第6章粉碎与筛分425 机、回转压碎机等重型设备，在普通食品生产上不常见。在普通食品生产过程 中，为获得糖类、香料、胡椒、谷物等粉粒状的、干燥的或含少许水分的脆性物 料而常用的粉碎方法有：以冲击力或挤压力为主要粉碎力的滚筒轧碎法、锤式粉 碎法、盘击式粉碎法、气流式超微粉碎法等；以摩擦力或剪切力为主要粉碎力的 研磨粉碎法；对于具有纤维结构且含相当数量的液体的肉类、鲜果和蔬菜类的物 料，则常用切割碎解法。 现代工程技术的发展，对粉体物料在颗粒细度、粒度分布、颗粒外形以及产 品纯度等方面有了更高的要求，特别是面对将对21世纪的经济和社会产生巨大 影响，且有可能引导下一个工业革命的纳米科学与技术的开发研究和迅速发展， 对粉碎工程提出了更高的要求。于是，各种超微粉碎技术和设备便应运而生了。 3.1高速机械冲击微粉碎 高速机械冲击微粉碎是依靠高速旋转的工件（棒、锤、叶片等）撞击和打击 颗粒，并使其在转子与定子间、物料颗粒与颗粒间产生高频度的相互强力冲击 剪切而粉碎。具体有锤击式微粉碎、盘击式微粉碎、叶轮式超细冲击磨等。 3.1.1锤击式微粉碎 锤击式微粉碎是利用高速旋转的锤头产生的强大冲击力，使物料受锤头离心 力作用冲向内壁时产生的冲击、摩擦和剪切力以及颗粒间相互强烈的冲击、摩擦 和剪切作用力将物料粉碎。经粉碎后的物料，平均粒度可达到40m以下，属 于微粉碎范畴。 如图6-5所示，锤击式粉碎机的主轴上装有几个钢质圆盘式的转动件，盘上 又装有硬钢锤头，锤头多以铰链联接于转动件，也有钢性联接于转动件者。锤头 各式各样，有矩形断面的锤棒，有较薄的锤片，有的锤片很薄就成为刀状。锤头 的安放位置有垂直于主轴的，也有平行于主轴的。锤式粉碎机的机壳内面通常是 平滑的，但也有具有一定形状的，可使物料与机壳发生撞击而粉碎。锤式粉碎机 机壳下部有格栅或筛网，锤头与格栅间的物料就受到很大的摩擦力。经粉碎后的 细小颗粒，从格栅缝隙或筛网中卸出。格栅缝隙有各种形式，视物料性质而定， 且格栅或筛网的空隙大小决定了制品粒度的上限，因而可以通过调节缝隙的大小 来限定一定的粉碎比。格栅或筛网适用于非常干燥的制品或者如水果之类含水分 高的物料，对于中间状态的物料，易产生堵塞现象，不宜使用
426食品工程原理 3.1.2盘击式微粉碎 盘击式粉碎机的工作原理与锤击式粉碎机相似，它是由互相靠近的两个圆盘 组成，每个圆盘上装有很多依同心圆排列的齿状、针状或棒状的“指爪”，而且 一个圆盘上的每层指爪都伸人到另一个圆盘的两层指爪之间。这样，当两个圆盘 作相对运动时，除了指爪对物料的冲击粉碎力外，还产生分割或拉碎作用，所以 最适合于较韧的纤维质物料的粉碎。 盘击式粉碎机的式样颇多，可从两大方面加以比较。 从圆盘的运动情况看，可以分为两种形式。参阅图6-6。一种仅一盘转动， 另一盘固定；另一种则两盘均转动。后一种形式又可分为两种情况：其一两个圆 盘同时转动但转速不等（德国Apline公司生产的CW型和UPZ型宽腔冲击磨亦 属此例)；另一种两个圆盘依相反的方向转动。 1.进料口2.挡板环3.旋转件 图6-6盘击式粉碎机示意图 4.锤头5.筛网6.出料口 图6-5锤击式粉碎机示意图
第6章粉碎与筛分427 盘击式粉碎机的“指爪”的形状也是多种多样的，有短的或长的圆柱状，有形似 刀齿状的；还有的为使物料在离心力作用下向外周移动的同时能产生逐级粉碎的 作用，设计成内层指爪形状及其相互距离与外层不同的结构。 3.1.3叶轮式超细冲击磨 叶轮式超细冲击磨同时具有锤（刀）式和气流式粉碎机的特点，其结构和工 作原理如图6-7所示。它是由水平轴上设置的两个串联的粉碎一分级室、风机 定量加料机（圆盘式或螺旋式）等组成。每一个粉碎一分级工段都设有带撞击叶 片的粉碎叶轮和定子衬套以及分级叶轮。开机运行时，将小于10mm的物料颗 粒由加料器定量连续地加至第一粉碎室内，由于第一段的粉碎叶轮的5支叶片有 30°的扭转角，旋转时形成旋转风压，而第二段的分级叶轮的5支叶片不具有扭 转角，旋转时形成气流阻力，粉碎叶轮和分级叶轮旋转时形成旋转式的循环气 流，使颗粒反复地受强烈的冲击、碰撞、摩擦和剪切，同时因受离心力的作用冲 向内壁而与器壁发生撞击、摩擦和剪切作用，这样一来，较粗的颗粒就被粉碎成 13 1.机座2.排渣装置3a,b.轴承座4.加料装置 5.加料器6.加料斗7.村套8a,b.叶轮9a, b.撞击销10a,b.内分级叶轮11a,b.隔环12.碟阀 13.机壳14.风机叶轮15.主轴16.皮带轮 图6-7叶轮式超细冲击磨
428食品工程原理 细粉。细粉在分级叶轮端部斜面和衬套之间的间隙中也进行有效的粉碎。但最有 效的粉碎作用发生在两个叶轮之间的滞流区。这是因为叶轮高速旋转时物料被急 剧搅拌，导致了颗粒间的剧烈冲击、摩擦和剪切作用。 由于上述作用，粉粒被粉碎至数十到数百微米，细粉和较粗的颗粒同时旋转 于第一粉碎室内，在离心力的作用下，粗颗粒沿第一粉碎室内壁旋转，与新加入 的物料一同继续被粉碎；细颗粒则随气流趋向中心部分，随鼓风机产生的气流带 入第二粉碎室内。 分级是由分级叶轮所产生的离心力和隔环内径之间所产生的气流吸力来决定 的，若颗粒受的离心力的作用大于气流吸力的作用，则被滞留下来继续被粉碎； 若颗粒受的离心力的作用小于气流吸力的作用，则被吸向中心随气流进人第二粉 碎室。 进人第二粉碎室的细颗粒进行同样的粉碎和分级。由于第二粉碎室的粉碎叶 轮和分级叶轮直径比第一粉碎室的大，且粉碎叶轮的叶片的扭转角更大(40) 所以造成的风压更大，颗粒之间相互冲击等作用力因此更大，粉碎效果就得以增 强。同时因粉碎室直径增大而使得通过该室的风速减缓，分级精度提高，这样可 使细颗粒粉碎到几微米到数十微米的超细粒子并被气流吸出机外。 由图6-7可见，该粉碎机的两个粉 碎室的底部都设有排渣装置。图6-8反 映的是排渣装置的工作原理。当物料中 含有硬度和相对密度大的杂质时，由于 旋转时受到分级叶轮离心力的作用而被 甩向村套内壁最后降到粉碎室底部排渣 孔，由排渣装置的螺旋器不断地排出机 外，从而提高了成品的质量和纯度。当 物料不含有杂质时，该装置也可将粗颗 粒排出机外，以防止粉碎机因粗颗粒的 积累以及新物料的不断加人而超载，保 证成品粒度的大小符合规格。但是，若 要粉碎两种以上组分的混合物，且各组 1.粗渣粒2.螺旋排料器3.粗粒子 分密度相差较大，则不宜采用排渣机构 4.细粉粒5.分级叶轮 来排除杂质。 6.村套7.壳体 图6-8排渣原理示意图 叶轮式超细冲击磨产品粒度的调节方法： (1)风量调节粉碎机出口端的碟阀可控制风量大小。风量增大时，产品粒