粉碎机械设备及其在食品中的应用

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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。

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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

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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。

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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

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