摧残呆板设置及其正在食物中的操纵解说

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所属分类:粉碎机械设备
粉碎机械设备及其在食品中的应用讲解_幼儿读物_幼儿教育_教育专区。粉碎机械设备及其在食品中的应用讲解 天津科技大学 《食品工程与装备技术》研究生课程论文 粉碎机械设备及其
摧残呆板设置及其正在食物中的操纵解说

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  粉碎机械设备及其在食品中的应用讲解_幼儿读物_幼儿教育_教育专区。粉碎机械设备及其在食品中的应用讲解

  天津科技大学 《食品工程与装备技术》研究生课程论文 粉碎机械设备及其在食品中的应用 Crushing Machinery and its application in food 专 学 业:食品科学 院:食品工程与生物技术 天津科技大学研究生课程论文 摘 要 随着食品工业的发展和人们对食品的要求的提高,食品粉碎机械得到了快速发 展。本文对各类食品粉碎机械及特点进行了总结,并论述了其在食品工业中的应用, 以及其发展现状和发展前景。 关键词:粉碎机械;超微粉碎;冷冻粉碎;食品工业 2 天津科技大学研究生课程论文 ABSTRACT With the development of food industry and the improvement of requirements for food, food crushing machinery has been rapidly development. In this paper, all kinds of food crushing machinery and the characteristics are summarized, and its application in the food industry ,the development status and prospects are also discussed. Key words: crushing machinery; ultra-fine pulverization; freeze grinding; food industry 3 天津科技大学研究生课程论文 目 录 1 前言 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·6 2 粉碎 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·7 2.1 粉碎的定义 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·7 2.2 粉碎的目的 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 7 2.3 物料粉碎的方法 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 7 2.4 粉碎理论研究 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 7 2.4.1 多碎少磨原则 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 7 2.4.2 料层粉碎原理 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 7 2.4.3 粉碎理论研究的新方法 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 8 3 各类粉碎设备及特点 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·9 3.1 机械冲击式粉碎机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 9 3.1.1 锤片式粉碎机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·9 3.1.2 齿爪式粉碎机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 9 3.1.3 涡轮式粉碎机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·9 3.1.4 立式高速冲击粉碎机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 9 3.1.5 卧式超微粉碎机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·10 3.1.6 克罗普列克斯粉碎机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·10 3.1.7 帕尔巴克式粉碎机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·10 3.1.8 喷射粉碎机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·10 3.2 气流冲击式粉碎机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·10 3.2.1 扁平式气流粉碎机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·10 3.2.2 超音速喷射式粉碎机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·11 3.2.3 立式环形喷射式粉碎机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·11 3.2.4 靶式气流磨 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·11 3.2.5 对喷式气流磨 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·11 3.2.6 流化床对喷式气流磨 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·11 3.3 磨碎机械 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 11 3.3.1 片磨 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·11 3.3.2 锥形磨粉机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·12 3.3.3 对辊式粉磨机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·12 3.3.4 立式辊磨机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·12 3.3.5 球磨机 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·12 3.3.6 振动磨 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·12 4 天津科技大学研究生课程论文 3.4 冷冻和低温粉碎机械 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·12 3.4.1 冷冻粉碎 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·13 3.4.2 低温粉碎 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·13 3.4.3 冷冻和低温粉碎的特点· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·13 4 粉碎机械对食品工业发展的作用 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·14 5 粉碎机械的发展现状及前景展望 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·15 5.1 国内外粉碎设备的发展现状· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·15 5.2 前景与展望 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·15 6 参考文献 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·15 5 天津科技大学研究生课程论文 1 前 言 粉碎机械是应用机械力对固体物料进行粉碎作业,使之变为小块、 细粒或粉末的机 械。 粉碎机械是破碎机械和粉磨机械的总称。 比较传统的分类是:排料中粒度大于3mm 的含量占总排料量 50%以上者称为破碎机械 ;小于 3mm 的含量占总排料量 50%以上者 则称为粉磨机械[1]。 随着科学技术的进步,粉体工业发展进入到了纳米级领域,对于粉碎 设备的分类也将更加细化。 食品粉碎是食品加工的重要组成部分,粉碎机械在食品工业中得到广泛应用。随 着食品工业的迅速发展,人们对食品的要求也越来越高,为了迎合食品加工产业的需 要,食品粉碎机械产业也得到了快速发展,各种类型的粉碎设备也开始应用于食品产 业[2]。例如食品超微粉碎技术是食品加工业一种新的手段,对于传统工艺的改进、新 产品的开发带来了巨大的推动力。超微粉碎能较好地保证食品的营养和风味,使食品 具有很好的固香性、 分散性和溶解性, 还能促进可食性食源的开发, 许多可食动植物、 微生物等原料都可用超微粉碎设备加工成超微粉,甚至动植物的不可食部分也可以通 过超微化后被人体吸收。食品粉碎机械具有很好的发展前景,我们必须加强食品粉碎 机械的研究。 6 天津科技大学研究生课程论文 2 粉碎 2.1 粉碎的定义 用机械方法或非机械方法克服物料内部的内聚力将其由大块分裂成小块直至细 粉的操作,称为粉碎[3]。粉碎是食品加工中对物料进行预处理的基本操作之一。 2.2 粉碎的目的 物料经粉碎后,比表面积增加,可提高化学反应速度和物理作用效果; 物料经粉 碎后,有利于几种不同固体物料的混合,在细粉状态下易达到均匀的效果。 2.3 物料粉碎的方法 (1)磨碎:物料在两工作面或各种形状的研磨介质之间受到摩擦、剪切作用而被 磨削成为细粒,多用于小块物料或韧性物料的粉碎。 (2)劈碎:物料受楔状刀具的作用而分裂。多用于脆性、韧性物料的破碎,能耗较 低。 (3)压碎:物料在两平面之间受到压力作用而被粉碎。挤压粉碎适用于脆性物料, 食品加工中常用的对辊粉碎机,如果对辊的线速度相等,则为纯粹的挤压过程[4]。 (4)剪碎:物料在两个破碎工作面间,如同承受载荷的两支点(或多支点)梁,除了 在外力作用点受劈力外,还发生弯曲折断。多用于较大块的长或薄的硬、脆性物料粉 碎。 (a) 磨碎 (b)劈碎 (c)压碎 (d)剪碎 图 1 物料粉碎的方法 2.4 粉碎理论研究 2.4.1 多碎少磨原则 20世纪70年代,中国粉碎界一致认识到破碎作业的单位能耗大大低于粉磨作业, 因此为了节约能量,尽量减小破碎产品即粉磨给料的粒度,并简明地概括为“多碎少 磨”。主要有两个途径: (1)采用先进技术和设备.(2)现有流程和设备技术改造, 改进性能,提高效率。 2.4.2 料层粉碎原理 该原理的主要特点是: (1)粉碎力不是作用在单颗粒上,而是作用在颗粒群体上; 7 天津科技大学研究生课程论文 (2)粉碎力是纯压力,施力较缓慢;(3)对颗粒群的粉碎压力高达 50~300MPa。在 新设备研制和传统设备改进中广泛采纳了这一新原理。 2.4.3 粉碎理论研究的新方法 一百多年来,国际粉碎界提出了三个著名的粉碎理论,即面积说、体积说和裂缝 说 。张志铁教授用突变理论,阐明了物料粉碎是一个由定态到失稳再到新定态过程 的耗散结构,建立了粉碎颗粒粒度分布模型,找到了分维数、分布指数与破碎概率之 间的关系,用颗粒表面分维数Ds将三个功耗理论统一起来。 [5] 8 天津科技大学研究生课程论文 3 各类粉碎设备及特点 3.1 机械冲击式粉碎机 机械冲击式粉碎机是利用围绕水平或垂直轴高速旋转的回转转子上的冲击元件 (锤头、叶片、棒体等)对物料进行撞击,并使其在定子与转子间、物料颗粒间产生高 频度的相互强力冲击、剪切作用而粉碎的设备[6-10]。其特点是粉碎比大、运转稳定, 适合于中软硬度物料的粉碎。粉碎成品的颗粒细度和形态由转子上锤头的运动状态和 定子间间隙来决定,低速冲击可得细长的颗粒,而高速冲击则易得物料结晶状态相同 的颗粒。国内的 MLC-40 高速冲击粉碎机用于超微粉碎取得了理想效果。入料粒度 3mm~5mm,产品粒度 10μm~40μm。 3.1.1 锤片式粉碎机 主要由进料口、转子、销连在转子上的锤片、筛片以及出料口等部分组成。按照 不同的进料方向,又可以把这类粉碎机分为切向式、轴向式和径向式三种,前两种粉碎 机一般配用的动力比较小,生产率比较低,多为中、小型粉碎机;后一种粉碎机一般配 用的动力比较大,生产率比较高,多为大、中型粉碎机。 3.1.2 齿爪式粉碎机 该粉碎机主要由进料斗、动齿盘转子、定齿盘、包角为 360°的环筛和排料口等 组成。可用于谷物等的粉碎。齿爪式粉碎机的特点是结构简单、粉碎室较窄、筛片包 角为 360°、生产效率比较高,但噪声和粉尘比较大。 3.1.3 涡轮式粉碎机 其特点是粉碎物温升比较低,适合于粉碎脱脂大豆、米、小麦粉、食盐、矿物质 添加剂和颜料等。80%以上的粉碎物可以通过 0.15~0.1 mm 的筛孔。 3.1.4 立式高速冲击粉碎机 主要由给料机、粉碎器和分级器三部分组成。给料机包括料斗和给料螺旋。粉碎 器由动齿盘(它是一个旋转的圆盘 , 在其周边垂直地均布安装着打击棒柱或齿爪 )和环 状的固定磨圈(有槽形的和光面的)所组成。分级器是一个旋转的圆盘,在其周边装有叶 片,有长叶片、 短叶片和斜叶片等型式可供选用。在粉碎区和分级区之间有分隔的导向 环,其作用时是使未达到粒度要求的物料在其间作闭路回转流动,并继续被破碎。工作 时,物料从给料螺旋送入后,在动齿盘和固定磨圈之间受到棒柱或齿爪以 110 m/s 的线 速度的冲击、剪切和搓擦等作用而粉碎。该机适用于涂料、食品、医药品、合成树脂 等弱热性物质的粉碎。 9 天津科技大学研究生课程论文 3.1.5 卧式超微粉碎机 这是一种水平轴、双室、气流分级式粉碎机,主要基于冲击粉碎原理工作,在粉碎 的同时能够进行分级和清除杂质。它由水平轴上安设的两个串联的粉碎—分级室和风 机组成。两串联的粉碎—分级室之间用隔环分隔,第二粉碎室粉碎力更强(转子的圆周 速度较大),故为细磨区。细粉随气流由风机排出机外捕集。 此机的特点是采用两极串联粉碎装置,故粉碎效率高,能耗较低;产品粒度细(平均 粒径 3~100m);机内设有排渣装置,可将难以粉碎的杂质排除,故产品纯度高;负压操作, 可减少粉尘对环境的污染。适用于莫氏硬度低于 5 级的物料,例如涂料、颜料、非金属 矿、化工原料、农药等的微粉碎。 3.1.6 克罗普列克斯粉碎机 类似于爪式自由粉碎机,安装有许多短圆柱小棒,在粉碎室外周设有筛网。在机内 装有带许多小棒的圆板,借以粉碎软质或中硬质的材料,也有在两块圆板上交错安装小 棒,逆向运动。此机适宜粉碎玉米及小麦。 3.1.7 帕尔巴克式粉碎机 该机粉碎室较短,分级是采用让物料通过装有叶片的圆板产生负压,使粗粒通过管 道返回压力低的原料入口。 粉碎转子和分级叶片采取分别传动的方法,若单独改变叶片 的转速,就可以调速和调节产品的粒度。 3.1.8 喷射粉碎机 该机由重锤式冲击部件、螺旋给料器、分级轮、风扇轮、转子轴等组成,可粉碎 较硬的物料。 产品粒度可用改变转速和改变分级叶片的长度调节,或者用风量调节。冷 却效果好,适应于热敏性物料的粉碎。 3.2 气流冲击式粉碎机 流粉碎机是以高速气流 (300~500 m/s)为动力和载体,使物料颗粒在高速运动中 相互碰撞、 摩擦和剪切而使物料粉碎。 优点为产品不受污染,能保持原来的纯度和白度; 能保持原结晶状态,如长径比。气流磨的缺点:被处理的物料不能含水,气流中湿度也不 能高,因此气流进入前应有去湿(或油气)装置;电耗高,平均每吨产品耗电为 100~1000 kWh,个别物料高达 2000 kWh,气流磨比机械方式粉碎的能耗要高出数倍。 3.2.1 扁平式气流粉碎机 此机亦称圆盘式气流磨。物料由汾丘里喷嘴加速到超音速导入粉碎室 ;高压气流 进入气流分配室,分配室与粉碎室相通 ,气流在自身压力下 ,强行通过研磨喷嘴时 ,产生 高达每秒几百米至上千米的气流速度,物料在高速旋流的带动下作循环运动,颗粒间、 颗粒与机体间产生相互冲击、碰撞、摩擦而被粉碎。粗粉在离心力作用下甩向粉碎室 周壁作循环粉碎,而微粉在离心气流带动下被导入粉碎机中心出口管进入旋风分离器 10 天津科技大学研究生课程论文 加以捕集。 3.2.2 超音速喷射式粉碎机 亦称 P.J.M 气动射流磨。 该粉碎机适用于粉碎低熔点食品和热敏性物料,能保存物 料原有的芳香味。 国产超音速喷射式粉碎机主要有 GTM-10 型、 BQF-200 型和 BQF-280 型等气流超音速喷射式粉碎机。 3.2.3 立式环形喷射式粉碎机 又称循环管式气流磨,它具有分级的特点。 其成品粒度可达 3~0.2μm,广泛地应用 于填料、颜料、金属、化妆品、医药品、食品、磨料以及具有热敏性、爆炸性的化学 品等的超细粉碎。 3.2.4 靶式气流磨 它是利用高速气流夹带物料冲击在各种形状的靶板上进行粉碎的设备。 适用于粉 碎高分子聚合物、 低熔点热敏性物料,以及纤维状物料。可以根据原料性质和产品粒度 的要求选择不同形状的靶板。靶板作为易损件,应采用耐磨材质制作。 3.2.5 对喷式气流磨 又称逆向喷射磨,是利用物料在一对喷嘴相对喷射的超音速气流中相撞而粉碎的 设备。 可用于粉碎莫氏硬度 9.5 级以下硬质、 脆性、 韧性的各种物料,产品粒度可达 74μm 至亚微米。代表机型有布劳-诺克斯型气流磨、特劳斯特型气流磨和马亚克型气流磨。 3.2.6 流化床对喷式气流磨 它是 20 世纪 90 年代最新的超细粉碎设备。其特点是产品细度达 3~10μm,粒度 分布窄;粉磨效率高,能耗低,比其它类型气流磨节能 50%;产品污染少,可加工无铁质污 染的粉体产品和莫氏硬度 10 级的物料;结构紧凑、噪音小、操作自动化,但成本高。德 国 Apline 公司研制的 AFG 流化床逆向气流磨较为先进,国内主要有沈阳飞机研究所、 四川绵阳中国空气动力研究中心、上海化机三厂生产。 3.3 磨碎机械 磨碎机主要依靠两个工作表面或介质之间的挤压和摩擦力将物料研磨成极细的 产品。 3.3.1 片磨 适用于物料磨碎,也适用于研磨含水分高的物料以及韧性大的物料。按照磨盘安 装位置可以分为立磨和卧磨两种;按照磨片的材质不同可分为刚磨、金刚砂磨、石墨、 陶瓷磨等,用途十分广泛。 11 天津科技大学研究生课程论文 3.3.2 锥形磨粉机 适用于小麦、杂粮和豆类的干磨和湿磨。工作时,依靠两磨头磨齿对物料的挤压 和剪切作用磨碎物料。锥形磨的特点是适应性广、经久耐用、加工低廉,但是干磨时成 品的温升较高、成品质量较差、耗能大、生产效率低、噪声较大、轧距调整比较复杂。 3.3.3 对辊式粉磨机 根据使用对象不同,又可分为农用小型磨粉机和大、中型磨粉机。前者装备有一 对磨辊,其结构简单、操作方便、生产率低;后者配制有两对磨辊,其结构复杂、机械化 自动化程度高、生产率高,如国产 MY 型磨粉机。 3.3.4 立式辊磨机 亦称立式磨,其结构型式有十余种之多,如莱歇磨(Loeshe mill)等。 辊磨机是利用快 速转动的若干个辊子对固定磨盘中的物料进行辊压产生的研磨作用而粉碎 ,有效粉碎 功较高;由于它是风扫式磨,兼具粉磨与烘干的功能。其缺点是磨辊与磨盘的磨损大、 寿命短,需采用高耐磨材料制作,且检修、更换较复杂。德国的洪堡公司、美国的富勒 公司和丹麦的史密斯公司等都相继开发出各自的辊磨机系列产品。 3.3.5 球磨机 球磨机的类型很多,应用广泛。按研磨介质分有球磨机、棒磨机、砾磨机、自磨 机(无介质) 、半自磨机(少量介质) 。球磨机的优点是结构简单,适应性强,可连续操 作适于大型化;缺点是效率低,耗电高,介质材料消耗大。为适应工业化大规模生产的要 求,采用分级机与球磨机闭路作业生产粉体物料。 3.3.6 振动磨 振动磨是用弹簧支撑磨机体,由一带有偏心块的主轴使其振动,磨机通常是圆柱 形或槽形。振动磨通过磨机筒体作高频强烈振动使研磨介质对物料产生冲击、摩擦、 剪切作用而使物料粉碎,其效率比普通磨高 10~20 倍,其粉磨速度比常规球磨机快 得多,而能耗比普通球磨机低数倍。这种设备的振幅在 2mm~6mm 之间,频率在 1020r/min~4500r/min 之间。 振动磨的缺点是噪音大,对轴承弹簧等部件材质质量要求高,处置某些含结晶水物 料时有粒度粘结、增大现象。振动磨主要应用在耐火材料、磁性材料、化工等领域。 国外机型主要有德国宏堡公司的 Palla 型振动磨,美国 SWECO 公司的立式旋振动磨。 国内振动磨生产厂家主要有温州矿山机械厂、江阴机械厂及青岛矿山机械厂。 3.4 冷冻和低温粉碎机械 随着现代食品工业的不断发展,人们对食品越来越精细化的要求,普通的粉碎手 段由于物料在粉碎时温度上升,造成品质下降,已不能适应生产的需要,于是出现了 冷冻和低温粉碎技术,并在几年内得到了迅猛发展,尤其在功能食品以及特种物料的 12 天津科技大学研究生课程论文 加工生产上取得了良好的效果。 3.4.1 冷冻粉碎 冷冻粉碎对含油脂、糖分,以及软点低和水分多的物料(如肉类、一些中草药、 巧克力等) 特别有效。 因为这些性质的物料在常温粉碎时容易粘结、 堵塞和性质变化, 且常温粉碎效果和效率差。冷冻粉碎是利用物料在低温状态下的“低温脆性”即物料 随着温度的降低,其硬度和脆性增加,而塑性及韧性降低,在一定温度下,用一个很 小的力就能将其粉碎。经冷冻粉碎的物料,其粒度可达到“超细微”的程度,因此可 以生产“超细微食品” 。 3.4.2 低温粉碎 低温粉碎应用的冷源与冻结粉碎一样,是沸点为-196℃的液氮。二者的区别在于: 冻结粉碎是将粉碎物先行脆化, 然后加以粉碎。 而低温粉碎是将液氮向粉碎室内喷雾, 使之冷却并保持在-20℃~50℃范围内进行粉碎,粉碎过程中产生的热量被液氮吸收, 粉碎物由气化后的 N2 气流输送至分离器。 超低温冷却系统由贮料预冷筒、螺旋推进器、低温粉碎机、低温鼓风机、旋风分 离器、粉尘过滤器以及电控装置等组成[11]。一般选择液氮作为冷冻粉碎的制冷剂,在 操作过程中,一部分制冷剂用于冷冻贮料预冷筒内原料的冻结,另一部分提供给低温 粉碎机, 以维持粉碎机的设定温度, 使得被粉碎的原料始终在低温、 惰性条件下进行, 从而有力地保护原料的品质而液氮在粉碎过程中由于吸热变成了低温氮气,经旋风分 离器与原料粉末分离后,一部分回收利用,剩余部分排入大气。为防止冷冻粉碎后因 温度升高造成粉体的粘结、浆化,在实际操作中大都将冷冻粉碎机与冷冻干燥机配合 使用,实现连续化制造干粉。 3.4.3 冷冻和低温粉碎的特点 与常规粉碎相比,低温粉碎系统具有三大优势,一是可以粉碎常温下难以粉碎的 韧性、粘性、弹性、油性较大的物料,如牛骨、核桃仁、尼龙、蜡等;二是可以粉碎 成比常规粉粒体流动性更好,粒度分布更理想的产品;三是不会因粉碎时发热造成产 品的氧化变质、热敏物质被迫坏、香味物质逸散、粉尘爆炸以及噪音等现象。这些优 势使超低温粉碎技术近几年得到了快速发展,在食品加工领域的应用日益增多。 13 天津科技大学研究生课程论文 4 粉碎机械对食品工业发展的作用 粉碎机械对食品工业的作用主要表现在以下几个方面:(1)有利于不同组分物 料的均匀混合。混合物所用的各种原料的粒度越小,混合的均匀度越高,生产出的食 品品质越好。 (2)便于对原料颗粒内的成分进行提取分离。例如,玉米的脱胚、小麦 的制粉、淀粉的提取等。 (3)提高物料的工艺性能。物料经粉碎后,表面积大大增加, 使物料的干燥、溶解、悬浮等性能得到提高。 (4)提高物料的流动性,可实现流态化 操作。例如,流化床干燥、气流输送等。 (5)有利于食物资源的充分利用、新型功能 食品或添加剂的开发。例如,豆皮、米糠、燕麦皮、玉米皮、甜菜渣和甘蔗渣等纤维 的微粒化,能显著地改善纤维食品的口感和吸收性,使食物资源得到了充分的利用, 而且丰富了食品的营养。一些动植物体的不可食部分如骨、壳 (如蛋壳) 、虾皮等通 过超微化而成为易被人体吸收、利用的钙源和甲壳素。 (6)有利于改善食品品质。例 如,软饮料加工中速溶饮料的开发,牛奶中脂肪颗粒的细化,巧克力配料的粒度的细 化,以及调味品加工中,微粉食品的巨大孔隙率造成集合孔腔,可吸收并容香气经久 不散,因此作为调品使用的超微粉,其香味和滋味更浓郁、突出等等。 14 天津科技大学研究生课程论文 5 粉碎机械的发展现状及前景展望 5.1 国内外粉碎设备的发展现状 近年来,国外对超细粉碎及分级设备、工艺、微细颗粒粒度测定等方面的研究十分 活跃,这是由于国外在复合材料、 新型陶瓷、电子材料等许多尖端技术方面迅速发展而 决定的。在先进的工业化国家,微米级超细粉碎设备已渡过了其发明时期,而进入成熟、 配套、 完善的阶段,设备研究朝着亚微米级超细粉碎和微米级精密分级的方向发展。粉 碎技术的发展主要表现在产品微细化、微粉功能化、设备自动化、节能新工艺和新设 备及低污染高强度材料的应用等方面。 我国自 20 世纪 80 年代以来,粉碎工程学术界较为活跃,其主要目标在于提高粉碎 过程的效率和满足工业上某些物料产品的粒度要求。 对粉碎机研究的大规模兴起,始于 80 年代中期,当时主要注意力在两方面:其一是湿式超细粉碎机、搅拌球磨机和塔式磨 机的研究;其二是干式气流粉碎机的研究。当时,我国主要以引进国外先进的设备和技 术为主,同时,国内技术人员进行了大量研究开发工作 ,经过十几年的努力,国内已能生 产各种气流磨、高速冲击磨、搅拌磨、振动磨,有的设备在性能上已接近国外同类设备 的水平。但总的说来,与国外的先进技术设备相比,我国的超细粉碎技术仍存在一些问 题:①已研制出的各种型号规格的超细粉碎设备中 ,有些在结构设计、材质及加工精度 等方面,与国外先进设备相比还有一定差距;②产品的深加工档次低、系列少,对用户的 需求针对性差;③缺少高效的超细分级设备与粉碎设备配套。 5.2 前景与展望 目前,食品粉碎机械已经有了很大的发展,各式各样的新型机械和粉碎手段不断 出现,超微粉碎、冷冻粉碎都是很有前景的研究方向。但食品粉碎机械的研究还有很 多问题要解决,如研究高速粉碎工艺,高速粉碎不但提高效率,还有助于改善颗粒的 表面质量和粒度。目前应用研究的一个方向是涡旋式类型的强气流粉碎机;研究低温 能源问题,利用液氮等形成达到物料脆化温度的低温状态需要很高的成本,如何降低 成本等。所以,食品粉碎机械还需进一步深入研究,推动食品工业发展。 15 天津科技大学研究生课程论文 6 参考文献 [1] 房丽娜, 马正先, 李慧, 等. 粉碎设备及技术的发展历程与研究发展[J]. 有色矿冶, 2005, 21(3): 178-180. 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