食品機械與設備 第02章物料預處理設備.

1、第一節(jié)第一節(jié) 分級分選機械與設備分級分選機械與設備一、概述一、概述 、分級分選機械與設備的作用、分級分選機械與設備的作用 1、保證產(chǎn)品的規(guī)格和質(zhì)量指標； 2、降低加工過程中原料的損耗率； 3、便于加工過程的操作，提高勞動生產(chǎn)率； 4、有利于生產(chǎn)的連續(xù)化、自動化。 、分級效率、分級效率 分級效率是指分級的準確程度，分級效率是指分級的準確程度，是評價分級過程的一個重要的質(zhì)量指標。它是指實際篩下物量與原始給料物中應含篩下物的比值。 設：G1 為分級前的物料量（原始給料量） G2 為過篩物（篩下物）的物料量G3 為未能過篩（篩上物）的物料量a1 為過篩前物料（原始給料）中應含篩下物的百分比a2為過篩物

2、（篩下物）中應含篩下物的百分比（如篩面無破損， 則此值為100）a3為未過篩物（篩上物）中，篩下物所占的百分比（留在篩面 上物質(zhì)中，應通過而未通過的篩下物所占的百分）則篩分效率為：則篩分效率為：-根據(jù)物料衡算：G1 = G2 + G3 - G1a1 = G2a2 + G3a3 -將式代入式，并整理得：將上式代入式得： -%1001122aGaG323112aaaaGG%)()(100132231aaaaaa 在正常操作中如篩面沒有破損，則a2=100%，故式可以變成： 由此可知，只要測得a1和a3就很容易算出篩分效率了。%)100(100)(1001331aaaa二、分級設備二、分級設備 、滾

3、筒式分級機、滾筒式分級機 1、滾筒式分級機的結構和工作原理滾筒式分級機的結構和工作原理 、結構、結構 說明說明 在滾筒壁上開有很多小孔，且不同組的孔徑不同。滾筒用厚度為1.52.0mm的不銹鋼板沖孔后卷成圓柱形筒狀篩，整體滾筒分成幾節(jié)筒篩（為了制造方便），筒篩之間用角鋼連接作為加強圈（滾圈）；滾筒用托輪支承在機架上；機架用角鋼或槽鋼焊接而成；收集料斗設在滾筒下面，料斗的數(shù)目與分級的數(shù)目相同。 驅(qū)動滾筒轉動有三種方式驅(qū)動滾筒轉動有三種方式：一種是在滾筒的出料端裝有一個大齒圈，電機帶動小齒輪轉動，小齒輪嚙合大齒圈帶動滾筒轉動，這種傳動，大齒圈制造麻煩，同時潤滑油易玷污物料；另一種是將滾筒固定在中心

4、軸上，當傳動系統(tǒng)帶動軸轉動時，滾筒也就同步旋轉，此種方式，由于軸太長，故轉動起來不平穩(wěn)；還有一種是在滾筒的外壁上裝有摩擦圈，通過摩擦輪使筒旋轉，此種傳動方式簡單、平穩(wěn)，所以被廣泛應用。 、工作原理工作原理 當滾筒等速轉動時，物料在筒內(nèi)，由于摩擦力的作用，而被外舉一定高度，然后由于重力的作用，則沿筒壁向下滾動，這樣物料一邊進行篩分，一邊沿著傾斜的篩面逐漸從加料端移向卸料端，細粒則通過篩孔進入篩下，粗粒在篩筒的末端被收集。 （根據(jù)所要求分離的等級，滾筒分成相應的組，即組數(shù)為（根據(jù)所要求分離的等級，滾筒分成相應的組，即組數(shù)為級數(shù)減級數(shù)減1 1。）。） 、特點：特點： 工作轉速低、連續(xù)運轉、操作平穩(wěn)，

5、可安裝在建筑物的高層；篩孔易堵塞、篩分效率低、篩面的利用率不高，只有1/8-1/6的篩面參與工作。（可用于青豆、蘑菇等的分級） 2、滾筒式分級機的工藝設計計算滾筒式分級機的工藝設計計算 、設計參數(shù)的確定設計參數(shù)的確定 各廠使用較好的有關參數(shù)為：、筒的傾斜角度、筒徑與長度的比值:、筒面上的篩孔的正三角形排列、筒的轉速轉分，一般不超過0轉分、篩孔直徑可根據(jù)原料情況和分級要求而定 、生產(chǎn)能力的計算、生產(chǎn)能力的計算 （噸小時） 式中：Z滾筒上孔眼總數(shù)在同秒內(nèi)從孔眼中掉下的物料系數(shù)（其與分級機型式及物料性質(zhì)不同而異，取.，對青豆取大些，對蘑菇取小些）m粒（只）物料的平均質(zhì)量（g）一般G是給定值，如測得m

6、后，則可由上式計算出總孔數(shù)Z，從而確定筒徑和長度。mZG100010003600 、滾筒轉數(shù)的確定、滾筒轉數(shù)的確定 滾筒的轉數(shù)直接影響生產(chǎn)能力和分級效率，而且與直徑有密切關系，滾筒的轉數(shù)直接影響生產(chǎn)能力和分級效率，而且與直徑有密切關系，不能隨意確定。不能隨意確定。 從物料在滾筒中運動時受力分析，可推出轉數(shù)的計算公式：如右圖所示。 物料與滾筒一起轉動時的受力情況：物料與滾筒一起轉動時的受力情況： 對物料對物料B B：受到重力和離心力的作用，把G分解為Gsin和Gcos兩個分力，其中：力Gsin推動物料沿篩面下滑，力Gcos與離心力一起壓向篩面，使物料產(chǎn)生摩擦力T。而T=f0N，故T=f0 (Gc

7、os+C) 式中：F0 物料對篩面的摩擦系數(shù)（f0 =ty，為摩擦角）由于T的存在使物料隨篩面向上運動。 物料受的離心力物料受的離心力C C為：為： （N牛頓）式中：m物料B的質(zhì)量（kg）G物料B的重量（N）g重力加速度 R筒內(nèi)半徑(m)V物料B的線速度（ ）gRGvRmvC2230602RnRnv 故 （N） 當物料B沿滾筒切線方向的垂直分力GsinT時，即開始下滑運動，此時即處于滾筒內(nèi)最高點，也就是說Gsin-f0 (Gcos+C)=0時，物料B處于最高點，如將f0=ty和C值代入，經(jīng)整理得： sin(sin()sincossincoscossincossin 即： （轉分） 當角（物料的

8、開角）大于角510時，才能正常運轉，即-510，對青豆和蘑菇，f0 =0.7，也就是ty=0.7，即=35，則=4045（為物料升高的最大角度），將和的值代入上式得： （轉分） 從上式可見，n與R成反比，所以一般筒徑，其轉數(shù)。900)30(2GRngRRnGC900sin)sin(nRsin)sin(30Rn RRRn161235sin)105sin(30sin)sin(3000 、功率計算、功率計算 對中間軸式傳動方式的功率：對中間軸式傳動方式的功率： （w）式中：n轉筒轉速M滾筒轉動力矩（N.m）D滾筒直徑 G滾筒的自重G1 與滾內(nèi)物料重G2 之和，滾筒內(nèi)物料填充系數(shù)為0.050.1傳動效

9、率，取0.60.7 對摩擦輪式傳動方式的功率：對摩擦輪式傳動方式的功率： （w） 60Mnn 60)13(21GGRnN 、擺動篩、擺動篩 1、擺動篩的結構及工作原理擺動篩的結構及工作原理 擺動篩又稱搖動篩，通常用曲柄連桿機構來傳動。 電機通過皮帶傳動，使偏心軸旋轉，然后用連桿帶動篩框作定向往復運動，篩框的運動使篩面上的物料以一定的速度向排料端移動，同時獲得篩分。小于第一層篩孔的物料從第一層篩面落到第二層篩面，大于第一層篩孔的物料被截流在第一層篩面上,從篩子的末端排出，并被收集。 2 2、特點、特點: : 、因篩面是平的，故全部篩面都在工作； 、結構簡單，制造、安裝較容易，調(diào)換篩面方便； 、適

10、用于多種物料和同一種物料的不同規(guī)格的篩分； 、動平衡困難，連桿易損壞，噪音大。 3 3、有關參數(shù)的確定、有關參數(shù)的確定 、篩孔的形狀和大小篩孔的形狀和大小 篩孔的形狀有：篩孔的形狀有：圓形、正方形及長方形，通常用的最多的為圓形孔。 篩孔的尺寸篩孔的尺寸應稍大于物料所需分級的尺寸，一般為：圓孔：圓孔：為物料尺寸的1.21.3倍正方形孔：正方形孔：為物料尺寸的1.01.1倍長方形孔：長方形孔：為物料尺寸的1.1 倍 篩面開孔率篩面開孔率（即篩面的有效面積系數(shù)） 一般為5060%，考慮到篩面的強度此值不宜過大。整個篩面面積篩孔總面積 篩孔的排列方式：篩孔的排列方式：一般以正三角形排列為最好。一是在同

11、樣情況下開孔數(shù)最多；二是錯開排列，則物料與篩孔的接觸機會多，有利于物料過篩。如圖：當正三角形排列時當正三角形排列時，其開孔率：設孔徑d與孔隙m相等，即d=m，則以虛線面積為例： 當正方形排列時，當正方形排列時，其開孔率： 由k1和k2 比較可知，正三角形排列比正方形排列其有效面積系數(shù)大16%。 、曲柄轉速的確定曲柄轉速的確定 根據(jù)生產(chǎn)實踐中的經(jīng)驗，當物料在篩面上出現(xiàn)正向移動（滑動）（即使物料沿篩面傾斜方向向下移動）和反向移動（滑動）（即使物料沿篩面傾斜方向向上移動），且正移動大于反移動及有輕微的跳動，使能獲得較高的篩分效果。使物料產(chǎn)生正向移動的曲柄軸最低回轉速度為： （轉分）式中：物料對篩面的

12、摩擦角篩面的傾角r 曲柄的半徑（偏心距）使物料產(chǎn)生反向移動的曲柄軸最低回轉速度為： （轉分）使物料在篩面上產(chǎn)生輕微跳動的曲柄臨界轉速為： （轉分）rtyn)(301rtyn）(302rtyn303 欲使物料顆粒僅出現(xiàn)正向移動時欲使物料顆粒僅出現(xiàn)正向移動時，取轉速為：nn1 ,同時，nn2，nn1和nn2，且nn3 綜上所述：nn1,n2,n3 目前，在設計擺動篩時，常常要求物料在篩面上做輕微的跳動，因此，可根據(jù)下式確定曲柄軸的轉速可根據(jù)下式確定曲柄軸的轉速： 按上式計算的轉速通常比較低，因此篩面上的物料并不會出現(xiàn)急劇地跳動和受到很大的沖擊，物料顆粒不易破碎。 通常篩的安裝傾角一般在篩的安裝傾角

13、一般在0-100-10 篩的擺幅為篩的擺幅為4-224-22mmmm 、生產(chǎn)能力的計算、生產(chǎn)能力的計算 （kg/h）式中：B篩面的寬度（一般為6001200mm） q篩面單位流量（kg/m.h）,篩面單位流量主要與物料，在篩面上的流速有關，但流速不能太快，否則物料來不及過篩而進入另一段，所以在計算時，往往都是實際測定q值。生產(chǎn)能力還可以用下面的經(jīng)驗式來計算： （噸小時）式中：B0 篩面有效寬度（取0.95B） h 篩面物料層厚度（取1-2）D D 物料顆粒最大直徑v平物料沿篩面運動的平均速度（取0.5m/s以下）物料松散系數(shù)（取0.36-0.64） 物料密度qBG 平103600hvBG 、擺

14、動篩的功率計算：、擺動篩的功率計算： 功率消耗在機體擺動的動能上。設動能為E，則 （J）式中：m 篩體和物料的質(zhì)量v最大機體運動的最大速度（ ） 也就是 （J） 因為偏心轉軸每轉一圈，篩的速度就由零到最大變化兩次，所以其動能應為E=2E。即： + （w）式中：傳動效率（取0.5） Q物料重量（kg/h）2最大mvE 30nv最大gnGE1800)(2900)(900)(22nGgnGE 54000(16023GnEnN)367QL 、影響擺動篩分級效果的因素、影響擺動篩分級效果的因素 、原料原料、原料顆粒幾何形狀的影響、原料顆粒幾何形狀的影響 原料顆粒的幾何形狀的不同，影響其在篩面上的流動情況

15、，因而分級效果也不同。如圓形的比不規(guī)則的好分級。 、物料在篩面上受振動而產(chǎn)生自動分級現(xiàn)象、物料在篩面上受振動而產(chǎn)生自動分級現(xiàn)象（上層：大、輕、粗粒；中層：混合；下層：小、重、光滑性）對擺動篩分級有利。如篩面料層較厚、單位流量較大時，更易產(chǎn)生自動分級。、干濕物料對分級效果的影響：、干濕物料對分級效果的影響：如干的易分，濕的難分。 、粉狀物料分級效果較差。、粉狀物料分級效果較差。 、物料在篩面上運動狀態(tài)的影響、物料在篩面上運動狀態(tài)的影響為使物料充分接觸篩面，即正常工作的必要條件使：正向位移反向位移，但必需有反向位移，因為有它存在才能使物料有更多地機會通過篩孔和使物料保持輕微的跳動。為此，偏心距、曲

16、柄半徑、軸的轉速及篩面傾角等是支配物料在篩面上運動的幾個因素。、傾角的影響、傾角的影響傾角越大，物料運動速度越大，這可使物料層下落，過篩的機會增多，但需加長篩面，否則會使一部分來不及過篩。同時傾角大，減少了篩孔的投影面積，和減小反向移動，而減少與篩面的接觸機會。故傾角不能過大。 、轉速的影響、轉速的影響傾角越大，振動越大（跳動越大），物料的運動速度越大，篩分的效果越差所以為了物料產(chǎn)生正向移動又有輕微的跳動，則轉速不能太快 、振幅與轉速有關。、振幅與轉速有關。當轉速高時，振幅可取小些。相反，則應取大一些。 、篩面的長度和寬度的關系篩面的長度和寬度的關系 物料的過篩速度與篩面的長度關系為：物料的過

17、篩速度與篩面的長度關系為： 當物料初落篩面時，形成自動分級，過篩量最大，此階段時間很短； 當物料流過篩面的時，因大部分已在前段過篩，則此段過篩量顯著減少，因此篩面再長作用也不大，即過篩量與篩長不是正比，所以不必要的延長篩面會使設備龐大，造成材料浪廢。因此不能通過增加篩長來提高生產(chǎn)能力。 要提高生產(chǎn)能力可增加篩面的寬度，但篩寬也不能過大。過大會使設備龐大，而且落料不勻，操作不便，故篩面不能太寬，一般篩寬為600-1200mm（篩面的寬長比為1:6-7.5）。第二節(jié)切割設備（絞肉機）第二節(jié)切割設備（絞肉機）絞肉機絞肉機 1 1、絞肉機的構造、絞肉機的構造 它是由螺旋供料器、十字切刀、格板、緊固螺帽

18、和傳動部分組成。 螺旋供料器：螺旋供料器：是變距變徑的 螺桿，這樣會在工作過程中 即起到輸送的作用，又能起 到擠壓作用。 十字切刀：十字切刀：有四個刀口，刀 口順切刀的轉向安裝，用工 具鋼制成，要求鋒利。 格板：格板：在圓形板上開有不同規(guī)格的圓孔，一般用于粗絞，孔徑為8-10mm；用于細絞的為3-5mm。 2 2、生產(chǎn)能力的計算、生產(chǎn)能力的計算 生產(chǎn)能力是由切刀的切割能力來決定的，不是由螺旋供料器來決定的。 切刀的切割能力為：切刀的切割能力為： （cm2 /h） 式中：n切刀的轉速 D格板的直徑 格板上孔眼的總面積與格板面積的比值（既開孔率， 一般為0.3-0.4） Z切刀總數(shù)（十字切刀為4）

19、 根據(jù)根據(jù)F F求生產(chǎn)能力：求生產(chǎn)能力： （kg/h） 式中：F被切割1kg物料的切割面積（cm2 /kg） 切刀切割能力的利用系數(shù)，一般為0.7-0.75 關于關于F F1 1的值：它取決于物料的種類和格板上孔眼直徑的大小，對于肉的值：它取決于物料的種類和格板上孔眼直徑的大小，對于肉類，類，F(xiàn) F1 1值如下：值如下： 孔眼直徑為2mm時，F(xiàn)1=1100012000(cm2/kg) 孔眼直徑為3mm時，F(xiàn)1=60007000 孔眼直徑為25mm時，F(xiàn)1=700-1000由此可見，孔徑，F(xiàn)1，則G。 3 3、功率計算、功率計算 功率消耗，主要用于切割物料的阻力。當知道切割1kg物料的能量比率后

20、，就可求得所需總功率。 （W） 式中：G生產(chǎn)能力 傳動效率 W能量消耗比率對鮮肉：對鮮肉： 孔徑為2mm時，能量消耗比率W0.004-0.005 孔徑為3mm時，能量消耗比率W0.0025-0.003 孔徑為25mm時，能量消耗比率W0.0004對凍肉：對凍肉：孔徑為2mm時，能量消耗比率W0.019孔徑為2mm時，能量消耗比率W0.01第三節(jié)第三節(jié) 其他設備其他設備 在食品加工中，往往不是全部原料都用來加工成最終產(chǎn)在食品加工中，往往不是全部原料都用來加工成最終產(chǎn)在食品加工中，往往不是全部原料都用來加工成最終產(chǎn)在食品加工中，往往不是全部原料都用來加工成最終產(chǎn)在食品加工中，往往不是全部原料都用來

21、加工成最終產(chǎn)在食品加工中，往往不是全部原料都用來加工成最終產(chǎn)品，而是需要進行分離，取其適合加工部分。例如：在果蔬品，而是需要進行分離，取其適合加工部分。例如：在果蔬品，而是需要進行分離，取其適合加工部分。例如：在果蔬品，而是需要進行分離，取其適合加工部分。例如：在果蔬品，而是需要進行分離，取其適合加工部分。例如：在果蔬品，而是需要進行分離，取其適合加工部分。例如：在果蔬加工中的肉與皮的分離、汁與渣的分離等。所用設備也多種加工中的肉與皮的分離、汁與渣的分離等。所用設備也多種加工中的肉與皮的分離、汁與渣的分離等。所用設備也多種加工中的肉與皮的分離、汁與渣的分離等。所用設備也多種加工中的肉與皮的分離

22、、汁與渣的分離等。所用設備也多種加工中的肉與皮的分離、汁與渣的分離等。所用設備也多種多樣?，F(xiàn)就打漿機、榨汁機作以介紹。多樣?，F(xiàn)就打漿機、榨汁機作以介紹。多樣?，F(xiàn)就打漿機、榨汁機作以介紹。多樣?，F(xiàn)就打漿機、榨汁機作以介紹。多樣。現(xiàn)就打漿機、榨汁機作以介紹。多樣。現(xiàn)就打漿機、榨汁機作以介紹。一、打漿機一、打漿機 1 1、用途：、用途：用于果汁、果醬生產(chǎn)中。 2、結構與工作原理結構與工作原理 結構：結構：是由筒形外殼、圓筒篩、刮板、破碎槳葉和物料推進器等組成 料 刮板篩筒外殼螺旋送料器 破碎槳葉 渣 汁 說明：說明：篩筒用0.35-1.2mm不銹鋼板制成，其開孔眼直徑為0.4-0.5mm，開孔率為5

23、0。刮板與軸線有一夾角（即導程角），以使物料向前移動，并擦碎物料，其角度為1.5-2，刮板與篩筒的間距為1-4mm，破碎槳葉，起初始破碎物料的作用。 工作過程：工作過程：物料自進入后，首先由螺旋送料器推進，由破碎槳葉進行初始破碎，再由刮板進行擦碎和本身所受離心力的作用而破碎，由于刮板的回轉和導程角的存在，使物料在擦碎的過程中不斷地沿著螺旋線向出渣口方向移動，而汁液和肉泥則從篩孔中漏出，皮和籽等則從出渣口排出。 物料在打漿機中的磨碎程度與下列因素有關：物料在打漿機中的磨碎程度與下列因素有關： 物料本身的性質(zhì)、軸的轉速、篩孔的直徑、開孔率、導程角、刮板與篩筒的間距。 一般n=600轉分，=1.5，

24、間距為3-4mm。 通常采用調(diào)整導程角和間距來達到理想的打漿效果。如渣中含汁量高，說明導程角或間距過大；對含汁量高得物料，則要求導程角和間距要?。粚康偷奈锪蟻碚f，則要求導程角和間距大些。 3、有關計算有關計算 、生產(chǎn)能力的計算生產(chǎn)能力的計算 其生產(chǎn)能力決定于篩筒的直徑、長度、轉速、導程角和篩面的有效利用率。可用下式計算（經(jīng)驗式）： （kg/h） 式中：D-篩筒直徑 L-篩筒的長度 n-刮板的轉速 -篩筒有效面積的利用系數(shù)（即篩孔的真正工作系數(shù)，其占篩孔總數(shù)的1/2，而開孔率為50，故25 -導程角對圓錐篩筒，則生產(chǎn)能力為：對圓錐篩筒，則生產(chǎn)能力為： (kg/h) 式中：r1-篩筒大頭直徑

25、 r2-篩筒小頭直徑 以上兩式計算出的生產(chǎn)能力系指通過篩孔的產(chǎn)品量。tynDLG207. 0nrrLG2)5 . 54(212 、功率的計算功率的計算 (w)式中：G生產(chǎn)能力W打漿機工作時的能量消耗比率（Nm/kg）。其值決定于物料的種類、溫度、刮板的轉速和篩筒有效面積。對單機：其平均值為W=3920-4410 Nm/kg(0.0011-0.0012 kwh/kg)；對聯(lián)動時取W=4900-5800 Nm/kg（0.00 14-0.0016 kwh/kg）傳動效率（0.7-0.8） 、物料在篩筒內(nèi)的停留時間物料在篩筒內(nèi)的停留時間 物料在筒內(nèi)的運動是由于刮板與軸線成一定角度，所以在轉動時，物料既受離心力的作用，又受刮板向前推力的作用，使物料形成在沿圓周運動的同時，又向前運動，產(chǎn)生螺旋線。從圖中可知：將 代入得 v1式中：v物料作圓周運動的線速度v1物料沿軸線運動的線速度導程角 設：刮板長度為L，則物料在筒中的停留時間為： （s） 通過上式分析，物料在筒內(nèi)的打漿時間與軸的轉速和導程角有關，即轉速，物料移動速度，而打漿時間；導程角，移動速度，打漿