点之间具有恒定的分子吸引力，粉碎所消耗的能量与用来拆开分子间吸引力产生新表面所需的能量有一定的关系。 适用于微粉碎和超微粉碎的能耗计算,25,基尔皮切夫假说（1874）：也译成基克法则 体积假说，将物料粉碎成与原物体几何相似的成品时所需的功成物体的体积或重量成正比。 适用于粉碎物粒度大于10mm的粗碎和中碎的能耗计算,（二）体积假说,26,彭德假说（Bond，1952）： 认为粉碎能耗与裂缝长度成正比。由于裂缝长度既与体积有关，也与面积有关，故推导出： 破碎单位体积物料所需要的功与物料颗粒径（或边长）的平方根成反比。 适
10、用于粒度在110mm范围内粉碎物的能耗计算。,（三）裂缝假说,27,物料的力学性质mechanical properties,根据物料应变与应力的关系以及极限应力的不同，通常分以下三种： 硬度是根据物料的弹性模数的大小来划分的性质，即硬和软之分。 强度是根据物料的弹性极限应力的大小来划分的性质，即强和弱之分。 脆性是根据物料塑变区域的长短来划分，即脆性和可塑性之分。,凡是强度愈强、硬度愈小、脆性愈小的物料，所需的变形能就愈多。,28,八、选择粉碎机械的要求,（1）经粉碎后的物料，颗粒大小要均匀 （2）已被粉碎的物料，要能立即从轧压部位排出 （3）尽可能实现操作造化，例如能不断地自动卸 料等 （4）可以调节和控制粉碎度。 （5）维修方便，易损件更换简单。 （6）设有安全装置，发生故障时能自动停车。 （7）节能，即每单位产量所消耗的能源要尽最小。,
