食品机械之切割与粉碎机械

1、,对物料施加一定外力，克服分子间的内聚力，物料分裂破碎的操作称为尺寸减小。,尺寸减小的过程不断伴随着物料尺寸由大变小，总表面积由小变大，而物料的化学性质不会发生变化。,一、概念及性质,切割粉碎机械（尺寸减小机械）,切割粉碎机械（尺寸减小机械）,二、物料尺寸减小的目的 （1)除去物料不宜食用的部分； (2)便于食用，提高食物的消化吸收率； (3)便于加工制成多种食品和饲料； (4)有利于均匀混合。,三、主要类型 （1）切碎机； （2）冲击式粉碎机； （3）磨碎机； （4）压碎机； （5）气流粉碎机。,切割粉碎机械（尺寸减小机械）,5.1 切碎机,切碎机的要求： （1）切割时省力，配套功率小； （

2、2）切碎质量好：碎屑少，汁液流失少； （3）适于加工切割成不同几何形状和大小的成品，如片、条、丁、丝等； （4）切碎工作部件（刀片）具有足够的强度和刚度。,类型：茎秆类切碎机，块状类切碎机,5.1.1 茎秆类切碎机,切碎器：动刀片和定刀片等组成 的部件称为切碎器。,切碎器的要求：,1.钳住物料，保证切割；,稳定切割的条件：,2.切割功率要小 ；,（1）产生滑切,动刀与定刀三种不同的配置方式,只有砍切或正切，此时没有滑切速度，,只有砍切速度，,称为斜切，物体与刀刃间无滑动，,利用正压力切割，需要动力较大；,产生滑切，切割阻力减小。,滑切时，切割行程增加，省力但不一定省功。,*滑切为什么省力？,3

3、.正切时，秸秆只受到压应力，而滑切时既有压应力又有张应力，而这类物料的切碎，利用张应力小于压应力。,1.滑切时，实际参与的刃口角小于切刀的实际刃口角；,2.滑切时，刃口上的微小锯齿将起到切断植物纤维的作用；,（2）切割阻力要均匀,切刀工作时，不但要求切割动力小，而且要求从参加切割开始，直到切割完成，切割阻力矩保持相同，以保证切割过程稳定。,二. 常用机型,1. 盘刀式切碎机：动刀片的刃口线是一个垂直于回转轴的圆形平面。,1.动刀 2.喂料口,切刀的几何形状：直刃口刀，曲线刃口刀，凹刃口刀，凸刃口刀。,适用物料及特点：草料、蔬菜、瓜果等。切割质量好，生产效率高，刀片装卸、更换方便。,刀片安装及结

4、构参数,动刀的厚度为2-3mm；刃口厚度为10-100m; 定刀厚度为3-6mm；动刀工作面与定刀侧面垂直线呈1.5- 3的倾角，动定刀之间安装间隙为0.5mm，刀刃切割线速度一般为18-32m/s。,滚刀式切碎机,特点：动刀刃口线的运动轨迹呈圆柱形。,动刀刃工作面与刃口垂直线之间有3-5倾斜角，动定刀间隙为0.5-1mm,动刀刃线速度为20m/s。,常见的食品切割机械有：切片机、切丁机、切段机等。,切片机,切片机械是将物料切割成厚度均匀一致的片状产品的机械。切片机可有不同形式，有些对原料的适应性较强，如离心式切片机，有些则专用于某种物料，如蘑菇定向切片机。 （一）离心式切片机 （二）蘑菇定向

5、切片机,离心式切片机特点,优点：结构简单，生产能力较大，具有良好的通用性。切割时的滑切作用不明显，切割阻力大，物料受到较大的挤压作用，故适用于有一定刚度、能够保持稳定形状的块状物料，如苹果、土豆、萝卜等球形果蔬。 缺点：不能定向切片。,离心式切片机结构,主要由圆筒机壳、回转叶轮、刀片和机架组成。圆筒机壳固定在机架上，切割刀片装入刀架后固定在机壳侧壁的刀座上。回转叶轮上固定有数个叶片。,以一定速度（约260r/min）回转的叶轮带动料块作圆周运动，使得料块在离心力作用下被抛向机壳内壁，此离心力可达到其自过程身重量的7倍，使物料紧压在机壳内壁并与固定刀片作相对运动，此相对运动将料块切成厚度均匀的薄

6、片，切下的薄片从排料槽卸出。,工作原理,蘑菇定向切片机,蘑菇定向切片机一般用于片装蘑菇罐头的菇切片。它可以满足厚薄均匀、切向一致，并且边片要分开的切片要求。 主要由定向供料装置、切割装置和卸料装置等构成。 这种切片机圆盘刀的刃口锋利，滑切作用强，切割时的正压力小，物料不易破碎；切片厚度均匀，断面质量好；钳住性能差。 对于刚度较大的物料，使用这种数片同时切割的刀组，刀片对于片料的正压力较大，切割的摩擦阻力大，强制卸出的片料易破碎,定向供料装置包括曲柄连杆机构、料斗、滑槽、供水管等，滑槽的横截面为弧形，其曲率半径略大于菇盖的半径，整体呈下倾布置。供水管提供的水流用于减少蘑菇在滑槽内滑动的阻力。,供

7、料装置,切割装置包括一组按一定间距组装的圆盘刀和橡胶垫辊，两者均主动旋转，圆盘刀的间距可调，以适应不同的切割厚度要求。 淋水管提供的淋水用于降低切割过程中的摩擦阻力。 卸料挡梳固定安装于圆盘刀之间。,切割装置和卸料装置,蘑菇被提升机送入料斗，料斗下方的上压板控制蘑菇定量地进入滑槽，形成单层单列队式，因曲柄连杆机构的作用，滑槽作轻微振动。供水管连续向滑槽供水。由于蘑菇的重心靠近菇盖一端，在滑槽振动、滑槽形状和水流等的共同作用下，使得蘑菇呈菇盖朝下的稳定状态向下滑动，从而定向进入圆盘刀组被定向切割成数片，切成的菇片最后由卸料装置从刀片间取出，并将正片和边片分开后，从出料斗排出。,工作过程,切丁机,

8、切丁机一般是指将果蔬和肉等切成正立方体几何形状的设备，其对物料的切割必须在三个方向上完成。 （一）果蔬切丁机 （二）肉用切丁机,（一）果蔬切丁机,如图所示:主要由机壳、叶轮、定刀片、圆盘刀、横切刀和挡梳等组成。其中定刀片、圆盘刀和横切刀分别起切片、切条和切丁的作用。,为保证生产过程中的操作安全，切丁机上设置有安全联锁开关，即通过防护罩控制常开触电开关，防护罩一经打开，机器立即停止工作。在使用这种切丁机时，为保证最终产品形状的整齐一致，需要被切割物料能够在整个切割过程中保持稳定的形状。,工作过程,原料经喂料斗进入离心切片室内，在回转叶轮1的驱动下，因离心力作用，迫使原料靠紧机壳的内表面，同时回转

9、叶轮的叶片带动原料在通过定刀片3处时被切成片料。片料经机壳顶部出口通过定刀刃口向外移动。 片料的厚度取决于定刀刃口和相对应的机壳内壁之间的距离，通过调整定刀片伸入切片室的深度，可调整定刀片刃口和相对应的机壳内壁之间的距离，从而实现对于片料厚度的调整。 片料在露出切片室机壳外后，随即被横切刀切成条料，并被推向纵切圆盘刀，切成立方体或长方体，并由梳状卸料板卸出。,（二）肉用切丁机,非冻结肉块属于质地柔软、刚度差、韧性强的物料，高效切制几何形状整齐规范肉丁需要采用专门的切丁机。 图5.21所示为Treif肉用切丁机，可一次完成肉块的切丁。 进料装置由进料槽、盖板和推料杆构成，其中进料槽与盖板可形成封

10、闭筒状结构。进料口为方形，设置有分别作往复运动的纵向和横向刀栅。 刀栅由刀架和刀片构成 。 工作时，原料肉块由活塞以稳定的速度强制压向进料口，顺序受到纵横刀栅的切割而成条束，最后由切断刀片切制出肉丁。,立式盘刀式切碎机,双排圆盘式切碎机,块状类物料切碎机,块状类物料切碎机刀具,a. 带锯齿刃口圆盘刀：坚硬和脆性物料；,b. 光滑刃口圆盘刀：塑性和非纤维性物料；,c. 圆锥形刀：脆性物料；,d. 凸刃口刀，j. 凹刃口刀：脆性、塑性物料；,e. 长方形刃形刀：薄片和碎片；,f. 梳齿形刀：长条状；,h. 锯齿刃口刀：塑性和韧性大的物料；,l. 螺旋状刀：柔性大的物料；,绞肉机,由进料斗、喂料螺杆

11、、螺套、绞刀、 格板等构成。,格板,格板也称为孔板或筛板（图5.24），厚度一般为1012mm，其上面布满一定直径的轴向圆孔或其它形状的孔，在切割过程中固定不动，起定刀作用。 其规格可根据产品要求进行更换，孔径为810mm的孔板通常用于脂肪的最终绞碎或瘦肉的粗绞碎，孔径为35mm的孔板用于细绞碎工序。 孔板的孔型除了轴向圆柱孔外，还有进口端孔径较小的圆锥形孔，这种孔形具有较好的通过性能。,绞刀,绞刀（图5.25）一般为十字形，也有双翼或三翼形的，还有的采用刚度和强度较高的辐轮结构，随螺杆一同转动，起动刀作用。 绞刀刃角较大，属于钝型刀，其刃口为光刃，由工具钢制造；为保证切割过程的钳住性能，大中

12、型绞肉机上的绞刀为前倾直刃口或凹刃口。 绞刀的结构形式有整体结构和组合结构两种，其中组合结构的切割刀片安装在十字刀架上，为可拆换刀片，因此刀片可采用更好的材料制造。切刀与孔板间依靠锁紧螺母压紧。,工作过程,机器启动正常后，将块状物料加入料斗内，在重力作用下落到变节距推送螺旋内。在螺旋作用下迫使肉料变形而进入格板孔眼，进入孔眼中的肉料由紧贴格板的旋转切刀切断。被切断的肉料在后面肉料的推挤下从格板孔眼中排出。,切割-生产能力-品质,绞肉机的生产能力不由螺旋供料器决定，而由切刀的切割能力来决定。因为只有将物料切割后从格板孔眼中排出，供料器才能继续送料，否则继续送料反而会产生物料堵塞和磨碎现象。 粗绞

13、时，螺旋转速可比细绞时快些，但转速不能过高，因为格板上的孔眼总面积一定，即排料量一定，当供料螺旋转速太快时，会使物料在切刀附近堵塞，造成负荷增加，对电动机不利。 另外，使用时刀具要锋利，使用一段时间后刀具会变钝，应调换新刀或修磨，否则将影响切割效率，甚至使有些物料不是切碎后从格板孔眼中排出，而是由挤压、磨碎后成浆状排出，直接影响成品质量。,5.2 粉碎机械,定义：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、细粉或粉末的机械。,类型：根据原料破碎后粒径不同，可普通粉碎机、微粉碎机和超微粉碎机。,粒度测定方法： 量具测量法：用于粒度较大粉碎物；3mm 筛选法：采用标准筛,3mm-0.

14、04mm 显微镜测量法；0.074mm 粒度测定仪：5-0.1微米；,5.2 粉碎机械,粉碎理论,（1）表面积假说：粉碎物料所消耗能量与新生成的表面积有关,适合分析细粉碎； ；,（2）体积假说：粉碎物料所消耗能量与物体的体积或质量成正比；适合分析粗物料粉碎；,（3）裂缝假说：粉碎物料所消耗能量与物体的裂缝多少成正比；适合分析中度粉碎；,5.2 粉碎机械,(一）锤片式粉碎机 构造：进料斗、转子、锤片、筛片及出料口组成。 类型: 按进料方向不同，可分为切向式、轴向式和径向式三种。,5.2 粉碎机械,锤片是主要的易损件，一般寿命为200500h，为了延长使用寿命，通常需进行热处理。锤片的形状很多，其

15、基本类型如图5.2所示。,锤片的种类和形状,工作过程,物料从进料口进入粉碎室后，便受到随转子高速回转的锤片的打击，进而飞向固定在机体上的筛板（或筛网）而发生碰撞。落入筛面与锤片之间的物料则受到强烈的冲击、挤压和摩擦作用，逐渐被粉碎。当粉粒体的粒径小于筛孔直径时便被排出粉碎室，较大碎粒继续粉碎，直至全部排出机外。,特点,优点：锤击式粉碎机具有构造简单，用途广泛，生产率高，易于控制产品粒度，无空转损伤等优点。 缺点：粉碎过程基本上没有选择性，粉碎粒度不能严格控制。 在不同的粉碎条件下，粉碎比可以在很大的范围内变化。,齿爪式粉碎机,构造：进料斗、动齿盘转子、定齿盘、环筛、排料口组成。 工作元件由两个

16、互相靠近的圆盘组成，每个圆盘上有很多依同心圆排列的指爪。而且一个圆盘上的每层指爪伸入到另一圆盘的两层指爪之间。 一般沿整个机壳周边安筛网。,齿爪式粉碎机工作原理及特点,原理：轴向进入的物料在两个运动的圆盘间，受到盘间旋转指爪的冲击力用、分割或拉碎的作用而得到粉碎。 其工作原理与锤击式粉碎机有相似之处。 优点：粉碎作用强度高，产品粒度小且均匀，适用于谷物的粉碎。 缺点：作业噪声较大，物料温升较高，产品中含铁量较大。因磨齿与磨盘间为刚性连接，过载能力差，使用时必须对进料进行除铁处理，避免金属异物进入粉碎室，造成设备的损坏。,5.3 微碎机械,微粉碎加工的产品80%以上能通过80目筛孔。,（一）涡轮

17、式粉碎机,由进料口、叶轮、齿板和排料口等组成。,叶轮由多个叶片及叶片与其侧面的隔板形成的多个小室组成。机壳的内表面装有许多带有沟槽的齿板。叶轮高速回转时产生高速涡流，从而形成高频振动区。物料在粉碎室内受到反复粉碎，不仅有冲击和剪切作用，又以无数超高速的涡流加剧颗粒间的相互摩擦以及高频产生的挤压作用粉碎物料，排出机外。,（二）立式无筛式微粉碎机,（二）立式无筛式微粉碎机,5.4 磨碎机械,磨碎机械主要用于加工小麦粉、米粉、豆浆等产品的干磨碎和湿磨碎。,常用类型： 1.片磨；2.锥磨；3.对辊式磨粉机。,(一）片磨,类型：立式磨浆机、卧式磨浆机,构造：料斗、定磨盘、动磨盘、电动机和调节装置。,喂入

18、区：位于磨盘中央，是一个圆形直孔。,接收区：呈圆锥形，其功能是将喂入料储存起来，并逐渐送入引入区。,引入区：也是圆锥形，单锥度较小，物料被引入时会受到越来越大的挤压力，并把物料推向研磨区。,研磨区：有许多磨纹，磨碎物料。,磨纹的作用：除了磨碎物料，还将物料从磨腔里推出。,（二）锥形磨粉机,（三）对辊式磨粉机,类型： （1）农用小型磨粉机：装有一对磨辊； （2）大中型磨粉机：装有两队磨辊。,农用小型磨粉机： （1）构造及工作过程：由进料机构、磨辊、轧距调节机构、传动机构、筛理机构。,5.4 磨碎机械,农用小型磨粉机,大中型对辊式磨粉机：有两队呈倾斜式排列的复式磨辊。快慢辊之间的松合及轧距由气压或

19、液压控制。,5.4 磨碎机械,影响对辊式磨粉机工作性能的因素：,三、磨介式粉碎机,什么是磨介式粉碎机? (一)球(棒)磨机 (二)振动磨 (三)搅拌磨,食品工厂机械与设备第五章 粉碎切割机械,什么是磨介式粉碎机?,磨介式粉碎机是指借助于处于运动状态、具有一定形状和尺寸的研磨介质所产生的冲击、摩擦、剪切、研磨等作用力使物料颗粒破碎的研磨粉碎机。 粉碎效果受磨介的尺寸、形状、配比及运动形式、物料的充满系数、原料粒度的影响。 这种粉碎机生产率低，成品粒径小，多用于微粉碎及超微粉碎。 典型机型有球(棒)磨机（粉碎成品粒径可达40100m）、振动磨（成品粒径可达2m以下）和搅拌磨（成品粒径可达1m以下）

20、三类。,(一) 球(棒)磨机,球(棒)磨机是历史比较悠久的古老粉碎设备，至今仍广泛应用着。 结构 工作原理 研磨介质 球磨机与棒磨机比较 影响操作的因素 特点,食品工厂机械与设备第五章 粉碎切割机械,研磨介质,球磨机常用的研磨介质有钢球（相对密度7.8）、氧化锆球（相对密度5.6）、氧化铝球（相对密度3.6）和瓷球（相对密度2.3）等，有时也用无规则形状的鹅卵石或燧石等。磨介材料的相对密度大，则球磨机的产量大，粉碎效率高；相对密度较小，会使产量与效率降低。研磨介质的大小会直接影响球磨机的粉碎效果和成品颗粒的粒度大小。 棒磨机常用直径50100mm的钢棒作研磨介质，其筒体长度与直径的比值一般为1

21、.52。它有溢流型、开口型和周边排料型等形式。,球磨机与棒磨机比较,棒磨机与球磨机相比，冲击力和摩擦力仍是粉碎的主要作用力，但因转速比通常的小，故冲击力的作用减小。 棒磨机的特点是棒与物料的接触是线接触而不是点接触，故在大块和小块的混合料中大块料先受到粉碎，这样粉碎较均匀且过度粉碎较少。而且因为棍棒重量大，对于黏结性物料，不像小球那样易被物料黏成一团而失去粉碎的作用，故适合于处理潮湿黏结性物料。,食品工厂机械与设备第五章 粉碎切割机械,特点,优点：结构简单，易于制造、检修，工作可靠；粉碎比大（可达300以上），通用性好；干法与湿法均可适用。 缺点：粉碎周期长，能耗大，生产能力低；磨介易破碎，筒

22、体易磨损。,工作原理,当筒体转动时，磨介随筒体上升至一定高度后，呈抛物线抛落或呈泻落下滑，如图5.13（右）所示。由于端盖有中空轴颈，物料从左方的中空轴颈进入筒体逐渐向右方扩散移动。在自左而右的运动过程中，物料受到钢球的冲击、研磨而逐渐粉碎，最终从右方的中空轴颈排出机外，如图5.13（左）所示。,结构,球(棒)磨机的工作部件是装有研磨介质的圆柱形筒体，如图5.13所示。圆柱形筒体的两端有端盖，端盖中部的圆筒形颈部称为中空轴颈，它支承于轴承上。筒体上固定有大齿圈，电动机带动大齿圈使筒体缓缓转动。,影响球磨机操作的因素,（1）滚筒转速 （2）磨介充填系数 （3）磨介尺寸 （4）物料的含水率,（1）

23、滚筒转速,滚筒转速将影响磨介的运动形式，从而影响粉碎效果，对于球形磨介应保证为抛落形式，对于棒形磨介应采用泻落形式。,（2）磨介填充系数,磨介充填系数过大将减缓冲击粉碎作用，一般为28%40%，其中湿法可取高限。,（3）磨介尺寸,磨介尺寸与进料和出料粒度有关，进料粒度越小，产品粒度越小，应选用较小的磨介。根据产品及进料粒度将不同尺寸的磨介按一定比例配合使用，通常可以达到最佳效果。,（4）物料含水率,为防粉末黏结，干法粉碎中的含水率一般要求小于2%，若与干燥工艺联合作业时可达5%；湿法粉碎中的固形物含量过低时，因不易在磨介表面挂浆而降低生产能力及粉碎效率，但过高，则因浮力增大而减缓冲击作用，一般

24、选用含水率6082。,(二)振动磨,振动磨是振动源装置的球（棒）磨机。通常，一个振动装置可以同时带动数个筒体振动。但以单筒、双筒结构的振动磨最为常见。 振动磨在干法和湿法状态下均可工作。 结构 振动磨原理 特点,特点,优点：采用磨介尺寸小，研磨效率高，比滚筒式高数倍至十几倍；成品粒度小，平均粒径可达23m以下；充填系数大（60%80%)，生产能力强，约为滚筒式的10倍；可封闭式作业，操作环境好。 缺点：噪声大，对机械结构强度要求高。,振动磨结构,结构如图5.14所示，其研磨容器与电动机驱动的能产生高频振动的偏心振子一起安装在振动机架上，机架的下方为减振器。高频振动的频率范围为10001500Hz，振幅范围为320mm。,食品工厂机械与设备第五章 粉碎切割机械,振动磨原理,振动装置使振动磨筒体，从而使筒内的球形或棒形研磨介质作高频振动，这种磨介振动产生的冲击、摩擦和剪切作用力，可实现对物料颗粒的超微粉碎，同时还能起到混合分散的作用。 振动磨内研磨介质对物料产生的粉碎作用力来自三个方面：