第一章 生物质原料处理过程与设备 很多生物工程产品是以生物质为原料的，如柠檬酸发酵用薯干作为原料，酒精发酵以玉米或薯干作为原料，氨基酸发酵以玉米或大米作为原料。这些原料在进行生物反应之前，需要作预处理，包括分级、除杂、粉碎等。生物质原料的预处理是生物加工的第一步。 第一节 生物质原料筛选与分级 生物加工原料在很多情况下来源于植物，属生物质原料，如植物的块根和块茎以及秸杆等。这些原料在收获、贮藏、运输等过程中，往往会混入沙土、石子甚至金属等杂物。工厂在进行生产前，必须先将原料中混杂的杂物除去。因为，杂物特别是铁片、石子等混入原料，会给后续加工带来麻烦，在原料的粉碎过程中，容易使粉碎机的筛板磨损，使机器发生故障，机械设备的运转部位由于磨损而损坏；这些杂物带入到产物的提取分离过程中，如蒸馏分离，有些杂质会在蒸馏塔中沉积下来，使塔板的溢流管发生堵塞现象；还有些杂质会使醪泵、研磨机等设备的内部机械零件遭到损坏，严重影响正常生产。有时遇到有大量或大块的夹杂物时，甚至会堵塞阀门、管路和泵，使生产停顿。此外，杂质存在也会对生产中的反应过程产生不良影响。所以在生产前，原料的除杂、筛选与分级处理是十分必要的。 一、筛选与分级设备 （一）磁力除铁器 除铁的目的是将夹杂在原料中的小铁块、螺丝等金属杂物除去，因为这些金属混杂物若不加以清除，随原料进入机内，将会损坏机器，甚至引起粉尘爆炸事故，须在清理过程中用磁选设备除去。 磁选设备的主要部件是磁体。每个磁体都有两个磁极，其周围存在磁场。磁体分永久磁体和电磁体。谷物清理多采用永久磁体。磁场要有足够的磁场强度。 磁选设备分永磁溜管和永磁滚筒。  1．永磁溜管 永磁溜管（图1-1）的永久磁铁装在溜管上边的盖板上。一般在溜管上设置2~3个盖板，每个盖板上装有两组前后错开的磁铁。工作时，原料从溜管上端流下，磁性物体被磁铁吸住。工作一段时间后进行清理，可依次交替地取下盖板，除去磁性杂质。溜管可连续地进行磁选。永磁溜管结构简单，不占地方。为了提高分离效率，应使流过溜管的物料层薄而均匀。 2．永磁滚筒 永磁滚筒（图1-2）主要由进料装置、滚筒、磁芯、机壳和传动装置等部分组成。磁芯由锶钙铁氧体永久磁铁和铁隔板按一定顺序排列成170°的圆弧形，安装在固定的轴上，形成多极头开放磁路。磁芯圆弧表面与滚筒内表面间隙小而均匀（一般小于2mm），滚筒由非磁性材料制成，外表面敷有无毒而耐磨的聚氨酯涂料作保护层，以延长使用寿命。滚筒通过蜗轮蜗杆机构由电动机带动旋转。磁芯固定不动。滚筒重量轻，转动惯量小。永磁滚筒能自动地排除磁性杂质，除杂效率高（98%以上），特别适合于除去粒状物料中的磁性杂质。 为了有效地保障安全生产和产品质量，在原料加工的全过程中，凡是高速运转的机器的全部应装有磁选设备。为了保证磁选效果，物料通过磁极面的速度不宜过快，永磁溜管的物料速度一般为0.15~0.25 m/s，永磁滚筒的圆周速度一般为0.6 m/s左右。  （二）精选机 颗粒状的生物质原料（如大麦、小麦）等必须进行精选和分级，其主要原理是按颗粒长度进行分级，以除去不必要的杂粒。常用的精选机有滚筒精选机和碟片精选机两种，其都是利用带有袋孔（窝眼）的工作面来分离杂粒，袋孔中嵌入长度不同的颗粒，带升高度不同而分离。结构示意图如图1-3。  1．碟片式精选机 在金属碟片的平面上制成许多袋形的凹孔，孔的大小和形式视除杂条件而定。碟片在粮堆中运动时，短小的颗粒嵌入袋孔被带到较高的位置才会落下，因此只要把收集短粒斜槽放在适当位置上，就能将短粒分出来，如图1-4和图1-5所示。  碟片精选机的特点是工作面积大，转速高，产量比滚筒精选机大；而且为除去不同品种杂质所需要的不同袋孔可用于同一机器中，即在同一台机器上安装不同袋孔的碟片；碟片损坏可以部分更换，还可分别检查每次碟片的除杂效果，因此碟片精选机是比较优越的精选机，缺点是碟片上的袋孔容易磨损，功率消耗较大。表1-1所示为碟片精选机的技术特性。 表1-1 碟片精选机的技术特性 型 号 项 目 FTTф25〞×27 FTTф25〞×23  生产能力，t/24h 140 120  碟片直径，mm 630 630  碟片数目 27 23  碟片转速：除芥麦 除燕麦 55—60 70—75 55—60 70—75  传动轮转速，r/min 175 17.5  所需功率，kW 1.9 1.5  外形尺寸，mm 2200×872×853 1900×872×853  2．滚筒精选机 图1-6所为滚筒精选机工作示意图。袋孔2是开在筛转圆管1的内表面，长粒子大麦依靠进料位差和利用滚筒本身的倾斜度，沿滚筒长度方向流动由另一端流出， 而短粒子大麦嵌入袋孔的位置较深，被带到较高位置而落入中央槽4之中由螺旋输送机3送出。根据滚筒转速差别又分为快速滚筒精选机和慢速滚筒精选机，两者结构基本相似，但由于高速时使颗粒的离心力增大，中央、斜槽和螺旋输送机位置应较低速的高。高速滚筒精选机和低速滚筒精选机技术特性举例列于表1-2中，作为参考。  表1-2 滚筒精选机技术特性 技术特性 低速滚筒精选机 高速滚筒精选机  从大麦中除芥麦时生产能力，kg/h 1000 3000  功率，kW 0.3 0.55  圆筒直径，mm 600 600  圆筒长度，mm 2200 2000   筒转速，r/min 13 45   轴转速，r/min 50 120  尺寸：长，mm 830 2853  宽，mm 640 640  重量，kg 300 350  此外低速滚筒精选机的安装应与水平线成5°~10°角，颗粒原料向出口运动速度约为0.03~0.05m/s，平均生产率为100~140[kg/h·m2（袋孔面积）]。而高速滚筒精选机可接近水平安装，其生产率可达500kg/h·m2。 二、筛选设备 筛选是谷物等生物质原料清理除杂最常用的方法。筛面上配备适当的筛孔，使物料在筛面上作相对运动。 生产用的生物质原料大多数都是粉粒状的，例如各种谷物、大米、麸皮等等。其中常含有各种杂质，如泥土、砂石、草籽、杂谷、金属等，这必须先用筛子清除。为保证生产质量，生产过程又往往将粒度不同的物料加以分级，这也要用筛子来完成。这两方面的操作都可称为筛选。筛选操作常常是将物料从筛的一端加入，并使其向筛的另一端移动，从而使尺寸小于筛孔的物料穿过筛孔落下，成为筛下物，而尺寸大于筛孔的物料经过筛面从筛的另一端引出。 筛选可以用人工的方法进行，但这时生产效率将会受到极大的限制。生物加工过程中的筛选操作都由筛选机械来完成。 筛选机械有很多种不同的构造，发酵工厂中常用的是振动筛和转筒筛。 振动筛是原料加工中应用最广的一种筛选与风选结合的清理设备，多用于清除小及轻的杂质。振动筛主要由进料装置、筛体、吸风除尘装置和支架等部分组成，如图1-7所示。 进料装置的作用是保证进入筛面的物料流量稳定并沿筛面均匀分布，以提高清理效率。进料量可以调节。进料装置由进料斗和流量控制活门构成。按其构造有喂料辊和压力进料装置两种。喂料辊进料装置需要传动，只有筛面较宽时才采用。压力门进料装置结构简单，操作方便，喂料均匀，特别是重锤压力门进料装置，动作灵敏，能随进料变化自动调节流量，故为筛选设备普遍采用。  筛体是振动筛的主要工作部件，它由筛框、筛子、筛面清理装置、吊杆、限振机构等组成。筛体内有三层筛面。第一层是接料筛面，筛孔最大，筛上物为大型杂质，筛下物为粮粒及大型杂物，筛面反向倾斜，以使筛下物集中落到第二层的过程中，筛条的棱对料产生切割作用，厚度约有筛孔的1/4，一层料及其中的细粒被棱切割而被筛下。曲筛的分级粒度大致是筛孔尺寸的一半。但随着筛条棱的磨损，通过筛孔的粒度将减少。 振动筛是一种平面筛，常用筛子有两种：一种是由金属丝（或其他丝线）编织而成的；另一种是冲孔的金属板。筛孔的形状有圆形、正方形、长方形等。大麦粗选机用的是长方形的冲孔筛板。筛板开孔率一般为50~60%，开孔率越大，筛选效率越高，但开孔率过大会影响筛子的强度。目前使用的筛选机，筛宽在500~1600mm之间，振幅通常取4~6mm，频率可在200~650次/分范围内选取，其生产能力由下面公式决定： ，kg/h （1-1） 式中 ——筛面的宽度，m； ——单位筛宽流量，kg/（m?h）； 如不知道值，也可用下面近似公式计算生产能力： ，kg/h （1-2） 式中 ——筛面有效宽度，m，取B0=0.95； ——筛面物料层厚度，m，取=1~2（为物料最大直径）； ——物料沿筛面运动的平均速度，m/s，取0.5（m/s）以下； ——物料松散系数，取0.36~0.64； ——物料的密度，kg/m3。 生物加工厂如啤酒厂，常用的另一种筛是圆筒分级筛，用于大麦精选后的分级。根据大麦分级的要求，在圆筒筛上布置不同孔径的筛面，一般安排矩形孔筛子用1mm厚的钢板制作，筛孔长25mm，宽2.2~2.5mm，可以将大麦分成三极，即大麦腹径（颗粒厚度）为2.5mm以上，2.2mm~2.5 mm和2.2mm以下3种。前两种为制麦芽用，后者作饲料。有时根据具体情况可以多增加一种筛板如原大麦较大时，可增设矩形孔25×2.8mm，如原大麦较瘦小，可增设矩形孔25×2.0mm，将大麦分成四级。  圆筒分级筛如图1-8所示。筛筒的倾斜角度为3-5°；筛筒直径与长度之比为1：4~6；圆周速度约为0.7~1.0m/s，速度太快，粒子反而难以穿过筛孔，使生产率下降。圆筒用厚1.5~2.0mm的钢板冲孔后卷成筒状筛，整个圆筒往往分成几节筒筛，布置不同孔径的筛面，筒筛之间用角钢连接作加强圈，如用摩擦传动则可作为传动的滚筒。圆筒用托轮支承在用角钢或槽钢焊接的机架上，圆筒一般以齿轮传动。筛分的原料由分设在下部的两个螺旋输送机分别送出，未筛出的一级大麦从最末端卸出。圆筒分级的优点是：设备简单，电动机传动方便。缺点是：筛面利用率小，仅为整个筛面的五分之一。圆筒分级筛的生产能力可用下面的经验公式计算： ，kg/h （1-3） 式中 ——单位筛面负荷量，kg/（m2?h），大麦取=450~550kg/（m2?h）； ——筛面直径，m2； ——筛筒长度，m； ——筛面有效系数，取=1/4~1/6。 第二节 生物质原料的粉碎 在生物生产中，为了加速后续的生物反应和化学反应等过程的反应速度，对于使用的固体生物质原料，常须将其粉碎。使大块固体物料破碎成小块物料的操作，通常称为粉碎，而使小块物料进一步粉碎为粉末状物料，有时则称为磨碎或研磨，很多情况下，统称为粉碎。 在以固体生物质为原料的生物反应生产过程中，对原料粉碎的效果好坏，不仅直接反映出粉碎操作的合理性和经济性，而且会间接影响到下一工序如蒸煮、浸出、水解（酸解和酶解）和发酵等的效果和效率。 生物工厂均采用某种型式的机械方法，达到固体生物质原料粉碎的目的。 粉碎机械有多种类型，但机械粉碎的工作原理主要有以下几种方式： （1）挤压粉碎 固体原料放在两挤压面之间，当挤压面施加的挤压力达到一定值后，物料即被粉碎。大块物料往往先以这种方式破碎。 （2）冲击粉碎 物料受瞬时冲击力而被粉碎。这种方式特别适用于脆性物料的破碎。 （3）磨碎 物料在两相对运动的硬质材料平面或各种形状的研磨体之间，受到摩擦作用而被研磨成细粒。这种方式多用于小块物料的细磨。 （4）劈碎 物体放在一带有齿的面和一平面间受挤压即劈裂而粉碎。 （5）剪碎 物料在两个破碎工作面间，如同承受载荷的两支点（或多支点）梁，除了在外力作用点受劈力外，还发生弯曲折断。多用于较大块的长或薄的硬、脆性物料粉碎。 固体物料的粉碎，可按粉碎物料和成品的粒度大小，可作如下的分类： （1）粗碎 原料粒度范围为40~1500mm，成品粒度约为5~50mm； （2）中、细碎 原料粒度范围为5~50mm，成品粒度为0.1~5mm； （3）微粉碎 原料粒度范围为5~10mm，成品粒度<100μm左右； （4）超微粉碎 原料粒度范围为0.5~5mm，而成品<10~25μm。 物料粉碎前后的粒度比称为粉碎比或粉碎度。如以X表示之，则：  （1-4） 式中 ——粉碎前物料的平均粒径，mm； ——粉碎后物料的平均粒径，mm。 可见粉碎比表示粉碎操作中物料粒度变小的比例。磨碎时粉碎比较粗碎和中、细碎时为大。对于一次粉碎后的粉碎比，粗碎约为2~6，中、细碎为5~50，磨碎为50以上。总粉碎比是表示经过几道粉碎步骤后的总结果。 粉碎物料时，须根据固体物料的物理性质、块粒大小、需要破碎或粉磨的程度，选择适当的破碎方法。一般来说，任何一种粉碎机往往利用几种破碎方式进行物料的粉碎。选择粉碎物料的方法，必须根据物料的物理性质，物料的大小，粉碎的程度等，应特别注意物料的硬度和破裂性。对坚硬的和脆性的物料，挤压和冲击很有效。对韧性物料剪切力作用较好。对方向性物料则以劈碎为宜。但不论哪一种粉碎机，很少单独使用其中的一种方法，而是几种方法的组合，使粉碎更加有效。 无论粉碎机械属哪种作用力形式，原料的性质如何及所需粉碎度怎样，都应符合下述一些基本要求： （1）粉碎后的物料颗粒大小要均匀； （2）已被粉碎的物块，须立即从轧压部位排除； （3）操作能自动化，如能不断地自动卸料等； （4）容易更换磨损的部分，在操作发生障碍时，有保险装置使能自动停车； （5）产生极少的粉尘，以减少环境污染及保障工人健康； （6）单位产品消耗的能量要小。 一、粉碎设备 （一）锤式粉碎机 锤式粉碎机是利用快速的锤刀对物料进行冲击粉碎，广泛用于各种中等硬度的物料，如地瓜、玉米等生物质原料的中碎与细碎作业，尤其使用于脆性物料。由于脆性物料抗冲击性较弱，因此，从工作原理来说，采用这种破碎方式非常合理。锤式粉碎机最大特点是具有很高的破碎比（达10~50）这是其他粉碎机不能比拟的。此外单位产量能耗低、构造简单、结构紧凑、生产能力高等都是锤式粉碎机的优点。因此，这种粉碎机在工业上获得广泛应用。但锤式粉碎机也存在一些缺点，如工作部件易于磨损，物料含水量过高（超过10~15%）时，易于堵塞，因而维修工作量大。锤片粉碎机的结构如图1-9所示，它比较简单，更换锤片和筛面操作方便，但运转时震动声音较大，如果转子安装的平稳，则锤片运转也较均衡。这种粉碎机适用与甘薯干块状原料和野生植物原料的粉碎，操作要求低，较易把小块原料锤碎成细粉末，对原料品种变化的适应性也较强。  锤碎机内有一根水平轴，轴上装有一些圆盘，圆盘的周边安装着板状锤片（杆锤），周围有圆筒形外壳。外壳分为两部分，上部为有沟形的表面，下部则为有孔的筛板，以被粉碎的物料通过筛孔落下。这种设备的一般形式可以自制，轴的圆周线速达60--70米/秒。锤碎机的主要构件如下： 1．锤刀 其主要部件是一个转动的圆筒，它装在轴上，主要是利用许多锤刀作圆周运动来锤碎原料。锤刀的形式一般有矩形、带角矩形和斧形，有高碳钢片制成。矩形的锤刀具有可多次再用的优点，当一般的角被磨钝后，可以倒转换再用，直至四边角全部用遍为止。但装换时，应注意避免由于重量的不等而引起转子的不平衡。由于矩形锤刀有多次再用的优点，所以，粉碎一般原料时，多采用这种锤刀。但是对韧性较大的原料进行粉碎时，则采用斧形锤刀较适宜，由于斧形锤刀的重心偏于尖端，与同样重量的矩形锤刀相比较，斧形锤刀的打击粉碎力要大的多。如图1-10所示。  原料的粉碎是由于锤刀的撞击作用，因此锤刀磨损甚速，经常要更换，否则会降低粉碎效果，而经常调换新的锤刀，则钢板耗用量大。为了充分有效使用锤刀，某厂对锤刀的装置进行改进，如图1-11所示，于圆形的转子距离中心轴不同的位置上，对称地开有许多孔，而磨损的锤刀，可把磨损后的刀角切平，装在离中心轴较远的孔上。这样既保证了锤刀顶端到筛面的距离，也可节省制造新锤刀的刚材。 2．筛面 用来控制粉碎程度，筛面采用铁板冲制。粉料通风的筛孔，孔径在1.5~2.5毫米之间，许多酒精厂所采用的筛孔大小都在此范围内。提高粉碎机效率的方法，一般有下列常用的几种： （1）采用密闭循环法，为了减少磨损，能较快地把大少不同的物料颗粒分开，将没有达到规定的颗粒，与已达到要求的细粉，一起通过筛面，再在粉碎机外部用单独的筛子，把不合要求的物料分离开来，重新回到粉碎机中进行粉碎。如此密闭循环，可提高生产能力达45~70%。 （2）增加吸风装置，增加吸风机后，可以加速粉料离开筛孔，把粉碎机内已经粉碎好的细粉抽出来，提高了粉碎机的工作效率。据某厂采用后的经验，安装了旋风分离器，可以提高粉碎机的生产能力大约30%左右，而电耗也大为降低。 （3）采用鳞状筛代替平筛。 含水分较高的原料，会使粉碎带来困难，使锤碎机的筛孔被堵塞，粉碎效果显著降低，电耗也会增大，这时可采用湿式粉碎来解决此问题。在年产不同的工厂里，采用锤碎机的数量也各有不同，产量大的工厂一般数量多些，这与动力大小也有关系。但是，必须同时设有两套，一套备用，轮流使用。 锤碎机通常发生的不正常情况及其处理措施如下： （1）出现锤碎机堵塞现象 其产生的原因可能有下面三个：即进料量太多；筛孔堵塞；有异物落入机内。通常可采用下列三个措施来处理：首先是打开锤碎机，进行疏通；还可以取出筛子，疏通筛眼；或者可以停止磨粉，取出异物。 （2）锤碎机运转时有杂声 这是由于硬质杂物落入锤碎机内。一般采取的措施是：停止锤碎机运转，取出杂物，并检查筛子是否损坏。 （3）粉粒直径过大，超过规定范围 这是应为筛子磨损或破裂而引起的，处理的办法是调换新筛子。 （4）锤碎机落料过大的原因是筛子未装，或者是筛子脱头裂口大 采取的措施是停车检查，装筛或是换筛。 筛板用以控制物料的粒度，筛板上有许多筛孔、筛孔直径根据产品粒度来确定。筛板上的孔有圆形或长条形，细粉碎机的筛孔多为圆形，粗粉碎机的筛孔多为长条形。筛板表面与锤刀顶端间隙对产品粒度有影响，产品粒度越小，间隙也越小，一般为5~10mm。 锤式粉碎机的生产能力，可按半经验公式计算。 设从一个圆孔中排出的产品体积为： ，m3 （1-5） 式中 ——筛孔直径，m； ——产品粒度，m； ——排料系数，一般取0.7。 锤刀扫过筛孔时，才有产品排出，如果转子上有K排锤刀，则转子转动一周，锤刀就扫过K次，排料也为K次，如果转子转数为n（r/min），筛孔总数为Z个，则每小时排出产品的体积为： ，m3/h （1-6） 如果是长方形筛孔，则： ，m3 （1-7） 式中 ——筛孔长度，m； ——筛孔宽度，m。 动力消耗可按下面经验公式估算： ，KW （1-8） 式中 ——锤刀末端的直径，m； ——转子轴向长度，m； ——转子转速，r/min； ——系数，由实验确定。 （二）辊式粉碎机 辊式粉碎机广泛用于破碎粘性和湿物料块。啤酒厂粉碎麦芽和大米都是用辊式粉碎机，常用的有两辊式、四辊式、无辊式和六辊式等。 1．两辊式粉碎机 两辊式粉碎机主要工作机构为两个相对旋转的平行装置的圆柱形辊筒。工作时，装在两辊之间的物料由于辊筒对物料的摩擦作用而被拖入两辊的间隙中被粉碎。两辊式粉碎机制造简便，结构紧凑，运行平稳。通常适于中碎和细碎。 两辊式粉碎机依照装配结构可分为：（1）一个辊筒的轴承座可沿导轨滑移，另一辊筒轴承座固定（图1-12a）；（2）两个辊筒轴承座均可沿导轨滑移（图1-12b）。  按照辊筒表面形状可分为：（1）辊筒表面光滑的；（2）辊筒表面有齿的；（3）辊筒表面有凸棱或凹槽的。 按照粉碎工作原理可分为：（1）由挤压作用进行粉碎作业的；（2）由挤压、剪切与研磨作用联合作用进行粉碎作业的。 图1-13为一台两辊式粉碎机，其中一个辊筒轴承座为可移动的。作为粉碎作业工作部件的两个辊筒相对转动。固定辊筒的轴承座装在机架上，可移动的辊筒的轴承座为弹簧压紧，在承受载荷过大时，弹簧被压缩，轴承座可沿导轨滑移。两轴承之间装有支撑架及可拆装的钢垫片，增减垫片厚度可调节两辊间的间隙。   当辊筒间隙内落入不能粉碎的硬物时，可移动辊筒使弹簧压缩而向后滑移。硬物通过后，借弹簧力恢复到原来位置。辊间的挤压力可由调节螺母及弹簧压板来调整。辊筒外表面装配有耐磨护套，护套材料大多用锰钢。为延长护套使用寿命，也有在护套表面焊一层耐磨硬质合金。两辊筒下侧设有刮刀，用于刮除粘附在辊面上的物料。 传动机构直接驱动固定辊筒，而在辊筒另一端装配一对相啮合的齿轮，以驱动可滑移的辊筒使之与固定辊筒相对旋转。由于在粉碎过程中两辊筒的中心距经常变动，因此齿轮对的齿形应是特别加高的。 两辊式粉碎机也有用其他型式传动机构的。有的用一台电动机和一台有两个轴头的减速箱，通过万向联轴节分别拖动两个辊箱，以适应在粉碎过程中辊筒的移动。高速两辊式粉碎机往往采用两台电动机分别传动。 要求成品粒度较细的两辊粉碎机，除了要求辊筒有较高线速度（最高可达8~10m/s），还应使两辊筒具有一定转速差（一般为15~20%）。这样物料在两辊筒之间不仅经受挤压粉碎，同时经受研磨作用。可是这种粉碎机辊筒表面磨损常常出现不均匀，从而使辊面上磨出一些环形条纹或沟槽。为消除这一缺陷，往往采用一种能使辊筒旋转时作往复轴向移动的机构，如在轴头上安装一个槽形凸轮，依靠固定于机架上的小滚子而促使辊筒工作时往复轴向移动。 两个辊筒的轴承均能移动的两辊粉碎机，工作时运行较平稳，但传动机构本身较复杂，造价较高，故未能得到广泛应用。 2．四辊式粉碎机 四辊式粉碎机由两对辊筒和一组筛子所组成，如图1-14所示。原料经第一对辊筒粉碎后，由筛选装置分离出皮壳排出，粉粒再进入第二对辊筒粉碎。  3．五辊式粉碎机 该机前三个辊筒是光辊，组成两个磨碎单元；后两个辊筒是丝辊，单独成一磨碎单元。通过筛选装置的配合，可以分离出细粉、细粒和皮壳，如图1-15所示。该机性能很好，如在啤酒加工过程中应用，通过调节可以应用于各种麦芽。   4．六辊式粉碎机 该机性能与五辊式相同。它由三对辊筒组成，前两对用光辊，主要以挤压作用粉碎原料，可以使得生物质原料的皮壳不致粉碎得太细而影响后一工序的操作，如啤酒厂的麦芽汁过滤。第三对辊筒用丝辊，将筛出的粗粒粉碎成细粉和细粒，以利于糖化时充分浸出有用物质。该机的构造原理如图1-16所示。 6．辊式粉碎机生产能力及功率计算 辊式粉碎机的生产能力可用下式计算： ，kg/h （1-12） 式中 ——辊筒直径，m； ——辊筒转速，r/min； ——辊筒长度，m； ——两辊间隙，b≈0.00015~0.0001m； ——物料的容量，对于干麦芽γ=500kg/m3； ——填充系数，对麦芽=0.5~0.7，值与物料性质及操作均匀度有关，准确数据在生产实践中查得。 根据经验，100mm长度的双辊粉碎机每小时生产能力为150~200kg。四辊式粉碎机每小时生产能力为200~300kg。 粉碎机用于粉碎麦芽时，其功率可按下经验公式估算： ，kw （1-13） 式中 ——系数，取=100~110； ——粉碎机生产能力，t/h； ——麦芽粒子腹径，cm； ——辊筒转速，r/min。 根据经验，每小时500kg生产量的功率消耗为1kw左右。 （三）湿式粉碎机 生物加工工厂中，粉碎原料时，往往会逸出较多的粉尘，影响环境。这是干法粉碎的一个不足之处。为了避免这一缺点，在某些产品的生产过程中，采用湿式粉碎操作，其所用到的粉碎机称为湿式粉碎机。湿式粉碎设备主要包括：输料装置、加料器、粉碎机和加热器等几部分。粉碎可采用一级或二级粉碎（两台粉碎机串联使用）。从粉碎机出来的粉浆进入加热器，利用蒸煮工段放出的二次蒸汽预热至一定温度后备用。湿式研磨过程主要是分散微粒化的过程，可分为把颗粒团破碎、解集、润湿、分散和稳定等步骤。湿式粉碎机除了用于生物行业中，还广泛应用于染料、涂料、颜料、医药、农药、合成纤维、皮革化工及化妆品、电子、食品等行业。 当前，湿式粉碎设备的发展趋向为：改进原有机型，以提高工作性能；开发新的机型使其兼有多种粉碎形式，如兼有冲击和剪切，离心压缩和剪切等。 工业上常用的砂磨机有盘式砂磨机、双轴立式砂磨机、搅拌棒型砂磨机、双锥型磨机、双筒式磨机、超微湿式粉碎机等。 德国DRAISWERKE公司推出的PM-DCP砂磨机，如图1-17所示。PM-DCP型砂磨机主要由转子、定子、分离装置、传动装置及液压系统、控制系统组成。  转子：转子是一倒置的筒形结构，在筒壁内外侧，有序排列许多圆柱形销棒，转子与传动系统相连，向介质及物料传送能量。 定子：定子呈双层筒形结构，两相对内壁也排列销棒，位置与转子交错布置。 分离装置：分离装置设在砂磨机内中心处，以分离浆料的大颗粒和研磨介质。 转子将定子腔分成内外两个环形空间，故称内研磨室和外研磨室。两磨室在底部和上部设有通道，进料口在外研磨室上方，出料口在内研磨室上方。 工作原理：悬浮状物料和研磨介质在研磨室内混合，由于转子的高速旋转，转子销棒、定子销棒向研磨介质传递大量的能量。砂磨机的特殊结构，使磨室里具有很高的能量密度，对物料产生强烈的、相对平均的撞击力，使物料在短时间内得到粉碎。由于连续进料，物料从外研磨室由上向下经底部通道进入内研磨室。在内研磨室自下向上流动，最后经过滤后出料。操作时，物料在泵的作用下从上部进料口均匀连续进料，迅速投入研磨介质，进入正常工作阶段。研磨介质主要集中在外研磨室，外研磨室是研磨的主要区域。 据专家介绍，能量密度增加加速了设备的磨损，易磨损部分均为高耐磨、高硬度合金涂层。研磨介质主要有强化玻璃珠、陶瓷珠及钢珠等。根据物料性质及细度要求，介质直径为0.2~2.0mm范围。目前，PM-DCP型砂磨机主要有四种规格，磨室体积为6~50×10-3m3，功率范围为17~160KW。 PM-DCP型砂磨机的设备特点：①砂磨机巧妙运用了离心力作用，分离物料中很少带出研磨介质；②设备能量密度高，产品粒度分布均匀；③生产能力大，可实现小设备大生产；④定子磨室可升降、转动，操作方便。 （四）球磨机 球磨机是目前工业上广泛应用的粉磨机械。合理的选择粉磨设备和工艺流程非常重要，因为粉磨设备的动力消耗和投资占有很大的经济比重。  图1-18为球磨机结构示意图。它有一圆形筒体，筒体两端装有端盖，端盖的轴颈支撑在轴承上，电动机通过减速箱拖动装在筒体上的齿圈使球磨机回转。 1．工作原理 球磨机筒体内装有研磨体（一般为钢球，也有用钢柱，钢棒或卵石的）。筒体回转时，其中的物料与研磨体在摩擦力和离心力作用下，贴在筒体内壁上与筒体一起回转。当提升到一定高度后，由于重力作用，研磨体发生自由泻落或抛落现象，从而对筒内物料进行冲击、研磨和挤压，物料逐渐被粉碎。当达到粉磨要求后，将物料由磨机内排出。 磨机内研磨体装填量越少，筒体转速越大（在极限转速范围内），则研磨体的滑动也越小，故对物料的研磨作用也较小。磨机内研磨体量大时，靠近磨机内筒体断面中心部分的研磨体，不足以形成抛射运动，而易产生相对的滑移，致使物料主要受到研磨作用。所以，在细磨粒度较大时，研磨体的尺寸要大些，装填量少些，使冲力作用加强。反之，研磨体尺寸小些，装填量多些，则有利于小粒物料的研磨。由此可见，研磨体装填量、尺寸大小的配合直接影响球磨机的操作质量。 2．球磨机分类 （1）按筒体长径比大小分： 按照筒体长径比不同，可分为 ①短筒球磨机，或称球磨机，其长径比在2以下； ②中长磨，其长径比在2.5~3.5之间； ③长磨，其长径比大于3.5。 后两种又称为管磨机。物料在管磨机中经历时间较长，粉碎比也较大，这是其优点。但研磨体在筒内分布与物料细磨过程不相适应的情况较严重，因而研磨体工作效率较低。为消除这一缺陷，可用隔仓板将筒体分为若干仓室，即所谓多仓管磨机。这就使物料细磨分段进行，各仓适当配备研磨体，可提高效率。 通常闭路流程多用短筒磨或中长磨与选分设备组成。长磨多用于开路流程，或返回粗料量较少的闭路流程。 （2）按卸料方式分 按卸料方式分为中心卸料球磨机，周边卸料球磨机和中间球磨机。中心卸料球磨机是通过卸料端的空心轴颈卸料。周边卸料和中间卸料球磨机都是通过装在筒体上的卸料孔、筛网等专用卸料装置卸料。用于干法细磨时，卸料装置须具有良好的密封装置。 （3）按传动方式分 按传动方式分为周边传动和中心传动两种。前者是在球磨机筒体一端装有齿圈，而电动机通过减速箱驱动小齿轮而拖动齿圈使球磨机连续回转。后者则由电动机经减速箱、联轴器而直接与球磨机轴颈连接而驱动，这种传动方式结构紧凑，传动效率高。 （4）按球磨机筒支承方式分 按球磨机筒体支承方式分为：两端轴颈用轴承支承的球磨机、筒体一端轴颈用轴承支承，而另一端用托轮支承的球磨机和用两组托轮支承的球磨机。 通常，球磨机的合适转速可按下式求得： ，r/min （1-9） 式中 ——筒体直径，m 圆球由硬质耐磨材料制成，如锰钢、辉绿岩等，也可选用鹅卵石，圆球之最大直径dmax与转筒内径D（cm）之比例范围为： ，cm （1-10） 球磨机生产能力取决于许多因素，主要有原料种类、粒度及细磨程度、磨机类型、长径比、仓数、各仓长度比、衬板型式及筒体转速；研磨体种类、大小及充填程度；加料均匀性及装料程度磨机操作方式等。目前还没有全面考虑影响因素的计算生产能力的公式。 通常，可由下式粗略估计球磨机生产能力： ，t/h （1-11） 式中 ——筒体体积，m3； ——筒体直径，m； ——系数，可由下表1-3选取。 表1-3 系数K 原料粒度，mm 细磨成品粒度，mm   0.2 0.15 0.075  25 19 12 6 1.31 1.57 1.91 2.40 0.95 1.09 1.25 1.5 0.41 0.51 0.58 0.66  生产能力精确的确定，只能依靠实验方法来完成。 （五）切片机 对生物质原料的粉碎处理，根据加工工艺的不同，对粉碎后的原料形状有不同的要求，有的要求是粉状的，有的要求是块状或片状的。要求块状或片状的粉碎，这时要求用到切片机。 切片机的结构示意图如图1-19所示。刀具在切削加工时作圆弧运动，具有一个向下向前的速度。由步进电机驱动的进给机构做连续进给，若使进给速度和刀具切削的转速相配合，就能达到连续均匀切削的目的。工艺要求的进给速度和位置曲线如图1-19所示。  1．LQ型切片机 LQ型切片机是将加热的液体原料，通过不锈钢内冷却转辊在设备的料槽内转动粘带，至前部的可调节式切片刀装置对其进行切片，从而完成的液体经冷却切片转换为固体片料，也可对液体经冷却变为结晶体的原料进行切片。这类切片机已广泛应用于生物化工和生物制药等领域。通过切片机成型的原料，比其它粉碎型加工的原料，更提高产品的档次。而且，设备稳定性好、操作方便，切片料的厚度、产量可根据原料的特性，转辊速度、进料速度来决定。夹套加热形式分为电加热的蒸汽加热两种供用户选择。与物料接触部分均为不锈钢制作。电机分普通型与电磁调速型供选择，一般出料形式为敞开式，如有特殊要求可改为封闭式，其结构示意图见图1-20。 图1-20 LQ型切片机示意图 表1-4 LQ型切片机的技术特性 规格型号 LQ200 LQ300 LQ500 LQ600 LQ800  电机功率，KW 3 3 4 5.5 7.5  转速，r/mim 1~6 1~6 1~5 1~4 1~4  电加热功率，kW 3 4 6 8 10  转辊长度，mm 400 400 600 800 1000  设备重量，kg 450 560 720 950 1200  2．6PSL-500型切片机 6PSL-500型切片机工作原理：定切片机固定于定位环外侧，将原料放到螺旋刀盘的喂入轨道上（最好插入支承刀管内），起动电机，原料随转盘一起转动。在旋转过程中，原料产生的离心力，使之沿喂入导轨和支承刀管内孔迅速前移，顶到外侧定位环上，固定于定位环外侧的定切片刀，按照预定的厚度不断地定向、连续切削原料。切片在旋转切向力的作用下，往外抛出落入接料斗中，当盘内的原料切完后，停车，喂入原料继续切片。其结构示意图见图1-21。  6PSL-500型切片机主要结构特点：①转盘喂入导向机构 转盘是本机的主要工作部件，与传动主轴相连接。在转盘上设有6个喂入导向通道，通道内安装具有不同管径的导向刀管。工作时将原料放入导向刀管内，转盘旋转时原料在刀管内靠本身的离心推力向外推进，与切刀相接触进行切片。为了获得不同的切片断面，转盘可设计成具有不同倾角α的导向通道。本设计选用α=30°和α=50°。②切片厚度调节机构 本机设有两套切片厚度调节机构，分别对称地固定在完位圆环外侧。其调节原理是左右旋转丝杠，支承杆带动调节板，调整与切刀刀刃间的高度间隙大小。间隙大，则切片厚，反之切片薄。调节机构见图2。 性能特点：（1）由于采用离心式切片原理，使原料受力较均匀，从而获得较均匀的原料。切片后不留或留有很小的尾端，原料利用率高； （2）调节范围大，应用范围广，适用于切割各种不同厚度的片状物料； （3）采用多把定切片刀，若干个喂入导轨及支承杆同时连续切片，生产率高； （4）耗能少、结构紧凑、安全、省时、省工、省力，操作和调节方便。 主要技术参数见表1-5： 表1-5 6PSL-500型切片机主要技术参数 项目 技术参数 项目 技术参数  外形尺寸 875mm×800mm×1018mm 支承刀管数量 6  适应原料直径 8~30mm 切片厚度的调节范围 0.3~3mm  定切片刀数量 2 整机质量 90kg  功率 0.55kW 旋转刀盘转速 230r/min  切片角度 30°、50° 成品率 90%左右  （六）超细粉碎机 超细粉碎技术是20世纪40年代随着现代化工、电子、材料及矿产等行业的不断发展而兴起的一门跨学科、跨行业的高新技术。经过几十年的研究开发，超细粉碎技术得到不断改进和发展。尽管如此，对这门技术的一些基本概念及名词解释至今尚无严格的统一定义，国际上如此，我国也如此。 在超细粉碎过程中由于机械力化学效应作用，物料的物理形态、化学结构发生变化，进而引起理化性质的改变。和传统的粉碎技术相比，超细粉碎技术的主要特点是产品的粒度微小，比表面积剧增，物料分散性、吸附性、溶解性、化学活性、生物活性等有着很大的改善，从而使得物料的应用范围和使用效果有了极大的提高。目前，超细粉碎技术在化工、电子、煤炭、矿产工业等方面已得到广泛的开发和应用，但在生物材料方面的开发及应用研究还相对较为有限，因为生物材料的超细粉碎在技术上有特殊要求。 生物材料的超细粉碎除了使产品的粒度微细化外，还需保持产品的有效成分及营养物质不受氧化和损坏，不引入污染杂质，尽可能保持和改善产品的生化特性和风味等；另外，生物材料一般多含水分、纤维素、糖分、蛋白质及其它生物活性物质，使得加工过程中粘度大、韧性强、抗热性差，因而使物料的粉碎和分级较为困难。 生物材料的超细粉碎虽然存在一定的技术难题，由于其特殊的意义，仍然存在着迅速发展的趋势。 常用的超细粉碎设备有机械冲击式机粉碎机、振动磨、胶体磨、搅拌磨等。 近年来，国内外研制高速冲击粉碎机的厂家很多，主要有立式和卧式两种。立式的主要有ACM型冲击式粉碎机、CZM型机械冲击式粉碎机、ZPS型机械冲击式粉碎机、CSM型机械冲击式粉碎机、MLC型冲击式粉碎机。卧式的主要有SUPER-MICRO Mill型冲击式粉碎机、CW型超细粉碎机、UPZ冲击磨、喷射粉磨机。下面就ACM型机械冲击式粉碎机进行介绍。ACM型机械冲击式粉碎机是由日本细川公司研制的（如图1-22）。  给料由螺旋给料器给入粉碎室。进入粉碎室的物料，在高速回转的转子与带齿衬套的定子之间受到冲击、剪切而粉碎，粉碎后的物料在气流的带动下进入分级区，一定粒级以下的微细粒子经分级涡轮分级后排出机外由捕集器捕收，粉碎不充分的物料，再一次用粉碎轮进行微细粉碎，本机的粉碎轮和分级轮分别用电机带动，给他们有分别的、独立的转数，因而可以对产品粒度的上限和下限分别控制，可以得到窄级别产品。 我国的闽西丰力粉碎机械有限公司也生产这种类型的粉碎机，对ACM微粉碎机进行了新开发，形成ACM-A型机，它的机构有所改进，处理能力进一步提高，可比ACM机提高1.5~2倍。 （七）纳米粉碎机 纳米粒子一般是指颗粒尺寸在1nm到100nm之间具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应的超细粒子，该粒子具有的比表面积、表面原子数、表面能和表面张力很大，且随粒径的下降急剧增加，因而展现出许多特有的性质。目前。由纳米微粒组成的新型材料在催化、陶瓷、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等方面有着广阔的应用前景。 1．CF气流超细粉碎机 气流粉碎机的基本原理是利用空气、蒸汽或其他气体通过一定压力的喷嘴喷射产生高度的湍流和能量转换流，物料颗粒在这高能气流作用下悬浮输送，相互发生强烈的冲击、碰撞和磨擦，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充分的研磨而粉碎成细小粒子。 CF气流超细粉碎机集国际上先进的多喷管技术、流化床技术与卧式分级技术于一体。粉碎原理就是将净化干燥的压缩空气导入特殊设计的喷管，形成超音速气流，通过几个相向放置的喷嘴进入粉碎室，物料由料斗送至粉碎室并使之加速，撞击到气流的交叉点上实现粉碎。经粉碎的物料随气流进入分级机，在离心力的作用下，按粒径大小分级，微粉进入旋风收集器被收集，可得纳米细微粉。 2．爆炸冲击粉碎法 爆炸冲击粉碎法或冲击解离粉末团聚体法是用爆轰冲击波引起粉体的高速运动和相互碰撞，使晶粒或颗粒发生粉碎而细化的方法。应用冲击波来破碎或处理粉体，或用冲击波解离粉末硬团聚体方面的研究，国内外研究人员己进行了初步工作，但目前还不够深入系统。 冲击粉碎工艺的设计如图1-23所示，在图1-23上部为装填一定量硬团聚粉体的柱状金属容器，容器外围包裹了一层配制炸药。当上方的炸药起爆时，在容器外围自上而下产生强烈的柱面聚合激波使金属容器也自上而下发生剧烈收缩运动，并导致容器内的粉体和气体产生高速向心对流和向下的旋流运动，当收缩气流达到一定压力时，还有一部分粉体随气流运动通过减压阀经管道到达收尘器。  冲击粉碎法是通过粉体间的高速碰撞以及粉体与金属内壁间的碰撞、摩擦方式来达到粉碎的目的。强大冲击波使金属容器快速收缩，金属内壁的快速收缩运动又将动能传递到容器内周边的粉体和气体，使粉体和气流产生向心对撞。气流又由原来的向心运动转变为朝下在容器内做高速的旋流运动，粉体随旋流气流运动的同时，也发生粉体间的相互碰撞， 以及粉体与器壁间的碰撞和摩擦，从而使晶粒粉碎或团聚颗粒发生解离。 从粉碎机理来看，冲击粉碎法与气流磨粉碎法有某些类似之处，二者都是通过粉体运动及颗粒之间产生碰撞与摩擦，或粉体与器壁之间的碰撞与摩擦来实现粉碎的目的。但二者又有差别，表现在粉体运动速度有很大不同，因此它们的细磨能力也会不同。对于气流磨粉碎，由于气流的流动速度相当于音速或超音速量级（每秒几百米），因此其细磨能力仅达到微米量级，根据目前有关文献报道，气流磨对粉体的破碎极限只能到0.5μｍ，难于达到纳米量级。而冲击粉碎方法能使粉末颗粒的运动速度达到每秒几千米，根据理论计算，其粉碎能力可达到纳米量级，显然，冲击粉碎法的粉碎能力应该明显高于气流磨，因此，冲击粉碎对于解离纳米粉末团聚体应该是行之有效的。 3．多层次分级纳米球磨技术 多层次分级纳米球磨技术发明涉及多层次分级粉碎，使物料在双向运转中、无定向撞击球磨、使10μm左右粒径物料经多机腔、多层次30min左右粉碎成100nm左右的粉末。本技术为纳米产业化，规模化生产提供新的流水生产技术。本技术即可单独使用，也可配置在传统机械粉碎、气流粉碎中使用。其主要特点有： （1）多层次分级纳米球磨技术可将动、植物及其他制品在30~60min内粉碎成100nm以下粉末，可为纳米产品产业化提供最新的粉碎机械； （2）多层次纳米粉碎技术可在多层次机腔中进行粉碎并分级流动，直至流动到最后一层而从出料口流出100nm以下粉末； （3）多层次分级的粉碎机腔内设有多种弧形角度使钢球无定向撞击从而减少撞击盲点； （4）为了克服定向运转造成的钢球定向运动，多层次分级纳米球磨技术采用双向反复运转运动使钢球在机腔内进行无定向撞击； （5）多层次分级纳米球磨技术利用多层次连续粉碎，使钢球在机腔内无定向撞击而使粉体在流动中达到100nm以下粉末是最新的纳米粉碎技术，可为大规模加工纳米粉体的产业化提供纳米粉碎机械。 多层次分级纳米球磨技术涉及多层次分级、无定向钢球撞击球磨、双向反复运转球磨、纳米粉碎之关键技术。它的结构特点包括：机腔壁是多种不同几何角度，使钢球运动轨迹不断变换，产生无序运动，以尽最大程度减少撞击死点；采用“调酒师”手臂的动作原理，双向反复运动，进一步加强了钢球轨迹变换的机率；采用机腔、多层次、逐步分级粉碎使之达到要求粒径；本技术可为纳米世纪的纳米材料提供大生产、产业化加工的流水线。 目前，纳米技术正在世界兴起，传统的粉碎技术受到挑战。微末粉碎技术成熟后的纳米粉碎技术正在受到重视，多层次分级纳米球磨技术可以进行流水作业，物料由一个球磨腔向另一个球磨腔中流动时得到了分级效果，在最后一个球磨腔机中流出时即可达到设计要求：100~0.1nm。 主要技术参数： 生产能力：10kg/h~50kg/h； 装机总功率：17~80kw； 进料粒径：5~10μm； 粉碎细度：5~50nm。 适用范围：可广泛用于制药、中药（动、植物、矿物）加工、食品、农药、化工等材料纳米级粉末加工。 如图1-24所示：1为驱动装置，使之完成双向反复运动；2为粉碎装置，可由多个或十几个机腔构成；3为收集装置，可将纳米粉末收集后不断流出；4为进料装置，可直接添入微米粉末，也可联接普通粉碎机及气流粉碎机上。  第三节 生物质原料固体间的混合 在生物加工的过程中，固体间的混合也是操作单元之一。固体间的混合与气体间的混合有很大的差别。气体通过分子扩散，互相掺合，最终自动达到均匀混合。而固体间混合需要外加机械作用才能进行。因固体粒子形状、粒径、密度等各不相同，各成分在混合的同时伴随着分离现象，所以固体间的混合不能达到完全的均匀，只能达到总体的均匀而不能达到局部的均匀性。 （一）固体混合的机理 固体粒子在混合器内混合时，会发生对流、剪切、扩散等三种不同运动形式，形成三种不同的混合： ｌ．对流混合 固体粒子在设备内发生较大的位置移动，形成固体粒子的循环流。如图1-25（a）所示。固体粒子在回转圆筒内随壁上，超过休止角后，纷纷下落至筒壁的下部，形成循环流，使固体粒子得以混合。 2．剪切混合 粒子间的相互滑动和撞击所产生的剪切作用，搅拌叶片端部与粒子间的压缩和拉伸，既使粒子粉碎，又使粒子混合，如图1-25（b）所示的剪切面就是粒子间相互滑动和撞击所产生的。  3．由于粒子间的粒子形状、充填状态或流动速度不同，会导致相邻粒子间相互交换位置，产生局部混合作用。把这种混合作用称为扩散混合。 在不同类型的混合器内，虽然三种混合机理在实际上是同时发生的，但所表现的上述三种混合的程度不相同。如图1-25（a）中，是一回转圆简混合器，是以对流混合为主，而图1-25（b）是一带搅拌器的混合器，以强制对流混合和剪切混合为主。 （二）混合设备 混合设备有两种，一种是不能转动的固定型混合机；一种是可以转动的回旋型混合机。 1．回旋型混合机 有水平圆筒型、倾斜圆筒型、V型、双锥形、立方体形等。如图1-26。  （1）水平圆筒型混合机与倾斜圆筒型混合机。水平圆筒型混合机过去使用较多，仅靠扩散作用混合，故混合速度较低。由于其剪切作用混合也较低，为提高其混合性能有时加入些球体以加强粉碎混合作用，但又会引起细粉末的粘壁作用和降低粒子的流动性。最适宜转速可取临界转速的70％~90％。最适宜的容量比约为30％。高于50％或低于10％的容量比混合程度均较低。 采用倾斜圆筒型混合机可改善水平圆筒型混合机的性能。有两种倾斜方式：一种是圆筒的轴心与旋转轴的轴心重合，但轴心与水平面倾斜一个角度，一般为14°左右。粒子呈螺旋状移动，一种是旋转轴水平放置，但圆筒的轴心倾斜安装，粒子在其中呈复杂的环状移动。 （2）V型混合机。由二个圆筒V形交叉结合而成，圆筒的直径与长度之比一般为0.8左右。两圆筒的交角为80°或81°，减小交角可提高混合程度。V型混合机主要靠粒子反复地分离与合一而达到混合作用。最适宜转速为临界转速的30％~40％，最适宜容量比为30％。V型混合机比水平圆筒型混合机混合效果更好。有时为了防止物料在容器内部结团，在容器内装一个逆向旋转的搅拌器。 （3）双锥型混合机。由一个短圆筒两端各与一个锥形圆筒结合而成，旋转轴与容器中心线垂直。最大混合度、混合时间等与V型混合机相似。 2．固定型混合机 （1）搅拌槽式混合机。这种混合机的槽形容器内部有螺旋带状搅拌器，搅拌翅可将物料由外向中心集中，又将中心的物料推向两端。这种混合机的混合程度曲线与V型混合机大致相似，如图1-27所示。  （2）锥形混合机。在这种混合机内有一至两个螺旋推进器，螺旋推进器的轴线与容器锥体的母线平行。螺旋推进器在容器内既有公转又有自转。自转速度大约60r/min，公转速度大约2r/min，如图1-28所示。容器的圆锥角约35°，充填量约30％。粒子在混合机中的运动状态，－是受螺旋推进器的自转作用自底部上升；另－种是在公转作用下全范围内产生旋涡和上下循环运动。一股2~8分钟即可达到最大混合程度。  （3）回转圆板型混合机。图1-29所示，被混合的固体粒子加到高速旋转的圆板上，由于离心力的作用粒子被散开、被混合。混合后的粒子由排出口排出。回转圆板的转速达1500～5400r/min。这种混合机处理量大。处理量随圆板大小而变。物料的加入可通过加料器加以调节。  （4）流动型混合机。图1-30所示为一流动型混合机。混合室内有高速回转的搅拌叶（500～1500r/min）。物料由顶部加入受到搅拌叶片的剪切与离心作用在整个混合室内产生对流混合。一般在2～3分钟内即可完成。混合好后，粒子由排出口排出。