第一章 食品超微粉碎技术.ppt

1、 粉碎操作在食品工业中的意义：粉碎操作在食品工业中的意义：减小粒度，加快溶解速度或提高混合均匀度，或减小粒度，加快溶解速度或提高混合均匀度，或重新赋形以改进食品的口感。重新赋形以改进食品的口感。增加表面积、减小体型，以加快干燥脱水速度，增加表面积、减小体型，以加快干燥脱水速度，如蔬菜干制前和玉米湿加工前需将大块物粉碎成如蔬菜干制前和玉米湿加工前需将大块物粉碎成小块物料。小块物料。控制多种物料相近的粒度，防止各种物料混合后控制多种物料相近的粒度，防止各种物料混合后再产生自动分级的离析现象。如调味乳、代乳粉、再产生自动分级的离析现象。如调味乳、代乳粉、饮乳粉等。饮乳粉等。选择性粉碎使原料颗粒内的成

2、分进行分离。如玉选择性粉碎使原料颗粒内的成分进行分离。如玉米脱胚、小麦提粉、稻米脱皮等。米脱胚、小麦提粉、稻米脱皮等。一、一、有关粉碎的基本概念有关粉碎的基本概念1 1、粉碎、粉碎 是用机械力的方法来克服固体物料内部凝聚力，使之是用机械力的方法来克服固体物料内部凝聚力，使之破碎的单元操作。破碎的单元操作。破碎：将大块物料分裂成小块物料的操作破碎：将大块物料分裂成小块物料的操作磨碎或研磨：将小块物料分裂成细粉的操作磨碎或研磨：将小块物料分裂成细粉的操作粉碎粉碎2 2、粒度、粒度 物料颗粒的大小称为粒度，它是粉碎程度的代表性尺寸。物料颗粒的大小称为粒度，它是粉碎程度的代表性尺寸。对于球形原料来说，

3、其粒度即为直径。对于非球形颗粒，对于球形原料来说，其粒度即为直径。对于非球形颗粒，则有以面积、体积或质量为基准酌各种名义粒度表示法。则有以面积、体积或质量为基准酌各种名义粒度表示法。3、粉碎级别、粉碎级别 根据被粉碎物料和成品粒度的大小，粉碎可分为粗粉碎、根据被粉碎物料和成品粒度的大小，粉碎可分为粗粉碎、中粉碎、微粉碎和超微粉碎四种：中粉碎、微粉碎和超微粉碎四种：(1)粗粉碎粗粉碎 原料粒度在原料粒度在401500mm范围内，成品粒度约范围内，成品粒度约550mm；(2)中粉碎中粉碎 原料粒度原料粒度10100mm，成品粒度，成品粒度510mm；(3)微粉碎微粉碎(细粉碎细粉碎)原料粒度原料粒

4、度5l0mm，成品粒度，成品粒度l00m以以下；下；(4)超微粉碎超微粉碎(超细粉碎超细粉碎)原料粒度原料粒度0.55mm，成品粒度在，成品粒度在1025m以下。以下。4、粉碎度、粉碎度 粉碎前后的粒度比称为粉碎比或粉碎度粉碎前后的粒度比称为粉碎比或粉碎度(一般粉碎设备一般粉碎设备的粉碎比为的粉碎比为330，超微粉碎的粉碎比可达到，超微粉碎的粉碎比可达到3001000以以上上)。对于一定性质的物料来说，粉碎比是决定粉碎作业程。对于一定性质的物料来说，粉碎比是决定粉碎作业程度、选择设备类型和尺寸的主要根据之一。度、选择设备类型和尺寸的主要根据之一。5、粉碎规则、粉碎规则 粉碎物料的基本原则是只需

5、粉碎到所需的粉碎粉碎物料的基本原则是只需粉碎到所需的粉碎程度，而不作过度粉碎。具体粉碎规则如下：程度，而不作过度粉碎。具体粉碎规则如下：(1)对粉碎物料只需粉碎到需要的或适合于下一工对粉碎物料只需粉碎到需要的或适合于下一工序加工的粉碎比，达到此程度后，立即是物料离开序加工的粉碎比，达到此程度后，立即是物料离开粉碎机；粉碎机；(2)粉碎操作前后都要过筛，凡是能通过所需大小粉碎操作前后都要过筛，凡是能通过所需大小筛孔的物料，就不使它再通过粉碎机粉碎，以免引筛孔的物料，就不使它再通过粉碎机粉碎，以免引起过度粉碎，降低粉碎机的生产能力；起过度粉碎，降低粉碎机的生产能力；(3)当所需粉碎比较大时，应采取

6、分级粉碎，实验当所需粉碎比较大时，应采取分级粉碎，实验证明等粉碎比在证明等粉碎比在4左右时，操作效率最高。左右时，操作效率最高。(4)粉碎过程尽可能单纯，不应合并其它操作。粉碎过程尽可能单纯，不应合并其它操作。6、粉碎操作的方法、粉碎操作的方法(1)按照粉碎设备有无筛网及分粒循环系统：按照粉碎设备有无筛网及分粒循环系统：开路粉碎开路粉碎 自由粉碎自由粉碎 滞塞进料粉碎滞塞进料粉碎 闭路粉碎闭路粉碎(2)按照粉碎时物料的状态：按照粉碎时物料的状态：干法粉碎干法粉碎 湿法粉碎湿法粉碎 低温粉碎低温粉碎二、二、粉碎理论粉碎理论1、粉碎力的种类与形式、粉碎力的种类与形式 物料粉碎时所受到的作用力包括物

7、料粉碎时所受到的作用力包括挤压力、冲击挤压力、冲击力和剪切力力和剪切力(摩擦力摩擦力)三种三种。根据施力种类与方式的不同，物料粉碎的基本根据施力种类与方式的不同，物料粉碎的基本方式包括方式包括压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等形等形式。式。(5)(1)(2)(3)(4)图图1-1 粉碎的基本方法粉碎的基本方法(1)压碎压碎 (2)劈碎劈碎 (3)折断折断 (4)磨碎磨碎 (5)冲击破碎冲击破碎2、物料的力学性质、物料的力学性质 (1)硬度硬度 物料硬度有硬与软之分。硬度越高表明物料硬度有硬与软之分。硬度越高表明物料物料抵抗弹性变形的能力抵抗弹性变形的能力越大。物

8、料的硬度是确定越大。物料的硬度是确定粉碎作业程序、选择设备类型和尺寸的主要依据。粉碎作业程序、选择设备类型和尺寸的主要依据。(2)强度强度 它是根据物料它是根据物料弹性极限应力弹性极限应力的大小来划的大小来划分的性质，有强与弱之分，强的材料抵抗塑变的能分的性质，有强与弱之分，强的材料抵抗塑变的能力越大。力越大。(3)脆性脆性 它是根据它是根据物料塑变区域长短物料塑变区域长短来划分的性来划分的性质，有脆性和可塑性之分。质，有脆性和可塑性之分。(4)韧性韧性 它是一种它是一种抵抗物料裂缝扩展能力抵抗物料裂缝扩展能力的特性，的特性，韧性越大，则裂缝末端的应力集中就越容易得到缓韧性越大，则裂缝末端的应

9、力集中就越容易得到缓解。解。3、物料在粉碎过程中的变化、物料在粉碎过程中的变化（1）粉碎至少需要两方面的能量：一是裂解发生前的）粉碎至少需要两方面的能量：一是裂解发生前的变形能变形能，这部分能量与颗粒的体积有关；二是裂解发生后出现新表面这部分能量与颗粒的体积有关；二是裂解发生后出现新表面所需的所需的表面能表面能，这部分能量与新出现表面积的大小有关。，这部分能量与新出现表面积的大小有关。（2）作用力没有超过物料的弹性极限，物料就被迫变形或受）作用力没有超过物料的弹性极限，物料就被迫变形或受到应力。当作用力超过弹性权限时，颗粒就会被粉碎。到应力。当作用力超过弹性权限时，颗粒就会被粉碎。（3）当粉碎

10、发生时力的作用点就转移，释放出的应力能量一）当粉碎发生时力的作用点就转移，释放出的应力能量一部分供给了新产生的表面，部分供给了新产生的表面，超过的部分表现为热超过的部分表现为热。（4）最有效的磨碎机只利用了不到）最有效的磨碎机只利用了不到1的能量去粉碎颗粒和产的能量去粉碎颗粒和产生新表面。其余的能量则消耗于以下几个方面：生新表面。其余的能量则消耗于以下几个方面：未破碎颗未破碎颗粒的弹性变形；粒的弹性变形；物料在粉碎室内的来回运转；物料在粉碎室内的来回运转；颗粒之间颗粒之间的摩擦；的摩擦；颗粒和粉碎机之间的摩擦，颗粒和粉碎机之间的摩擦，发热；发热；振动的噪振动的噪音；音；传动机件和电动机的无效能

11、耗。传动机件和电动机的无效能耗。1、筛选法、筛选法2、显微镜法、显微镜法3、沉降法、沉降法4、激光粒度测定法、激光粒度测定法干法超微粉碎或微粉碎的种类干法超微粉碎或微粉碎的种类 根据产生粉碎力的原理不同，干法超微根据产生粉碎力的原理不同，干法超微粉碎或微粉碎可分为粉碎或微粉碎可分为气流式、高频振动式、气流式、高频振动式、旋转球旋转球(棒棒)磨式、转辊式、锤击式和自磨式磨式、转辊式、锤击式和自磨式六大类，其中后五类又统称机械式。各种六大类，其中后五类又统称机械式。各种不同类型的超微粉碎或微扮碎，又包括若不同类型的超微粉碎或微扮碎，又包括若干种不同形式的具体设备。干种不同形式的具体设备。一、气流式

12、超微粉碎一、气流式超微粉碎 1、气流式超微粉碎的特点、气流式超微粉碎的特点 (1)粉碎比大，粉碎颗粒成品的平均粒径在粉碎比大，粉碎颗粒成品的平均粒径在5m以下；以下；(2)粉碎设备结构紧凑、磨损小且维修容易，但动力消耗大；粉碎设备结构紧凑、磨损小且维修容易，但动力消耗大；(3)在粉碎过程中设置一定的分级作用，粗粒由于受到离心力在粉碎过程中设置一定的分级作用，粗粒由于受到离心力 作用不会混到细粒成品中，这保证了成品粒度的均匀一致；作用不会混到细粒成品中，这保证了成品粒度的均匀一致；(4)压缩空气压缩空气(或过热蒸汽或过热蒸汽)膨胀时会吸收很多能量产生致冷作用膨胀时会吸收很多能量产生致冷作用造成较

13、低的温度，所以对热敏性物料的超微粉碎有利；造成较低的温度，所以对热敏性物料的超微粉碎有利；(5)易实现多单元联合操作，可利用热压缩气体同时进行粉碎易实现多单元联合操作，可利用热压缩气体同时进行粉碎和干燥处理，在粉碎同时能进行物料混合并可喷入所需的包裹和干燥处理，在粉碎同时能进行物料混合并可喷入所需的包裹溶液对粉碎颗粒进行包囊处理；溶液对粉碎颗粒进行包囊处理；(6)易实现无菌操作，卫生条件好。易实现无菌操作，卫生条件好。利用空气、蒸汽或其它气体通过一定压力的利用空气、蒸汽或其它气体通过一定压力的喷嘴喷射产生喷嘴喷射产生高度的湍流高度的湍流和和能量转换流能量转换流，物料颗，物料颗粒在这高能气流作用

14、下悬浮输送着，相互之间发粒在这高能气流作用下悬浮输送着，相互之间发生剧烈的生剧烈的冲击、碰撞和磨擦冲击、碰撞和磨擦作用，加上高速喷射作用，加上高速喷射气流对颗粒的气流对颗粒的剪切冲击剪切冲击作用，使得物料颗粒间得作用，使得物料颗粒间得到充足的研磨而粉碎成超微粒子，同时进行均匀到充足的研磨而粉碎成超微粒子，同时进行均匀混合。由于粉碎的混合。由于粉碎的物料大多熔点较低或者不耐热物料大多熔点较低或者不耐热，故通常同时使用故通常同时使用空气空气。被压缩的空气在粉碎室中。被压缩的空气在粉碎室中膨胀，产生的冷却效应与粉碎时产生的热效应相膨胀，产生的冷却效应与粉碎时产生的热效应相互抵消。互抵消。排料及内层射

15、流排出口排料及内层射流排出口25200给料给料流体入口流体入口流体流体喷嘴喷嘴图图1-2 环形喷射式气流粉碎机示意图环形喷射式气流粉碎机示意图3、气流式超微粉碎机、气流式超微粉碎机（1）环形喷射式气流粉碎机）环形喷射式气流粉碎机待粉碎物料喂料装置输送至环待粉碎物料喂料装置输送至环形粉碎室底部喷嘴上，压缩空形粉碎室底部喷嘴上，压缩空气从管道下方的一系列喷嘴中气从管道下方的一系列喷嘴中喷出形成了高速喷射气流喷出形成了高速喷射气流(射流射流)，夹带着物料颗粒运动。在管道夹带着物料颗粒运动。在管道内的射流大致可分为外层、中内的射流大致可分为外层、中层和内层三层，各层射流的运层和内层三层，各层射流的运动

16、速度不相等，这迫使物料颗动速度不相等，这迫使物料颗粒在粉碎室内相互粒在粉碎室内相互冲击、碰撞、冲击、碰撞、摩擦以及受射流的剪切作用达摩擦以及受射流的剪切作用达到粉碎到粉碎。物料自右下方进入管。物料自右下方进入管道后，大致沿管道运动一圈后道后，大致沿管道运动一圈后自右上方排出。由于外层射流自右上方排出。由于外层射流的运动路程最长，该层的颗粒的运动路程最长，该层的颗粒群受到的碰撞和研磨作用最强。群受到的碰撞和研磨作用最强。经喷嘴射入的流体，也首先作经喷嘴射入的流体，也首先作用于外层的颗粒群。中层射流用于外层的颗粒群。中层射流的颗粒群在旋转过程中产生一的颗粒群在旋转过程中产生一定的分级作用，较粗颗粒

17、在离定的分级作用，较粗颗粒在离心力作用下进入外层射流与新心力作用下进入外层射流与新输入的物料一起重新粉碎，而输入的物料一起重新粉碎，而细粒级在射流的径向速度作用细粒级在射流的径向速度作用下向内层射流聚集并经排料口下向内层射流聚集并经排料口排出。排出。(2)圆盘式气流粉碎机圆盘式气流粉碎机图图1-3 圆盘式气流粉碎机圆盘式气流粉碎机沿着粉碎室的圆壁等距离地设沿着粉碎室的圆壁等距离地设置若干个喷嘴。喷嘴形成的射置若干个喷嘴。喷嘴形成的射流同圆周切向成流同圆周切向成45，将粉碎，将粉碎室分成靠周边的粉碎区和中间室分成靠周边的粉碎区和中间的分级区。由于各层射流的速的分级区。由于各层射流的速率不一样，使

18、夹带的物料颗粒率不一样，使夹带的物料颗粒间产生间产生冲击、碰撞和研磨冲击、碰撞和研磨，达，达到粉碎的目的。粗细粒度不同到粉碎的目的。粗细粒度不同的颗粒在旋转运动气流的离心的颗粒在旋转运动气流的离心力场中的径向运动速度不同，力场中的径向运动速度不同，粒度大的颗粒径向速度大粒度大的颗粒径向速度大，而，而粒度小的径向速度小粒度小的径向速度小，所以颗，所以颗粒在粉碎室内能同时进行分级，粒在粉碎室内能同时进行分级，粗颗粒被甩向外围进行重新粉粗颗粒被甩向外围进行重新粉碎，符合要求的细颗粒则随气碎，符合要求的细颗粒则随气流自圆盘流自圆盘中部向下方排出，而中部向下方排出，而射流则从上方排出。射流则从上方排出。

19、给料给料流体流体出口出口射射流流粉碎产品粉碎产品射流射流入口入口二、高频振动式超微粉碎二、高频振动式超微粉碎 1、基本原理、基本原理 利用球形或棒形研磨介质作高频振动时利用球形或棒形研磨介质作高频振动时产生的产生的冲击摩擦和剪切冲击摩擦和剪切等作用力，来实现对等作用力，来实现对物料颗粒的超微粉碎，并同时起到混合分散物料颗粒的超微粉碎，并同时起到混合分散作用。作用。振动磨振动磨是进行高频振动式超微粉碎的专是进行高频振动式超微粉碎的专门设备，它在干法或湿法状态下均可工作。门设备，它在干法或湿法状态下均可工作。图图1-4 振动磨结构示意图振动磨结构示意图1.电动机电动机 2.挠性轴套挠性轴套 3.主

20、轴主轴 4.偏心重锤偏心重锤 5.轴承轴承 6.筒体筒体 7.弹簧弹簧主轴快速旋转时，主轴快速旋转时，偏心重锤的离心力偏心重锤的离心力使筒体产生一个近使筒体产生一个近似于椭圆轨迹的快似于椭圆轨迹的快速振动速振动。筒体内装。筒体内装有有钢球或钢棒钢球或钢棒等磨等磨介及待磨物料，筒介及待磨物料，筒体的振动使磨介及体的振动使磨介及物料呈悬浮状态，物料呈悬浮状态，利用磨介之间的抛利用磨介之间的抛射与研磨等作用力射与研磨等作用力而将物料粉碎。而将物料粉碎。2、振动磨的结构、振动磨的结构图图1-5 连续式振动磨外形结构示意图连续式振动磨外形结构示意图1.筒体筒体 2.横构件横构件 3.橡胶弹簧橡胶弹簧 4

21、.主轴主轴5.偏心重块偏心重块振动磨有上下安置的振动磨有上下安置的两个管形筒体两个管形筒体，筒体之，筒体之间由间由24个个横构件横构件连接，横构件由橡胶弹簧连接，横构件由橡胶弹簧支承于机架上，在横构件中部装有主铀的轴支承于机架上，在横构件中部装有主铀的轴承，主轴上固定有承，主轴上固定有偏心重块偏心重块，电动机通过万，电动机通过万向联铀器驱动主轴。小型振动磨有向联铀器驱动主轴。小型振动磨有2个偏心个偏心重块，大型的有重块，大型的有4个偏心重块，每个偏心重个偏心重块，每个偏心重块各由两件组成，可通过改变其相互间的角块各由两件组成，可通过改变其相互间的角度来调节偏心力的大小，度来调节偏心力的大小，偏

22、心力使管形筒体偏心力使管形筒体和横构件在橡胶弹簧上振动和横构件在橡胶弹簧上振动。通常进料部分。通常进料部分和排料部分分别设于筒体两端，但也可以设和排料部分分别设于筒体两端，但也可以设置在筒体中部。物料的磨碎时间主要取决于置在筒体中部。物料的磨碎时间主要取决于它在筒体内经过的路程长短，这与筒体的连它在筒体内经过的路程长短，这与筒体的连接系统有关。如振动磨中筒体以串联方式相接系统有关。如振动磨中筒体以串联方式相连接，则物料的路程最长，适合于坚硬的、连接，则物料的路程最长，适合于坚硬的、进料粒度较大或成品粒度要求很细的场合。进料粒度较大或成品粒度要求很细的场合。并联方式连接时物料路程较短，适合粒度较

23、并联方式连接时物料路程较短，适合粒度较小或硬度较小的物料。振动磨的连接系统一小或硬度较小的物料。振动磨的连接系统一般都比较灵活，可根据需要随时更改。如要般都比较灵活，可根据需要随时更改。如要粉碎并混匀两种物料，还可将其中较硬的一粉碎并混匀两种物料，还可将其中较硬的一种从筒体首端进料，较软的一种从简体后面种从筒体首端进料，较软的一种从简体后面某一点进入。某一点进入。3、振动磨的研磨介质、振动磨的研磨介质(磨介磨介)(1)磨介材料与形状磨介材料与形状 研磨介质有钢球、钢棒、氧化铝球和不研磨介质有钢球、钢棒、氧化铝球和不锈钢珠等，可根据物料性质和成品粒度要求锈钢珠等，可根据物料性质和成品粒度要求选择

24、磨介材料与形状。选择磨介材料与形状。为提高粉碎效率，应为提高粉碎效率，应尽量先用大直径的磨介尽量先用大直径的磨介。如较。如较粗粉碎时可采粗粉碎时可采用棒状，而超微粉碎时使用球状用棒状，而超微粉碎时使用球状。一般说来，。一般说来，磨介尺寸越小，则粉碎成品的粒度也越小磨介尺寸越小，则粉碎成品的粒度也越小。(2)磨介的充填率磨介的充填率 振动磨磨介的充填率一般振动磨磨介的充填率一般在在6080范围内，物料充范围内，物料充填率填率(筒体内物料容积占磨介之筒体内物料容积占磨介之间空隙的百分率间空隙的百分率)在在100130之间。物料充填率与粉碎率之间。物料充填率与粉碎率(以单位时间内的比表面的增加以单位

25、时间内的比表面的增加来表示来表示)之间的关系示于图之间的关系示于图1-6。由图可见，当物料充填率高则由图可见，当物料充填率高则粉碎率下降，但振动磨筒体内粉碎率下降，但振动磨筒体内新生总表面积与粉碎率新生总表面积与粉碎率(纵坐标纵坐标)和物料充填率和物料充填率(横坐标横坐标)的乘积成的乘积成正比。正比。物料充填率增加时，单物料充填率增加时，单位时间内新生的总表面在一定位时间内新生的总表面在一定范围内仍是增加的范围内仍是增加的。图图1-6 振动磨物料充填率与振动磨物料充填率与粉碎率的大致关系粉碎率的大致关系 4、振动磨的特点、振动磨的特点 与工作原理有些相似的球磨机相比，振动磨的特点表现在：与工作

26、原理有些相似的球磨机相比，振动磨的特点表现在：(1)研磨效率高。由于振动磨采用小直径的研磨介质，其表面研磨效率高。由于振动磨采用小直径的研磨介质，其表面积增大，所以研磨机会比旋转式球磨机增大许多倍；而且磨介积增大，所以研磨机会比旋转式球磨机增大许多倍；而且磨介装填系统装填系统(约约6080)比球磨机比球磨机(约约2845)高，磨介冲击高，磨介冲击次数比球磨机多几万倍，磨介的冲击力亦大。所以，研磨效率次数比球磨机多几万倍，磨介的冲击力亦大。所以，研磨效率比球磨机高出数倍到十几倍。比球磨机高出数倍到十几倍。(2)研磨成品粒径细。平均垃径可达研磨成品粒径细。平均垃径可达23m以下。以下。(3)可实现

27、连续化生产并可以采用完全封闭式操作以改善操作可实现连续化生产并可以采用完全封闭式操作以改善操作环境。环境。(4)外形尺寸比球磨机小，占地面积小，操作方便，维修管理外形尺寸比球磨机小，占地面积小，操作方便，维修管理容易。容易。(5)干湿法研磨均可。但是，振动磨运转时的噪音大，需使用干湿法研磨均可。但是，振动磨运转时的噪音大，需使用隔音或消音等辅助设施。隔音或消音等辅助设施。三、旋转球三、旋转球(棒棒)磨式超微粉碎磨式超微粉碎1、基本原理、基本原理 利用利用水平回转筒体水平回转筒体中的球或棒状研磨介质，中的球或棒状研磨介质，后者由于受到离心力的影响产生了后者由于受到离心力的影响产生了冲击和摩擦冲击

28、和摩擦等作用力，达到对物料颗粒粉碎的目的。等作用力，达到对物料颗粒粉碎的目的。它与前述高频振动式超微粉碎的相同之处它与前述高频振动式超微粉碎的相同之处都是利用研磨介质实现对物料的超微粉碎，但都是利用研磨介质实现对物料的超微粉碎，但两者在两者在引发研磨介质产生作用力方式引发研磨介质产生作用力方式上存在差上存在差异。异。2、球、球(棒棒)磨机的优点磨机的优点 球球(棒棒)磨机是实现旋转球磨机是实现旋转球(棒棒)磨式超微磨式超微(微微)粉碎粉碎技术的专用设备，它的特点表现在：技术的专用设备，它的特点表现在：(1)结构简单、设备可靠，易磨损的零构件的检查结构简单、设备可靠，易磨损的零构件的检查更换比较

29、方便；更换比较方便；(2)粉碎效果好，粉碎比大粉碎效果好，粉碎比大(可达到可达到300以上以上)，粉碎，粉碎物最小平均粒度可达到物最小平均粒度可达到2040m以下，而且可迅速以下，而且可迅速准确地加以调整粉碎物进度；准确地加以调整粉碎物进度；(3)应用范围广，适应性强，能处理多种物料并符应用范围广，适应性强，能处理多种物料并符合工业化大规模生产需求；合工业化大规模生产需求；(4)能与其它单元操作相结合，如可与物料的干燥、能与其它单元操作相结合，如可与物料的干燥、混合等操作结合进行；混合等操作结合进行；(5)干湿法处理均可。干湿法处理均可。3、球、球(棒棒)磨机的缺点磨机的缺点 (1)粉碎周期长

30、、效率低且单位产量的能耗大；粉碎周期长、效率低且单位产量的能耗大；(2)研磨介质易磨损破碎，筒体也易被磨损；研磨介质易磨损破碎，筒体也易被磨损；(3)操作时噪音大，伴有强烈振动；操作时噪音大，伴有强烈振动；(4)湿法粉碎时不适合于粘稠浆料的处理，湿法粉碎时不适合于粘稠浆料的处理，(5)粉碎物粒度较振动磨的大，通常在粉碎物粒度较振动磨的大，通常在40100m左左右，因此更常用于微粉碎场合。右，因此更常用于微粉碎场合。4、球、球(棒棒)磨机的结构磨机的结构 球磨机的工作部件是装有研磨介质的圆柱形筒体，如图球磨机的工作部件是装有研磨介质的圆柱形筒体，如图1-7所示。随所示。随着圆柱筒体长度与直径比值

31、的不同有短筒着圆柱筒体长度与直径比值的不同有短筒(L1.5 D)、长筒、长筒L(1.53)D和超长筒和超长筒或称管形筒或称管形筒L(36)D，相应的设备称管磨机，相应的设备称管磨机三三种。另有一种变形的锥形圆筒如图种。另有一种变形的锥形圆筒如图1-7(右右)所示，是由两个圆锥筒和一个所示，是由两个圆锥筒和一个中间短圆筒组成，短圆筒的长度中间短圆筒组成，短圆筒的长度L(0.251)D。图图1-7 球磨机筒体示意图球磨机筒体示意图1.筒体筒体 2.端盖端盖 3.轴承轴承 4.大齿圈大齿圈 圆柱形筒体的两端有端盖，端盖的法兰圈通过螺钉与筒体的法兰圈相连接。端盖中圆柱形筒体的两端有端盖，端盖的法兰圈通

32、过螺钉与筒体的法兰圈相连接。端盖中部有中空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。电动机部有中空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。电动机通过联铀器和小齿轮带动大齿圈和通过联铀器和小齿轮带动大齿圈和筒体缓缓转动筒体缓缓转动。当筒体转动时，磨介随筒体上升至一。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，如图定高度后，呈抛物线抛落或呈泻落下滑，如图1-7(中中)所示。由于端盖有中空轴颈，物料所示。由于端盖有中空轴颈，物料从左方的从左方的中空轴颈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，进入筒体逐渐向右方扩散移

33、动。在自左而右的运动过程中，物料受到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，如图1-7(左左)所示。物所示。物料进入筒体后即堆积于筒体左端。由于筒体的转动和磨介的运动，物料逐渐向右方扩散，料进入筒体后即堆积于筒体左端。由于筒体的转动和磨介的运动，物料逐渐向右方扩散，最后从右方的中空轴颈溢流出去，故称为溢流型球磨机。最后从右方的中空轴颈溢流出去，故称为溢流型球磨机。图图1-8 溢流型球磨机溢流型球磨机1.筒体筒体 2、3.端盖端盖 4.主轴承主轴承 5.衬板衬板 6.大齿圈大齿圈 7.小齿轮小齿轮 8.进料器

34、进料器 9、10.中空轴颈中空轴颈 5、衬板、衬板 筒体内衬有一定形状和材质的衬板，筒体内衬有一定形状和材质的衬板，它它不仅有防止筒体受磨损的作用不仅有防止筒体受磨损的作用，而且会影响，而且会影响到钢球的运动规律，从而影响粉碎效率。衬到钢球的运动规律，从而影响粉碎效率。衬板的材质有高锰钢、高镕铸铁、硬镍铸铁、板的材质有高锰钢、高镕铸铁、硬镍铸铁、中锰球铁和橡胶等。中锰球铁和橡胶等。给料端的衬板厚度可大给料端的衬板厚度可大于排料端的，这有利于使小球在排料端附近于排料端的，这有利于使小球在排料端附近聚集而大球在给料端附近聚集，从而减少小聚集而大球在给料端附近聚集，从而减少小球在给料端附近的不利影响

35、球在给料端附近的不利影响。衬板厚度通常。衬板厚度通常为为50130mm，衬板与筒体之间垫有胶合板、，衬板与筒体之间垫有胶合板、石棉垫或橡皮垫等以缓冲钢球和物料对筒体石棉垫或橡皮垫等以缓冲钢球和物料对筒体的冲击。的冲击。图图1-9 球磨机常用的衬板球磨机常用的衬板形状较平滑的衬板使钢形状较平滑的衬板使钢球与衬板之间的相对滑球与衬板之间的相对滑动较大，从而产生较多动较大，从而产生较多的研磨作用，在相同转的研磨作用，在相同转速下钢球被提升的高度速下钢球被提升的高度和抛射所耗的功较少，和抛射所耗的功较少，因此较适于细密。凸起因此较适于细密。凸起部较突出的衬板对钢球部较突出的衬板对钢球的推举作用强，使钢

36、球的推举作用强，使钢球能升至较高的位置，抛能升至较高的位置，抛射作用较强，而且对球射作用较强，而且对球荷和物料产生较剧烈的荷和物料产生较剧烈的搅动。即使形状相似，搅动。即使形状相似，凸起部或衬板压条的高凸起部或衬板压条的高度、形状和间距等参数度、形状和间距等参数也很重要，必须与物料也很重要，必须与物料性质、生产条件和钢球性质、生产条件和钢球尺寸等条件相适应。尺寸等条件相适应。6、球、球(捧捧)磨机技术参数的确定磨机技术参数的确定 球球(棒棒)磨机技术参数主要包括磨机技术参数主要包括转速、磨转速、磨介充填率和磨介尺寸大小介充填率和磨介尺寸大小三种，另外干法三种，另外干法处理时对物料水分含量和湿法

37、处理时对浆处理时对物料水分含量和湿法处理时对浆料浓度也应仔细控制好。料浓度也应仔细控制好。(1)转速转速图图1-10 球磨机筒体内研磨介质的三种运动状态球磨机筒体内研磨介质的三种运动状态 1.泻落状态泻落状态 2.抛落状态抛落状态 3.离心状态离心状态筒体转速适当时，呈月牙形筒体转速适当时，呈月牙形的整体磨介随磨碎机筒体升的整体磨介随磨碎机筒体升高至大约与垂线成高至大约与垂线成4050后，后，磨介一层层地往下滑滚，如磨介一层层地往下滑滚，如图图1-10(1)所示，这种状态称所示，这种状态称为泻落。当转速提高，磨介为泻落。当转速提高，磨介随筒体提升至一定高度后，随筒体提升至一定高度后，磨介将离开

38、圆形运动轨道而磨介将离开圆形运动轨道而沿抛物线轨迹呈自由落体下沿抛物线轨迹呈自由落体下落。这种运动状态称为落。这种运动状态称为“抛抛落落”，如图，如图l-10(2)所示。沿所示。沿抛物线轨迹抛落的磨介，对抛物线轨迹抛落的磨介，对筒体下部的钢球或筒体衬板筒体下部的钢球或筒体衬板产生冲击和研磨作用使物产生冲击和研磨作用使物料粉碎。随着转速的进一步料粉碎。随着转速的进一步提高，离心力使磨介停止抛提高，离心力使磨介停止抛射，整个磨介形成紧贴筒体射，整个磨介形成紧贴筒体内壁的一个圆环随着简体内内壁的一个圆环随着简体内壁一起旋转，这种运动状态壁一起旋转，这种运动状态称为称为“离心状态离心状态”，如图，如图

39、1-10(3)所示。这时粉碎作用完所示。这时粉碎作用完全停止，在实际操作中毫无全停止，在实际操作中毫无意义。意义。球磨机在上述有效粉碎操作范围内的极限转速球磨机在上述有效粉碎操作范围内的极限转速称为临界转速。当筒体以临界转速称为临界转速。当筒体以临界转速(或以上或以上)旋转时，旋转时，磨介的运动处于离心状态，经推导，临界转速的磨介的运动处于离心状态，经推导，临界转速的计算式为：计算式为：nc=42.3/(D)1/2式中式中 nc 临界转速，临界转速，r/min D 转筒直径，转筒直径，m(2)磨介充填率磨介充填率 磨介充填率：是指球磨介充填率：是指球(棒棒)磨机内研磨介磨机内研磨介质所占的截面

40、积与筒体截面积的百分比值。质所占的截面积与筒体截面积的百分比值。球磨机内磨介充填率是有限度的，一般球磨机内磨介充填率是有限度的，一般不超过不超过50。干法粉碎时，充填率不宜太高，通常在干法粉碎时，充填率不宜太高，通常在2835范围内范围内。湿法粉碎时，。湿法粉碎时，溢流型球溢流型球磨机取值磨机取值40%，格子型球磨机取值格子型球磨机取值4045(以以45居多居多)。棒磨机中的钢棒充填率，。棒磨机中的钢棒充填率，干法粉碎时取干法粉碎时取35，湿法取，湿法取3540。(3)磨介尺寸磨介尺寸 研磨介质的尺寸大小，直接影响着球研磨介质的尺寸大小，直接影响着球(棒棒)磨机的碎效率和成品粒度。磨机的碎效率

41、和成品粒度。进料颗粒粗，则进料颗粒粗，则配置的磨介尺寸也大。配置的磨介尺寸也大。这祥产生的冲击和摩这祥产生的冲击和摩擦等作用力大，有利于提高产量，但粉碎物擦等作用力大，有利于提高产量，但粉碎物成品的粒度也大。成品的粒度也大。进料颗粒细，配置的磨介进料颗粒细，配置的磨介尺寸也相应减小，这样粉碎物成品的粒度小，尺寸也相应减小，这样粉碎物成品的粒度小，粉碎效果好粉碎效果好。除了进科粒度和成品粒度外，还应考虑除了进科粒度和成品粒度外，还应考虑到筒体直径和转速比、衬扳的寿命和钢球的到筒体直径和转速比、衬扳的寿命和钢球的价格等因素。价格等因素。(4)物料的水分物料的水分 球球(棒棒)磨机干法工作时对物料的

42、水分比较敏感，磨机干法工作时对物料的水分比较敏感，一般应小于一般应小于2，以防粉末粘连。对于干燥和粉碎，以防粉末粘连。对于干燥和粉碎相结合的操作，物料水分可达相结合的操作，物料水分可达5或更高些。或更高些。湿法粉碎时，料浆过浓的话会使磨介表面粘上湿法粉碎时，料浆过浓的话会使磨介表面粘上一层较厚的料浆，减弱磨介的冲击力和研磨力，料一层较厚的料浆，减弱磨介的冲击力和研磨力，料桨相对密度增加使钢球的浮力增大、有效相对密度桨相对密度增加使钢球的浮力增大、有效相对密度减小；如过稀则粘附于磨介表面的料浆太少，导致减小；如过稀则粘附于磨介表面的料浆太少，导致产量和磨碎效率下降，且由于细粒沉降较快而产生产量和

43、磨碎效率下降，且由于细粒沉降较快而产生过粉碎。球磨机料浆的固形物含量通常在过粉碎。球磨机料浆的固形物含量通常在6082(多数在多数在6578)之间之间，粗磨时取上限，细磨，粗磨时取上限，细磨时取下限。棒磨机料浆固形物含量通常为时取下限。棒磨机料浆固形物含量通常为70，最，最高不超过高不超过7880。四、转辊式超微粉碎四、转辊式超微粉碎 1、基本原理、基本原理 这种超微粉碎技术是利用转动的辊子在这种超微粉碎技术是利用转动的辊子在另一相对表面之间产生另一相对表面之间产生摩擦、挤压或剪切摩擦、挤压或剪切等等作用力，达到粉碎物料的目的。作用力，达到粉碎物料的目的。根据相对表面形式的不同，有盘辊研磨根据

44、相对表面形式的不同，有盘辊研磨机机(Pan Roll Mills)和辊磨机和辊磨机(Roller Mills)两大两大类型的专用设备。类型的专用设备。图图1-11 食品工业常用的碾辊盘磨机食品工业常用的碾辊盘磨机2、盘辊研磨机、盘辊研磨机图图1-12 五辊和三辊精磨机五辊和三辊精磨机1.电动机电动机 2.刮料刀刮料刀 3.辊筒辊筒 4.进料进料 5.出料出料3、辊磨机、辊磨机五、锤五、锤(盘盘)击式超微粉碎击式超微粉碎 1、基本原理、基本原理 利用高速旋转锤头产生的强大冲击力，利用高速旋转锤头产生的强大冲击力，以及受锤头离心力作用冲向内壁产生的冲击、以及受锤头离心力作用冲向内壁产生的冲击、摩擦

45、和剪切力，和颗粒间相互强烈地冲击、摩擦和剪切力，和颗粒间相互强烈地冲击、摩擦和剪切等作用力将物料粉碎成微细粒子。摩擦和剪切等作用力将物料粉碎成微细粒子。经锤击式粉碎的物料平均粒度可达经锤击式粉碎的物料平均粒度可达40m以下，属于微粉碎范畴。以下，属于微粉碎范畴。图图1-13 锤击式粉锤击式粉碎机示意图碎机示意图1.进料口进料口2.挡板环挡板环3.旋转件旋转件4.锤头锤头5.筛网筛网6.出料口出料口锤击式粉碎机具有结构简锤击式粉碎机具有结构简单、操作方便和维修更换单、操作方便和维修更换易损件容易等优点，粉碎易损件容易等优点，粉碎物成品的粒度大小可通过物成品的粒度大小可通过更换不同规格的筛网或格更

46、换不同规格的筛网或格栅来调节。因过细筛子易栅来调节。因过细筛子易造成堵塞现象，若要求成造成堵塞现象，若要求成品粒度很细时需配用微细品粒度很细时需配用微细分级机进行分级，以提高分级机进行分级，以提高粉碎效率。粉碎效率。超微粉碎技术除了干法处理外，还有湿法处理。超微粉碎技术除了干法处理外，还有湿法处理。有些干法处理设备，诸如有些干法处理设备，诸如振动磨和球磨机振动磨和球磨机等，也适等，也适合于用在湿法处理。另外，湿法超微粉碎还有一些合于用在湿法处理。另外，湿法超微粉碎还有一些专用设备，诸如专用设备，诸如搅拌磨、胶体磨和均质机搅拌磨、胶体磨和均质机等，下面等，下面作些讨论。作些讨论。一、搅拌磨一、搅

47、拌磨 1、搅拌磨超微粉碎原理、搅拌磨超微粉碎原理 在分散器高速旋转产生的离心力作用下，在分散器高速旋转产生的离心力作用下，研磨研磨介质和液体浆料颗粒介质和液体浆料颗粒冲向容器内壁，产生强烈的冲向容器内壁，产生强烈的剪剪切、摩擦、冲击和挤压等作用力切、摩擦、冲击和挤压等作用力(主要是剪切力主要是剪切力)使使浆料颗粒得以粉碎。浆料颗粒得以粉碎。搅拌磨能满足成品粒子的超微化、均匀化要求，搅拌磨能满足成品粒子的超微化、均匀化要求，成品的粒度最小可达到数微米、已在食品工业、精成品的粒度最小可达到数微米、已在食品工业、精细化工、医药工业和电子工业等领域得到广泛的应细化工、医药工业和电子工业等领域得到广泛的

48、应用。用。2、搅拌磨的研磨介质、搅拌磨的研磨介质(磨介磨介)(1)磨介的材料磨介的材料 搅拌磨所用的研磨介质有玻璃珠、钢珠、氧化铝珠和氧搅拌磨所用的研磨介质有玻璃珠、钢珠、氧化铝珠和氧化镐珠等，此外还常用天然砂子，故又称为砂磨。化镐珠等，此外还常用天然砂子，故又称为砂磨。(2)磨介粒径磨介粒径 磨介粒径愈大，研磨的成品粒径也愈大，产量愈高；磨介粒径愈大，研磨的成品粒径也愈大，产量愈高；磨介粒径愈小，研磨成品粒径愈细，产量愈低；磨介粒径愈小，研磨成品粒径愈细，产量愈低；磨介粒径必须大于浆料原始平均颗粒粒径的磨介粒径必须大于浆料原始平均颗粒粒径的10倍；倍；磨介粒径通常采用磨介粒径通常采用0.61

49、.5mm(成品粒径小于成品粒径小于15m)及及23mm(成品粒径在成品粒径在525m)；研磨介质粒度分布愈均匀愈好研磨介质粒度分布愈均匀愈好；磨介相对密度愈大则研磨时间愈短。磨介相对密度愈大则研磨时间愈短。3、搅拌磨的基本组成、搅拌磨的基本组成 搅拌磨的基本组成包括研磨容器、搅拌磨的基本组成包括研磨容器、分散分散器器、搅拌轴、分离器和输料泵等。、搅拌轴、分离器和输料泵等。(1)研磨容器多采用不锈钢制成，带有研磨容器多采用不锈钢制成，带有冷却夹冷却夹套套以便于带走由分散器高速旋转和研磨冲击以便于带走由分散器高速旋转和研磨冲击作用所产生的能量。作用所产生的能量。(2)分散器也多用不锈钢制作，有时也

50、用树脂分散器也多用不锈钢制作，有时也用树脂橡胶和硬质合金材料等。常见的橡胶和硬质合金材料等。常见的分散器有圆分散器有圆盘形、异型、环形和螺旋沟槽形等盘形、异型、环形和螺旋沟槽形等，参见图，参见图1-14所示。所示。图图1-14 搅拌磨中常见的分搅拌磨中常见的分散器类型散器类型 (1)平面圆盘型平面圆盘型 (2)开圆孔圆盘型开圆孔圆盘型 (3)开弯豆孔圆盘型开弯豆孔圆盘型 (4)渐开线槽形异型渐开线槽形异型 (5)风车形异型风车形异型 (6)偏凸形异型偏凸形异型 (7)同心圆环型同心圆环型 (8)偏心圆环型偏心圆环型 (9)螺旋沟槽型螺旋沟槽型 (3)搅拌轴是连接并带动分散器转动的轴，直搅拌轴是