食品粉碎、均质及混合设备.pptx

食品粉碎、均质及混合设备食品粉碎、均质及混合设备 一、粉碎的概念一、粉碎的概念粉碎粉碎:利用机械的方法使固体物料由大块分裂成利用机械的方法使固体物料由大块分裂成小块直至细粉的操作。小块直至细粉的操作。根据所处理食品物料尺寸的不同，通常将粉碎分根据所处理食品物料尺寸的不同，通常将粉碎分为破碎和粉磨。为破碎和粉磨。破碎：将大块物料处理成小块物料破碎：将大块物料处理成小块物料粉磨：将小块物料加工成为细粉的过程粉磨：将小块物料加工成为细粉的过程第一节第一节 粉碎机械的基本知识粉碎机械的基本知识二、粉碎的目的二、粉碎的目的（1）有利于不同组分物料的均匀混合。混合）有利于不同组分物料的均匀混合。混合物料所用的各种原料的粒度越小、越接近，混物料所用的各种原料的粒度越小、越接近，混合的均匀度越高，效果越好。合的均匀度越高，效果越好。（2）选择性破碎，以分别进行不同成分的利）选择性破碎，以分别进行不同成分的利用、剔除或分离。例如玉米的脱胚、小麦的制用、剔除或分离。例如玉米的脱胚、小麦的制粉、淀粉的制取等。粉、淀粉的制取等。（3）破坏细胞壁结构，便于胞内产物排出，）破坏细胞壁结构，便于胞内产物排出，如淀粉和蛋白的提取。如淀粉和蛋白的提取。（4）增大比表面积扩大食物与消化液的接）增大比表面积扩大食物与消化液的接触面积，提高食物的消化吸收率。触面积，提高食物的消化吸收率。三、粉碎的方法三、粉碎的方法食品原料的粉碎方法主要有食品原料的粉碎方法主要有5种。种。（1）挤压）挤压物料在两个工作构件之间受到缓慢增长的压力作用物料在两个工作构件之间受到缓慢增长的压力作用而被粉碎。而被粉碎。对于大块的脆性物料，第一步粉碎常采用此法处理。对于大块的脆性物料，第一步粉碎常采用此法处理。若被处理的物料是具有韧性和塑性的，经过挤压则若被处理的物料是具有韧性和塑性的，经过挤压则会得到片状产品，如轧制麦片、米片等。会得到片状产品，如轧制麦片、米片等。（2）撞击）撞击物料在瞬间受到外来的冲击力而被击碎。物料在瞬间受到外来的冲击力而被击碎。撞击粉碎可以应用于多种食品物料，从较大块形原撞击粉碎可以应用于多种食品物料，从较大块形原料的破碎到细微粉碎均可使用此法。料的破碎到细微粉碎均可使用此法。（3）折断）折断物料在两个工作构件间承受弯曲应力而被折断。物料在两个工作构件间承受弯曲应力而被折断。此法多用于硬、脆性大的块状或条状物此法多用于硬、脆性大的块状或条状物 料的粉碎，如豆饼、玉米穗等的粉碎。料的粉碎，如豆饼、玉米穗等的粉碎。（4）研磨）研磨 物料在两个相对滑动的粗糙工作表面之间受到物料在两个相对滑动的粗糙工作表面之间受到 摩擦、剪切等作用而被磨削成细粒。摩擦、剪切等作用而被磨削成细粒。此法主要用于小块物料或韧性物料的粉磨。此法主要用于小块物料或韧性物料的粉磨。（5）剪切）剪切 物料受到相对运动的两个工作构件端面的作用而被物料受到相对运动的两个工作构件端面的作用而被切断。切断。此法可粉碎韧性物料。破碎表面比较规则且易于控此法可粉碎韧性物料。破碎表面比较规则且易于控制粒度的大小。制粒度的大小。适于一般果蔬、肉类的分切。适于一般果蔬、肉类的分切。实际上，粉碎是一个复杂的过程，各种粉碎机械往实际上，粉碎是一个复杂的过程，各种粉碎机械往往是采用两种或两种以上的方法对物料进行粉碎往是采用两种或两种以上的方法对物料进行粉碎四、粉碎比四、粉碎比意义：衡量粉碎机的粉碎效果。意义：衡量粉碎机的粉碎效果。平均粉碎比平均粉碎比 公称粉碎比：允许的最大进料口尺寸与最大出料公称粉碎比：允许的最大进料口尺寸与最大出料 口尺寸之比。口尺寸之比。二者关系：由于实际粉碎时加入物料的最大尺寸总二者关系：由于实际粉碎时加入物料的最大尺寸总 是小于最大进料口尺寸，所以粉碎机的是小于最大进料口尺寸，所以粉碎机的 平均粉碎比一般小于公称粉碎比。平均粉碎比一般小于公称粉碎比。平均粉碎比（平均粉碎比（70%-90%）公称粉碎比）公称粉碎比粉碎比是确定粉碎工艺以及选用粉碎机的重要依据。粉碎比是确定粉碎工艺以及选用粉碎机的重要依据。一般破碎机械的公称粉碎比为一般破碎机械的公称粉碎比为3-10,而粉磨机械则可而粉磨机械则可 达达30-1000以上。以上。五、粉碎操作五、粉碎操作粉碎工艺的操作主要包括两个方面：粉碎工艺的操作主要包括两个方面：（1）粉碎的级数）粉碎的级数当工艺要求的粉碎比较大时，常采用多级粉碎，当工艺要求的粉碎比较大时，常采用多级粉碎，使每一级负担一定的粉碎比。使每一级负担一定的粉碎比。实验证明，粉碎比在实验证明，粉碎比在4左右时操作效率最高，而粉左右时操作效率最高，而粉磨时的粉碎比则需根据粉磨机械的性能来确定。磨时的粉碎比则需根据粉磨机械的性能来确定。多级粉碎的总粉碎比为：多级粉碎的总粉碎比为：（2）粉碎流程）粉碎流程 粉碎工艺的流程有开路粉碎和闭路粉碎两种。粉碎工艺的流程有开路粉碎和闭路粉碎两种。在开路粉碎流程中，一次粉碎后卸出的物料全部作在开路粉碎流程中，一次粉碎后卸出的物料全部作为制成品。该流程的优点是方法简单。为制成品。该流程的优点是方法简单。闭路粉碎流程是将粉碎后的物料进行分粒，不符合细闭路粉碎流程是将粉碎后的物料进行分粒，不符合细 度要求的物料再回流至粉碎机重新粉碎，度要求的物料再回流至粉碎机重新粉碎，粉碎机的工作只针对较粗的颗粒。粉碎机的工作只针对较粗的颗粒。优点优点:能使制成品粒度，避免过度粉碎均匀。能使制成品粒度，避免过度粉碎均匀。缺点缺点:系统复杂，附属设备多，操作控制也较复杂。系统复杂，附属设备多，操作控制也较复杂。六、粉碎机类型六、粉碎机类型 按成品粒度分为按成品粒度分为普通粉碎机普通粉碎机(成品粒度成品粒度80目目)微粉碎机微粉碎机(80成品粒度成品粒度80目目)超微粉碎机超微粉碎机(成品平均粒度成品平均粒度200目目)按粉碎作用形式分：按粉碎作用形式分：最为常见的包括冲击式粉碎机、研磨式粉碎机最为常见的包括冲击式粉碎机、研磨式粉碎机等。等。一、锤式粉碎机一、锤式粉碎机利用高速旋转的锤片对物料施以强烈作用而将物利用高速旋转的锤片对物料施以强烈作用而将物料粉碎的机器。料粉碎的机器。其作用原理主要是撞击粉碎，同时机器中还存在其作用原理主要是撞击粉碎，同时机器中还存在着强烈的摩擦和剪切作用。着强烈的摩擦和剪切作用。所以锤式粉碎机既可以用作脆性物料的粉碎，也所以锤式粉碎机既可以用作脆性物料的粉碎，也可以用作一些韧性物料的粉碎，故常被称为万能可以用作一些韧性物料的粉碎，故常被称为万能粉碎机。粉碎机。第二节第二节 干法粉碎机械干法粉碎机械（一）结构：（一）结构：v粉碎室粉碎室齿板齿板转子转子锤片锤片筛板筛板v风机风机v沉降设备沉降设备主要结构主要结构（1）锤片）锤片锤片的形状尺寸、排列方式对粉碎机的性能有锤片的形状尺寸、排列方式对粉碎机的性能有很大影响。很大影响。锤片的基本形状有锤片的基本形状有8种种:锤片在转子上的排列方式会影响转子的平衡、物料在锤片在转子上的排列方式会影响转子的平衡、物料在粉碎室内的分布以及锤片磨损的均匀程度。粉碎室内的分布以及锤片磨损的均匀程度。锤片工作应遵循以下原则：锤片工作应遵循以下原则：锤片的运动轨迹尽可能不重复。锤片的运动轨迹尽可能不重复。沿粉碎室工作宽度，锤片的运动轨迹分布均匀，物料沿粉碎室工作宽度，锤片的运动轨迹分布均匀，物料不被推向一侧，有利于转子的动平衡。不被推向一侧，有利于转子的动平衡。锤片安装时要使转子轴线对称方向的锤片质量也处于锤片安装时要使转子轴线对称方向的锤片质量也处于对称状态，力求减小振动和噪声。对称状态，力求减小振动和噪声。（2）筛板）筛板筛板是锤式粉碎机的排料装置，一般用厚的优筛板是锤式粉碎机的排料装置，一般用厚的优质钢板冲孔制成。质钢板冲孔制成。通常设在转子下半周的位置。为了提高粉碎机通常设在转子下半周的位置。为了提高粉碎机的排料能力，也可使筛板占整个粉碎室内周面的排料能力，也可使筛板占整个粉碎室内周面积的积的3/4以上，或是将筛板置于粉碎室侧面。以上，或是将筛板置于粉碎室侧面。筛孔的形状和尺寸是决定粉料粒度的主要因素，筛孔的形状和尺寸是决定粉料粒度的主要因素，对机器的排料能力也有很大的影响。筛孔的形对机器的排料能力也有很大的影响。筛孔的形状通常是圆孔或长孔。筛孔的直径一般分为四状通常是圆孔或长孔。筛孔的直径一般分为四个等级，小孔，中孔，粗孔，大孔以上。个等级，小孔，中孔，粗孔，大孔以上。（二）锤式粉碎机的型式（二）锤式粉碎机的型式1、按粉碎机的进料口位置及进料方向、按粉碎机的进料口位置及进料方向 切向喂料式、轴向喂料式和径向喂料式。切向喂料式、轴向喂料式和径向喂料式。1进料斗进料斗；2转子；转子；3锤片；锤片；4筛板；筛板；5出料口出料口2、按转子的数目、按转子的数目 分为单转子式锤碎机和多转子式锤碎分为单转子式锤碎机和多转子式锤碎机。机。（三）锤式粉碎机的主要性能参数（三）锤式粉碎机的主要性能参数1、粉碎比粉碎比 锤式粉碎机有很高的粉碎比，单转子式锤碎机的粉碎锤式粉碎机有很高的粉碎比，单转子式锤碎机的粉碎比在比在1015之间。之间。2、转子的转速、转子的转速 锤式粉碎机的转速取决于锤片破碎物料时所需的动能。锤式粉碎机的转速取决于锤片破碎物料时所需的动能。因此，转速的大小与锤片的质量有关，质量越大，则因此，转速的大小与锤片的质量有关，质量越大，则其破碎能力越强，但旋转时的离心力也越大。故锤片其破碎能力越强，但旋转时的离心力也越大。故锤片及其圆周速度的增大受到粉碎机零件强度的限制。及其圆周速度的增大受到粉碎机零件强度的限制。单转子式锤碎机的圆周速度为单转子式锤碎机的圆周速度为40-50m/s，转子的转速，转子的转速为为700-1300rpm。3、生产能力、生产能力锤式粉碎机的生产能力与转子的长度、筛板的孔隙大小、锤式粉碎机的生产能力与转子的长度、筛板的孔隙大小、锤片的质量、转速、粉碎比、加料情况及物料的性状有关。锤片的质量、转速、粉碎比、加料情况及物料的性状有关。根据经验，可用下式概略计算：根据经验，可用下式概略计算：4、功率消耗、功率消耗一般也采用经验公式估算：一般也采用经验公式估算：（四）锤式粉碎机的使用与维护（四）锤式粉碎机的使用与维护（1）锤式粉碎机工作时，应先起动机器，再投入物料。）锤式粉碎机工作时，应先起动机器，再投入物料。切忌在满负荷时起动。切忌在满负荷时起动。（2）进入锤式粉碎机的物料，应通过电磁离析器去除）进入锤式粉碎机的物料，应通过电磁离析器去除金属杂质，以免损坏机件。金属杂质，以免损坏机件。（3）要根据产品的粒度选择筛板，筛板与锤片之间的）要根据产品的粒度选择筛板，筛板与锤片之间的间隙要根据物料性质加以调整。我国设计的粉碎机推间隙要根据物料性质加以调整。我国设计的粉碎机推荐锤筛间隙为：谷物荐锤筛间隙为：谷物4-8mm,通用型通用型12mm。（4）筛板和锤片工作时会因强大冲击力及磨损而损坏，）筛板和锤片工作时会因强大冲击力及磨损而损坏，要经常检查，随时更换。筛板的寿命不应以筛面破损要经常检查，随时更换。筛板的寿命不应以筛面破损为准，应视筛孔边缘的磨损程度而定。为准，应视筛孔边缘的磨损程度而定。（5）锤式粉碎机对湿度大的物料粉碎效果较差，故进）锤式粉碎机对湿度大的物料粉碎效果较差，故进入机器的物料湿度不要大于入机器的物料湿度不要大于15%。（6）停机前，应先停止进料，待机内物料基本排空后）停机前，应先停止进料，待机内物料基本排空后再停机。再停机。二、辊式磨粉机二、辊式磨粉机广泛使用的一种粉碎设备，最常见于面粉工业、啤广泛使用的一种粉碎设备，最常见于面粉工业、啤酒麦芽的破碎。酒麦芽的破碎。原理：利用两个表面加工有齿形结构并做差速转动原理：利用两个表面加工有齿形结构并做差速转动的转辊进行研磨粉碎。的转辊进行研磨粉碎。（一）辊式磨粉机的基本结构和工作过程（一）辊式磨粉机的基本结构和工作过程 结构组成：一般由机架、成对磨辊、喂料机构、结构组成：一般由机架、成对磨辊、喂料机构、松合闸机构、辊面清理装置、传动机构及吸风装置松合闸机构、辊面清理装置、传动机构及吸风装置等组成。等组成。1、磨辊、磨辊磨辊分为光辊和齿辊两种基本类型。磨辊分为光辊和齿辊两种基本类型。光辊外表面为经研磨加工的光滑圆柱面，齿辊光辊外表面为经研磨加工的光滑圆柱面，齿辊表面一定斜度的齿状条纹。齿辊研磨作用强烈、表面一定斜度的齿状条纹。齿辊研磨作用强烈、磨出物疏松、粒度差别明显、能耗少等优点。磨出物疏松、粒度差别明显、能耗少等优点。为实现磨辊对于物料的研磨，磨齿与物料间必为实现磨辊对于物料的研磨，磨齿与物料间必须保持不同的运动速度，因此每对辊中的两磨须保持不同的运动速度，因此每对辊中的两磨辊的转速并不相同，通常称转速较高的磨辊为辊的转速并不相同，通常称转速较高的磨辊为快辊，较低的为慢辊。一般快、慢辊的速比采快辊，较低的为慢辊。一般快、慢辊的速比采用用2.5：12、轧距调节、轧距调节两磨辊辊面间的最小距离称为轧距，调节轧距可以两磨辊辊面间的最小距离称为轧距，调节轧距可以控制被粉碎物料的粒度。控制被粉碎物料的粒度。当磨粉机空载时，为避免高速相向旋转的两磨辊互当磨粉机空载时，为避免高速相向旋转的两磨辊互相摩擦、碰撞，轧距应放大，称为松闸；相摩擦、碰撞，轧距应放大，称为松闸；当磨粉机负载时，两辊间隙应回到调定的轧距，称当磨粉机负载时，两辊间隙应回到调定的轧距，称为合闸。为合闸。一般辊式磨粉机要求松、合闸和喂料机构的操作联一般辊式磨粉机要求松、合闸和喂料机构的操作联动；有物料时，通过物料传感器使喂料机构先运转，动；有物料时，通过物料传感器使喂料机构先运转，物料进入两辊之间后再合闸；断料时，先松闸，再物料进入两辊之间后再合闸；断料时，先松闸，再使喂料机构停止。这样不仅防止两辊碰撞产生火花，使喂料机构停止。这样不仅防止两辊碰撞产生火花，引起粉尘爆炸，而且避免齿辊表面的磨损。引起粉尘爆炸，而且避免齿辊表面的磨损。每个磨辊下方均设有辊面清理装置清理粘附物每个磨辊下方均设有辊面清理装置清理粘附物料。料。对于齿辊，一般采用硬毛刷清理。毛刷安装在对于齿辊，一般采用硬毛刷清理。毛刷安装在可调的弹簧座上，用弹簧将毛刷压紧在辊面上；可调的弹簧座上，用弹簧将毛刷压紧在辊面上；对于光辊，一般采用刮刀。刮刀安装在铰支的对于光辊，一般采用刮刀。刮刀安装在铰支的杠杆上，靠配重使刮刀紧贴在辊面上。当磨粉杠杆上，靠配重使刮刀紧贴在辊面上。当磨粉机停车时，用一根金属链将配重拉起，使刮刀机停车时，用一根金属链将配重拉起，使刮刀离开辊面，以避免接触处的腐蚀离开辊面，以避免接触处的腐蚀。3、辊面清理、辊面清理4、吸风装置、吸风装置通风系统工作时，机膛始终处于负压状态。通风系统工作时，机膛始终处于负压状态。空气从上磨门的两条进风缝隙进入机膛内，绕空气从上磨门的两条进风缝隙进入机膛内，绕过上磨辊与上撑挡之间的空间，穿过磨下物进过上磨辊与上撑挡之间的空间，穿过磨下物进入吸风道，起到吸收粉尘、降低粉温和辊温、入吸风道，起到吸收粉尘、降低粉温和辊温、排除湿气的作用。排除湿气的作用。前三个是光辊前三个是光辊后两个是齿辊后两个是齿辊（二）辊式磨粉机的特点及主要形式（二）辊式磨粉机的特点及主要形式1、辊式磨粉机的特点、辊式磨粉机的特点（1）适合热敏性物料的粉碎。）适合热敏性物料的粉碎。对辊的轴线相互平行，同时磨辊的线速度较高，两辊对辊的轴线相互平行，同时磨辊的线速度较高，两辊间所形成的粉碎区很短，因而物料通过粉碎区的时间间所形成的粉碎区很短，因而物料通过粉碎区的时间短，避免了粉碎过程中因物料温升过高而导致蛋白质短，避免了粉碎过程中因物料温升过高而导致蛋白质热变性。热变性。（2）可控制物料粉碎的粒度。）可控制物料粉碎的粒度。通过调整轧距来控制物料粒度，避免过度粉碎，节省通过调整轧距来控制物料粒度，避免过度粉碎，节省能源，保证粉碎质量。能源，保证粉碎质量。（3）能够进行选择性粉碎。）能够进行选择性粉碎。通过选择快慢辊速差、磨辊表面几何形状和参通过选择快慢辊速差、磨辊表面几何形状和参数、一次粉碎比，辊式磨粉机能够实现对物料数、一次粉碎比，辊式磨粉机能够实现对物料的选择性粉碎。的选择性粉碎。（4）粉碎过程稳定，便于控制。）粉碎过程稳定，便于控制。由于对辊表面上每一点的几何参数和运动参数由于对辊表面上每一点的几何参数和运动参数均相同，整个粉碎区的工作条件一致，故而粉均相同，整个粉碎区的工作条件一致，故而粉碎过程稳定，也便于控制并实现自动化生产。碎过程稳定，也便于控制并实现自动化生产。2、辊式磨粉机的型式、辊式磨粉机的型式（1）等速旋转的光辊）等速旋转的光辊 以挤压的方法粉碎物料或使物料挤压成片状。以挤压的方法粉碎物料或使物料挤压成片状。典型设备是轧麦片机、轧米片机等。典型设备是轧麦片机、轧米片机等。（2）差速旋转的光辊）差速旋转的光辊 以挤压和研磨的方法粉碎物料。以挤压和研磨的方法粉碎物料。典型设备是面粉生产的心磨系统中使用的光辊典型设备是面粉生产的心磨系统中使用的光辊磨粉机和巧克力精磨机等。磨粉机和巧克力精磨机等。（3）差速旋转的齿辊）差速旋转的齿辊 以剪切、挤压和研磨的方法粉碎物料。以剪切、挤压和研磨的方法粉碎物料。典型设备是磨粉生产的皮磨、渣磨及尾磨系统典型设备是磨粉生产的皮磨、渣磨及尾磨系统中使用的齿辊磨粉机。中使用的齿辊磨粉机。（三）辊式磨粉机的主要性能参数（三）辊式磨粉机的主要性能参数1、磨辊速比和研磨长度、磨辊速比和研磨长度 快慢辊线速度的比值称为速比，用快慢辊线速度的比值称为速比，用i 表示，两磨辊直径表示，两磨辊直径相等时有：相等时有：研磨长度是指在粉碎区内快辊面相对于物料的滑动距离，研磨长度是指在粉碎区内快辊面相对于物料的滑动距离，用用s表示：表示：2、生产能力、生产能力辊式磨粉机的生产能力可由下式得到：辊式磨粉机的生产能力可由下式得到：3、功率、功率辊式磨粉机用于磨粉时，其功率可按下面经验辊式磨粉机用于磨粉时，其功率可按下面经验公式计算：公式计算：（四）辊式磨粉机的使用与维护（四）辊式磨粉机的使用与维护（1）要根据产品要求的不同粒度调整磨辊轧距。同时）要根据产品要求的不同粒度调整磨辊轧距。同时进入辊式磨粉机的物料粒度要控制在一定的范围内。进入辊式磨粉机的物料粒度要控制在一定的范围内。（2）磨辊的转速应根据物料的性态来选择，被粉碎物）磨辊的转速应根据物料的性态来选择，被粉碎物料的粒度越大、硬度越大，则转速应越低。料的粒度越大、硬度越大，则转速应越低。（3）工作时喂料门开启程度需能阻止一定大小的异物）工作时喂料门开启程度需能阻止一定大小的异物通过，同时严防金属和硬杂物进入磨辊之间，以免造成通过，同时严防金属和硬杂物进入磨辊之间，以免造成机器的损坏。机器的损坏。（4）手动磨粉机开机时要先给料后合闸，停机时要先）手动磨粉机开机时要先给料后合闸，停机时要先松闸后断料。松闸后断料。（5）磨辊的磨齿在长时间工作后会磨损变钝，降低磨）磨辊的磨齿在长时间工作后会磨损变钝，降低磨粉效率，应将磨辊卸下重新拉丝，以保证磨粉机始终处粉效率，应将磨辊卸下重新拉丝，以保证磨粉机始终处于良好的工作状态。于良好的工作状态。三、其他粉碎机简介三、其他粉碎机简介 在食品工业生产中，对固态物料进行粉碎的设备还在食品工业生产中，对固态物料进行粉碎的设备还有气流粉碎机、振动磨、冷冻粉碎机等。有气流粉碎机、振动磨、冷冻粉碎机等。（1）气流粉碎机）气流粉碎机原理：利用空气、蒸汽或者其他气体通过一定压力的喷嘴喷原理：利用空气、蒸汽或者其他气体通过一定压力的喷嘴喷射产生高速的湍流和能量转换流，物料颗粒在这种高能气流射产生高速的湍流和能量转换流，物料颗粒在这种高能气流作用下悬浮输送，相互发生剧烈的冲击、碰撞和摩擦，加上作用下悬浮输送，相互发生剧烈的冲击、碰撞和摩擦，加上高速喷射气流对颗粒的剪切冲击作用，使得物料颗粒间得到高速喷射气流对颗粒的剪切冲击作用，使得物料颗粒间得到充分的研磨而粉碎成细小粒子。充分的研磨而粉碎成细小粒子。特点：气流粉碎机可对热敏性物料进行超微粉碎，并且可以特点：气流粉碎机可对热敏性物料进行超微粉碎，并且可以实现无菌操作、卫生条件好。实现无菌操作、卫生条件好。（2）振动磨）振动磨原理：振动磨工作时，筒体内装填着粒度较小的被粉碎物料原理：振动磨工作时，筒体内装填着粒度较小的被粉碎物料和球状或圆柱状的研磨体。研磨容器装在振动机架上，作高和球状或圆柱状的研磨体。研磨容器装在振动机架上，作高频振动，利用筒体内的研磨体对物料的高频撞击和研磨将物频振动，利用筒体内的研磨体对物料的高频撞击和研磨将物料粉碎至超细。料粉碎至超细。振动磨粉碎效率高、适应性强，可用于任何物料的超细磨，振动磨粉碎效率高、适应性强，可用于任何物料的超细磨，干磨、湿磨均可。干磨、湿磨均可。（3）冷冻粉碎机）冷冻粉碎机有些物料在常温下具有热塑性或者非常强韧，有些物料在常温下具有热塑性或者非常强韧，粉碎起来非常困难。冷冻粉碎机可将物料冷冻，粉碎起来非常困难。冷冻粉碎机可将物料冷冻，使物料成为脆性材料再粉碎。使物料成为脆性材料再粉碎。对乳浊液、悬浮液进行边破碎边混合的过程叫均质。对乳浊液、悬浮液进行边破碎边混合的过程叫均质。通常所采用的机械称为均质机和胶体磨。通常所采用的机械称为均质机和胶体磨。均质的目的在于既要获得均匀的混合物，又要使得产品的均质的目的在于既要获得均匀的混合物，又要使得产品的颗粒细微一致，不会产生离析。颗粒细微一致，不会产生离析。例：例：如液体乳制品加工中防止产品脂肪分离与利于消化和吸收。如液体乳制品加工中防止产品脂肪分离与利于消化和吸收。奶粉加工中利于后期雾化。奶粉加工中利于后期雾化。冰淇淋加工获得组织均勺、质地细腻的产品。冰淇淋加工获得组织均勺、质地细腻的产品。提高带肉混浊果蔬汁稳定性等。提高带肉混浊果蔬汁稳定性等。第三节第三节 均质设备（湿法粉碎）均质设备（湿法粉碎）一、均质的原理一、均质的原理（一）均质机工作原理（一）均质机工作原理（1）剪切）剪切 在液体物料高速流动时，若突然遇到狭窄的缝隙，就会造成在液体物料高速流动时，若突然遇到狭窄的缝隙，就会造成极大的速度梯度，产生大的剪切力，使物料破碎。极大的速度梯度，产生大的剪切力，使物料破碎。（2）冲击）冲击 液体物料与均质阀产生高速撞击作用，从而将脂肪球等撞击液体物料与均质阀产生高速撞击作用，从而将脂肪球等撞击成细小的微粒。成细小的微粒。（3）空穴）空穴 液体在高速流经均质阀缝隙处时，产生巨大的压力降。当压液体在高速流经均质阀缝隙处时，产生巨大的压力降。当压力降低到液体的饱和蒸气压时，液体开始沸腾并迅速汽化，力降低到液体的饱和蒸气压时，液体开始沸腾并迅速汽化，产生大量气泡。液体离开均质阀时，压力又会增加，使气泡产生大量气泡。液体离开均质阀时，压力又会增加，使气泡突然破灭，瞬间产生大量空穴。空穴会释放大量的能量，产突然破灭，瞬间产生大量空穴。空穴会释放大量的能量，产生高频振动，使颗粒破碎。生高频振动，使颗粒破碎。三种作用协同。不同类型的均质机工作原理各有侧重。三种作用协同。不同类型的均质机工作原理各有侧重。（二）温度对均质的影响（二）温度对均质的影响均质温度对均质效果影响很大，物料均质时温度高，均质温度对均质效果影响很大，物料均质时温度高，液体的饱和蒸气压也高，均质时容易形成空穴。所液体的饱和蒸气压也高，均质时容易形成空穴。所以，在均质前可将物料加热。以，在均质前可将物料加热。例如牛乳的均质温度一般为例如牛乳的均质温度一般为50-70，牛乳有效均，牛乳有效均质的最低温度。质的最低温度。（一）工作原理（一）工作原理 料液高速通过均质阀缝隙。通过的缝隙为料液高速通过均质阀缝隙。通过的缝隙为0.1mm时，液流的流速高达时，液流的流速高达150200ms。通过缝隙时，脂肪球被剪切为更细小的脂肪球微粒。通过缝隙时，脂肪球被剪切为更细小的脂肪球微粒。液料中存在着表面活性物质和卵磷脂和胆脂，它围绕在更细小的脂肪微液料中存在着表面活性物质和卵磷脂和胆脂，它围绕在更细小的脂肪微粒外层，形成一种使这些微粒不再相互粘合的膜，从这里不断离开。粒外层，形成一种使这些微粒不再相互粘合的膜，从这里不断离开。二、高压均质机二、高压均质机（二）结构及工作过程（二）结构及工作过程 由高压泵、均质阀、调节装置及传动系统等组成。由高压泵、均质阀、调节装置及传动系统等组成。1进料腔；进料腔；2吸入活门；吸入活门；3活门座；活门座；4排出活门；排出活门；5泵泵体；体；6冷却水管；冷却水管；7柱塞；柱塞；8填料；填料；9垫片垫片1、高压泵、高压泵高压泵由进料腔、吸入活门、排出活门、柱塞等组成。高压泵由进料腔、吸入活门、排出活门、柱塞等组成。当柱塞向右运动时，泵腔容积增大，使泵腔内产生低压，物当柱塞向右运动时，泵腔容积增大，使泵腔内产生低压，物料由于外压的作用顶开吸入活门进入泵腔，这一过程称为吸料由于外压的作用顶开吸入活门进入泵腔，这一过程称为吸料过程；料过程；当柱塞向左运动时，泵腔容积减小，泵腔内压力逐渐升高，当柱塞向左运动时，泵腔容积减小，泵腔内压力逐渐升高，关闭了吸入活门，达到一定高压时又会顶开排出活门，将泵关闭了吸入活门，达到一定高压时又会顶开排出活门，将泵腔内液体排出，称为排料过程。腔内液体排出，称为排料过程。高压泵柱塞的运动是由曲轴等速旋转通过连杆滑块带动的高压泵柱塞的运动是由曲轴等速旋转通过连杆滑块带动的柱塞的运动速率按正弦曲线变化。排料量也按正弦曲线变化。柱塞的运动速率按正弦曲线变化。排料量也按正弦曲线变化。在柱塞处于两个止点时，泵的排出量瞬时为零；当曲柄回转到在柱塞处于两个止点时，泵的排出量瞬时为零；当曲柄回转到90和和270时排料量最大。时排料量最大。高压泵常采用三柱塞往复泵，各单泵的运动互差高压泵常采用三柱塞往复泵，各单泵的运动互差120，泵的，泵的工作能力得到了较好的调整。工作能力得到了较好的调整。三柱塞泵有三个泵腔，每个泵腔配有吸入活门和排出活门各一三柱塞泵有三个泵腔，每个泵腔配有吸入活门和排出活门各一个，共六个活门。个，共六个活门。2、均质阀、均质阀均质阀安装在高压泵的排料口处，一般采用双均质阀安装在高压泵的排料口处，一般采用双级均质阀。级均质阀。双级均质阀主要由阀座、阀芯、弹簧、调节手双级均质阀主要由阀座、阀芯、弹簧、调节手柄等组成。柄等组成。阀座和阀芯结构精度很高，两者之间间隙小而阀座和阀芯结构精度很高，两者之间间隙小而均匀，以保证均质质量；间隙大小由调节手柄均匀，以保证均质质量；间隙大小由调节手柄调节弹簧对阀芯的压力来改变。调节弹簧对阀芯的压力来改变。第一级均质压力为第一级均质压力为20-30MPa，主要使大的颗粒，主要使大的颗粒得到破碎；第二级的压力在得到破碎；第二级的压力在3.5MPa左右，可以左右，可以使料液进一步细化并均匀分散。使料液进一步细化并均匀分散。1阀座；阀座；2阀芯；阀芯；3挡板环；挡板环；4弹簧；弹簧；5调节手调节手柄；柄；6第一级阀；第一级阀；7第二级阀第二级阀19.6-25.4MPa（三）高压均质机的主要技术参数（三）高压均质机的主要技术参数1、生产能力生产能力2 消耗功率消耗功率 （四）高压均质机的使用与维护（四）高压均质机的使用与维护（1）起动时均质机压力不稳，应在起动后将其调整到预定值。）起动时均质机压力不稳，应在起动后将其调整到预定值。在压力稳定之前流出的料液回流，以保证均质的质量。在压力稳定之前流出的料液回流，以保证均质的质量。（2）均质机正常工作时要注意观察压力表，保证压力处于正）均质机正常工作时要注意观察压力表，保证压力处于正 常工作范围内。常工作范围内。（3）高压均质机不得空转，起动前应先接通冷却水。）高压均质机不得空转，起动前应先接通冷却水。（4）要经常在机体连接轴处加一些润滑油，以免机体前端的）要经常在机体连接轴处加一些润滑油，以免机体前端的 填料缺油。填料缺油。（5）柱塞密封圈处于高温和压力周期性变化的条件下，很容）柱塞密封圈处于高温和压力周期性变化的条件下，很容 易损坏，应保证柱塞冷却水的连续供应，以降低柱塞密易损坏，应保证柱塞冷却水的连续供应，以降低柱塞密 封圈的温度，延长其使用寿命。同时，应随时检查密封封圈的温度，延长其使用寿命。同时，应随时检查密封 圈，发现损坏及时修复、更换。圈，发现损坏及时修复、更换。三、离心均质机三、离心均质机离心均质机常用于乳品生产。离心均质机常用于乳品生产。不仅能进行均质，还可以去除牛乳中的杂不仅能进行均质，还可以去除牛乳中的杂 质并分离稀奶油，又称为净化均质机。质并分离稀奶油，又称为净化均质机。（一）离心均质机的工作原理（一）离心均质机的工作原理利用高速旋转的转鼓，物料流至转鼓后受到强利用高速旋转的转鼓，物料流至转鼓后受到强烈的离心作用，不同密度的组分便会被分离。烈的离心作用，不同密度的组分便会被分离。例如牛乳在离心均质机中会很快分成三相，密例如牛乳在离心均质机中会很快分成三相，密度最大的杂质被甩到转鼓四周，应定期排渣；度最大的杂质被甩到转鼓四周，应定期排渣；密度适中的脱脂乳从上部的均质出口排出；密密度适中的脱脂乳从上部的均质出口排出；密度最小的稀奶油被导入稀奶油室。度最小的稀奶油被导入稀奶油室。稀奶油室内有一个带尖齿的圆盘恒速旋转，与稀奶油室内有一个带尖齿的圆盘恒速旋转，与稀奶油发生激烈的相对运动并产生空穴作用，稀奶油发生激烈的相对运动并产生空穴作用，将脂肪球打碎。当脂肪球的细度未达到要求时，将脂肪球打碎。当脂肪球的细度未达到要求时，可以再回稀奶油室进一步均质。可以再回稀奶油室进一步均质。（二）离心均质机的主要结构（二）离心均质机的主要结构1、分离转鼓（由转轴、碟片等组成）。分离转鼓（由转轴、碟片等组成）。转轴上装有数十块锥形碟片，使液体物料在碟片间形成薄层转轴上装有数十块锥形碟片，使液体物料在碟片间形成薄层流动。由于碟片的作用，增加了沉降面积，从而大大增强了流动。由于碟片的作用，增加了沉降面积，从而大大增强了分离效率和生产能力。分离效率和生产能力。2、带齿圆盘带齿圆盘带齿圆盘处于稀奶油室内，与转鼓一起回转。带齿圆盘处于稀奶油室内，与转鼓一起回转。带齿圆盘边缘上均匀分布有突出的尖齿，一般为带齿圆盘边缘上均匀分布有突出的尖齿，一般为12个。齿的个。齿的前端边缘呈流线型，后端边缘则削平。改变带齿圆盘的直径前端边缘呈流线型，后端边缘则削平。改变带齿圆盘的直径和齿数，可得到不同的破碎度。和齿数，可得到不同的破碎度。四、超声波均质机四、超声波均质机（一）超声波均质机的工作原理（一）超声波均质机的工作原理 超声波均质是利用超声波遇到物体时会迅速交超声波均质是利用超声波遇到物体时会迅速交替压缩和膨胀的原理设计的。替压缩和膨胀的原理设计的。如果将超声波导入料液，当处于膨胀的半个周如果将超声波导入料液，当处于膨胀的半个周期时，料液受到拉力，其中的气泡便膨胀；期时，料液受到拉力，其中的气泡便膨胀；而在压缩的半个周期内，气泡被压缩。而在压缩的半个周期内，气泡被压缩。当压力振幅变化很大时，就会产生空穴作用和当压力振幅变化很大时，就会产生空穴作用和强烈的机械搅拌作用，使大的脂肪球或大颗粒强烈的机械搅拌作用，使大的脂肪球或大颗粒碎裂，从而达到均质的目的。碎裂，从而达到均质的目的。（二）超声波均质机的基本结构（二）超声波均质机的基本结构主要构件是超声波发生器。超声波发生器有机械式、磁主要构件是超声波发生器。超声波发生器有机械式、磁控式和压电晶体式的，其中机械式的最为常用。控式和压电晶体式的，其中机械式的最为常用。机械式超声波均质机机械式超声波均质机主要工作部件是喷嘴和簧片。主要工作部件是喷嘴和簧片。结构：簧片处于喷嘴前方，它是一个边缘呈楔形的金属结构：簧片处于喷嘴前方，它是一个边缘呈楔形的金属片，被两个或两个以上的节点夹住。片，被两个或两个以上的节点夹住。工作原理：当料液在工作原理：当料液在0.41.4Mpa的压力作用下经喷嘴高的压力作用下经喷嘴高速喷射到簧片上时，簧片便发生频率为速喷射到簧片上时，簧片便发生频率为1830kHz的振的振动，所产生的超声波传给料液被均质，然后从出口排出。动，所产生的超声波传给料液被均质，然后从出口排出。机械式超声波发机械式超声波发生器原理示意图生器原理示意图 机械式超声波均机械式超声波均质机结构简图质机结构简图1本体；本体；2调节器；调节器；3喷嘴；喷嘴；4簧片；簧片；5节点五、胶体磨五、胶体磨一种磨制胶体或近似胶体物料的机械。一种磨制胶体或近似胶体物料的机械。它可以在极短的时间内对悬浮液中的固形物它可以在极短的时间内对悬浮液中的固形物进行超微粉碎，同时兼有混合、搅拌、分散进行超微粉碎，同时兼有混合、搅拌、分散和乳化作用。和乳化作用。胶体磨广泛应用于果汁、果酱、植物蛋白、胶体磨广泛应用于果汁、果酱、植物蛋白、乳品、油脂及一些调味品、添加剂的生产中。乳品、油脂及一些调味品、添加剂的生产中。（一）胶体磨的工作原理（一）胶体磨的工作原理胶体磨的工作构件由固定磨体（定子）和高速胶体磨的工作构件由固定磨体（定子）和高速旋转的转动磨体（转子）组成，两个磨体之间旋转的转动磨体（转子）组成，两个磨体之间有可以调节的间隙。有可以调节的间隙。当料液通过这个间隙时，由于转子在高速旋转，当料液通过这个间隙时，由于转子在高速旋转，使附着于转子面上的物料运动速度最大，而附使附着于转子面上的物料运动速度最大，而附着于定子面上的物料速度为零，使物料受到强着于定子面上的物料速度为零，使物料受到强烈的剪切、摩擦和湍动作用，物料因而被磨碎、烈的剪切、摩擦和湍动作用，物料因而被磨碎、混合、分散和乳化。混合、分散和乳化。（二）胶体磨的主要结构（二）胶体磨的主要结构胶体磨主要由进料斗、外壳、定子、转子、电动机、调节装胶体磨主要由进料斗、外壳、定子、转子、电动机、调节装置和底座等构成。置和底座等构成。1、转子与定子转子与定子转子与定子的配合有一定的锥度，其间隙可调。转子与定子的配合有一定的锥度，其间隙可调。为了加强摩擦和剪切作用，以利于细化，两个磨体的表面各为了加强摩擦和剪切作用，以利于细化，两个磨体的表面各分三段，分别开有与轴线呈一定角度的沟槽。分三段，分别开有与轴线呈一定角度的沟槽。沟槽截面为矩形，沟槽宽度随物料的流向由粗到密排列，倾沟槽截面为矩形，沟槽宽度随物料的流向由粗到密排列，倾斜方向相反，且两个磨体上相对应的沟槽方向也相反。斜方向相反，且两个磨体上相对应的沟槽方向也相反。2、间隙调节装置、间隙调节装置通过定子的升降可改变转子与定子的间隙。通过定子的升降可改变转子与定子的间隙。转动调节手柄可由调节轮带动定子轴向位移转动调节手柄可由调节轮带动定子轴向位移而改变间隙的大小，调节程度可在调节轮的而改变间隙的大小，调节程度可在调节轮的刻度上显示出来，一般调节范围在刻度上显示出来，一般调节范围在0.005-1.5mm之间。之间。调节轮下方设有限位螺钉，避免转子和定子调节轮下方设有限位螺钉，避免转子和定子相碰。相碰。3、回流及冷却装置、回流及冷却装置胶体磨转速较高，为了达到理想的效果，需回胶体磨转速较高，为了达到理想的效果，需回流操作。回流装置是在出料管上安装一个蝶阀，流操作。回流装置是在出料管上安装一个蝶阀，阀前接一条循环管通向料斗。当需要多次磨制阀前接一条循环管通向料斗。当需要多次磨制时，关闭蝶阀则物料回流，物料细度达到要求时，关闭蝶阀则物料回流，物料细度达到要求时，打开蝶阀即可排料。时，打开蝶阀即可排料。磨制过程中物料会由于摩擦而升温，在定子与磨制过程中物料会由于摩擦而升温，在定子与定子磨套之间形成一环形水槽，物料热量可由定子磨套之间形成一环形水槽，物料热量可由水槽中的冷却水带走。水槽中的冷却水带走。（三）胶体磨的型式（三）胶体磨的型式胶体磨按转轴的位置可分为卧式和立式两种型式。胶体磨按转轴的位置可分为卧式和立式两种型式。卧式胶体磨（见前页）卧式胶体磨（见前页）转子随水平轴旋转，定子与转子的间隙通常为转子随水平轴旋转，定子与转子的间隙通常为50-150微米。料液在旋转中心处进入，在间隙处被细微米。料液在旋转中心处进入，在间隙处被细 化后从四周卸出。转子的转速为化后从四周卸出。转子的转速为3000-5000r