食品机械与设备 实验指导书 农业工程系 机械与电子工程学院 二00五年四月 实验一 农产品清理分级设备实验 实验目的 农产品的清理和分级是对农产品进一步加工前必须进行的操作，它会直接影响农产品成品的品质和商业等级。本实验的目的是熟悉农产品清理和分级的一般方法、设备的种类、结构、工作原理。 实验设备 振动筛一台； 比重去石机一台； 种子清选机一台； 窝眼精选机一台。 实验内容 清理分级的基本概念、基本方法和原理： 清理机械主要用于谷物和坚果。为了使农产品的规格和品质指标达到标准，需要对物料进行清理和分级。清理是指清除物料中的异物及杂质；分级是指对清理后的物料按其尺寸、形状、密度、颜色或品质等特性分成等级。清理和分级作业的工作原理和方法有不少共同之处，往往是在同一个设备上完成的。 按照物料及杂质物理性质的不同，清理作业一般采用下列原理和方法： 依物料空气动力特性的不同采用气流情选法； 依尺寸的不同采用筛选法； 依形状的不同采用精选法； 依比重的不同采用重力分选法； 依磁性的不同采用磁选法； 依强度的不同采用撞击法； 依颜色的不同采用光电分选法。 振动筛的结构和工作原理 振动筛是粮食加工中应用最广的一种筛选与风选相结合的清理设备，多用于第一道清理工序，清除大、小及轻杂质。 1. 振动筛结构 振动筛主要由进料装置、，筛体、吸风除尘装置、振动装置和机架等部分组成。 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门进料装置两种。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。 筛体内装有三层筛面。第一层是接料筛面，筛孔最大，筛上物为大型杂质，筛下物为粮粒及大杂，筛面反向倾斜。以使筛下物集中落到第二层筛面进料端。第二层是大杂筛面，以进一步清理略大干粮粒的大杂。第三层为小杂筛面，筛孔较小，小杂从筛孔漏下，筛孔易堵塞，为保证筛选效率，所以设有清理筛面装置清理筛面装置有橡皮球式和刷帚式两种。 振动筛的两种振动机构： 1. 曲柄连杆机构（见图1） 2. 自衡振动机构（惯性振动机构）（见图2） 吊杆是筛体与机架的弹性连接杆，一般用板弹簧制造。 限振装置是降低筛体振动的装置，因为筛体的工作频率一般是在超共振频率内，这种筛子在启动或停车通过共振区时，筛体的振幅会突然增大，容易损坏机件，因此要设法消除在启动或停车时产生的共振现象。常用的限幅减振装置有弹簧式或橡皮头缓冲式。 工作原理图 图3为偏心振动机构驱动筛体的示意图。由于筛体的吊杆及曲柄连杆驱动机构的连杆较曲柄的长度大得多，可以认为筛体上各点均作直线简谐运动。 当振动筛的筛面作周期性往复振动时，可能出现下列不同情况：①物料相对筛面静止；②物料沿筛面向下滑动；③物料沿筛面向上滑动；④物料在筛面上跳动。振动筛要求物料在筛面上作上、下往复滑动且向下滑的距离大于向上滑的距离。 重力分选设备 重力分选分干法重力分选及湿法重力分选。干法重力分选是应用振动和气流作用原理，按物料组成的密度不同进行分选的方法。 干法重力分选的典型设备是比重去石机和重力分选机。重力分送往往在筛选之后进行，可分离按尺寸分选法所不能分离的一些杂质。 1. 比重去石机 比重去石机是专门清除密度比粮粒大的并肩石（石子大小类似粮粒）等重杂质的一种先进设备。 （1） 构造 比重去石机由进料装置、筛体、风机、传动机构等部分组成。传动机构常采用曲柄连杆机构或振动电机两种。 进料装置包括进料斗、缓冲匀流板、流量调节装置等组成。 筛体与风机外壳固定连接，风机外壳又与偏心传动机构相连，因此，它们是同一振动体。筛体通过吊杆支承在机架上。 去石筛面一般用薄钢板冲压成双面突起鱼鳞形筛孔。筛面向后逐渐变窄，后部称作聚石区，筛面与其上部的圆弧罩构成精选室，改变圆弧罩内弧形调节板的位置，可改变反向气流方向，以控制石子出区含粮粒数。鱼鳞形冲孔去石筛面的孔眼均指向石子运动方向（后上方），对气流进行导向和阻止石子下滑，它并不起筛理作用。 吹风系统包括风机、 导风板、匀风板、风量调节装置等。气流进入风机，经过匀风板、去石筛面，穿过物料后，排放到机箱内循环使用。 （2） 工作原理 比重去石机工作时，物料不断地进入去石筛面的中部，由于物料各成分的密度及空气动力特性不同，在适当的振动和气流作用下，密度较小的谷粒浮在上层，密度较大的石子沉入底层与筛面接触，形成自动分层。由于自下而上穿过物料的气流作用，使物料之间孔隙度增大，降低了料层间的正压力和摩擦力，物料处于流化状态，促进了物料自动分层。因去石筛面前方略微向下倾斜，上层物料在重力、惯性力和连续进料的推力作用下，以下层物料为滑动面，相对于去石筛面下滑至净粮粒出口。与此同时，石子等杂物逐渐从粮粒中分出进入下层。下层石子及未悬浮的重粮粒在振动及气流作用下沿筛面向后上滑，上层物料也越来超薄，压力减小，下层粮粒又不断进入上层，在达到筛面末端时，下层物料中粮粒已经很少了。在反吹气流的作用下，少量粮粒又吹回，石子等重物则从排石口排出。 比重去石机工作时，要求下层物料能沿倾斜筛面向后上滑而又不在筛面上跳动，因此，其曲柄连杆机构的工作转速（或振动电机的振动频率）应在及之间选择（参照振动筛所述）。 2. 重力分选机（种子精选机） 重力分选机的主要工作部件为振动网面和风机（见图5）。振动网面由钢丝编织而成，网面呈双向倾斜状态，纵向（即向）倾角为，横向（即向）倾角为。网面由振动电机作往复振动，振动方向角（振动方向与水平面间的夹角）为，网面同时受到自下而上的气流作用。将物料置于网面上，料层厚度为，在机械振动和上升气流的作用下，物料呈半悬浮状态，不同颗粒会按密度、尺寸、形状等差异沿铅垂方向分层排列。对于形状及尺寸大致相同的颗粒，则按密度的不同产生自动分层的现象。在适当的振动气流参数下，下层密度大的颗粒受到网面作用而沿纵向（）上滑，上层密度小的颗粒不与网面接触，沿物料层纵向下滑，形成了不同密度物料的纵向分离。由于网面横向倾斜角加之物料不断从高端喂入，使纵向分离的、不同密度的颗粒沿不同轨迹作横向（向）流动。不同密度物料的纵向、横向运动的轨迹不同，结果在网面出料边的不同位置上获得密度不同的各种颗粒。这是一种较为有效的密度分选方法，它广泛用于种子精选上。种子在按尺寸分选之后，再用重力分选机按密度不同进行分选，以除去病虫害籽粒及并肩石等杂物。 窝眼精选机的结构和工作原理 精选对其他清选方法只是相对而言，一般是在筛选之后进行的较为精确的分选。按颗粒长度不同分选常采用窝眼筒精选机及蝶片精选机，按形状不同分选常采用螺旋精选器。 窝眼筒精选机的工作部件是窝眼筒，其结构如图6所示。圆筒内壁上有许多均匀分布的圆形窝眼（也称袋孔）。物料从转动的窝眼筒一端喂入，其中长度小子窝眼的物料容易进入窝眼，并随窝眼筒回转至较高的位置后，落入窝眼筒中部的承种槽2内，由槽中螺旋输送器3推出；长度大于窝眼的颗粒不易进入窝眼，由筒底的螺旋输送器4 推出。窝眼筒常用于种子按长度分级或清选上。 实验报告要求 根据实验内容，认真撰写实验报告。报告的重点是基本概念、设备的结构和工作原理。 实验二 螺旋压榨设备实验 实验目的 压榨分液力压榨和螺旋压榨，二者在农产品及食品加工中被广泛使用。其中螺旋挤压是一种重要的加工方法，在榨油、果蔬榨汁、肉类加工、食品和饲料成形等多种设备中被广泛采用。本实验的目的是熟悉螺旋压榨机的的结构、工作原理。 实验设备 螺旋榨油机一台 实验内容 螺旋压榨设备的基本结构 小型螺旋榨油机由料斗、榨螺、调整机构、榨笼、接油盘、驱动变速机构等组成。压榨部件是由带螺纹的榨螺、榨笼和出饼圈组成。榨条围成的圆筒称作榨笼，油可以从榨条之间的缝隙中流出。出饼圈为衬套式，磨损后可以更换。调节榨螺与出饼圈的间隙，可改变榨膛内的压力。 榨螺(图7)：有整体式和套装式两种。整体式制造方便，磨损后报废，多用于小型榨油机。套装式结构复杂，磨损后可以更换，多用于大、中型榨油机。 榨条（图8）：是构成榨笼的零件。多采用条形榨条，分甲型、乙型，当二者配合使用时，榨条之间即可形成油缝隙。 工作原理 螺旋榨油机工作时，油料从加料斗送入榨膛。由于榨螺的旋转运动，带动油料在榨膛内运动，互相摩擦而升温。又由于榨螺根部直径不断变粗，榨膛容积越来越小，压力越来越高，油脂从油料中被挤出，经榨条之间的缝隙流至接油盘，油饼从出饼圈挤出。 螺旋榨油机是靠压力将油脂从油料中挤出，其压力主要是压缩力、出饼阻力及摩擦力。压缩力是因榨膛内容积从进料端到出饼端逐渐缩小，油料在榨膛内由进料端到出饼端逐渐被挤压而产生的；出饼阻力随出饼间隙大小而变化，间隙越小，饼越薄，阻力越大，则榨膛内的压力也越大；摩擦力是油料在榨膛内运动过程中与榨条、榨螺表面的摩擦力以及油料间的相对运动的摩擦力。不同油料榨油，其所需压力的大小及其在榨膛内的变化规律是不同的，这是设计及使用螺旋榨油机的主要依据。 实验报告要求 根据实验内容，认真撰写实验报告。报告的重点是设备的结构和工作原理。 实验三 农产品粉碎和磨碎设备实验 实验目的 了解粉碎机和磨粉机的结构和工作原理。 实验设备 锤片式粉碎机一台； 齿爪式粉碎机一台； 小型面粉机一台。 实验内容 粉碎机的分类、锤片式和齿爪式粉碎机的结构和原理 根据原料粉碎后直径不同，可以分为普通粉碎机、微粉碎机和超微粉碎机。普通粉碎机加工的产品粒度比较大，一般能通过6～ 60目（目为非法定计量单位）筛孔。微粉碎机所得产品的粒度比较细，一般通过80～170目的筛孔。超微粉碎机粉碎后产品的粒度很细，通常通过200～325目的筛孔，其粒度甚至可以达到10-1μｍ。 常用的普通粉碎机主要有锤片式和齿爪式两种，它们都是采用机械方法对原料以冲击方式进行粉碎。被粉碎的原料有谷粒类、果蔬类、茎杆类、饼粕类和矿物类等，其适用范围广泛，通用性强，而且构造简单，生产效率高。易于控制产品的粒度，使用维护安全、方便、可靠。 锤片式粉碎机 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（见图9）。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。 齿爪式粉碎机　 可用于粉碎谷物和果品、蔬菜等。它主要由进料斗、动齿盘转子、定齿盘、包角为360°的环筛和排料口等组成。定齿盘上有两圈定齿（见图10），齿的断面呈扁矩形，动齿盘上安装有三圈齿，其横截面呈圆形或扁矩形。工作时，一动齿盘上的三圈齿在定齿盘的两圈齿的圆形轨迹线间运动。当物料从喂料斗轴向喂入时，受到定、动齿和筛片的冲击、碰撞与搓擦等作用，最终被粉碎成粉粒状排出机外。动齿和定齿间的间隙为3.5mm。 齿爪式粉碎机的特点是结构简单，粉碎室比较窄，筛片包角为360°，生产效率比较高，但噪声和粉尘比较大。 对辊式磨粉机 对辊式磨粉机广泛应用于小麦制粉、葡萄破碎、啤酒麦芽轧碎等。 小麦制粉用对辊式磨粉机是专门用来生产小麦面粉的。它是利用磨辊上的磨齿将小麦粒剥开，从麸皮上刮下胚乳，并将其细磨成粉状。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；后者配置有两对磨辊，其结构复杂，机械化自动化程度高，生产率高。 1．喂料机构　其作用是保证小麦粒连续不断地以稳定的流量进入研磨区，并且均匀地分布在磨辊的全部长度上，同时要防止物料堵塞和磨辊空磨。常用的流量调整装置有两种，一种是弧形指示器型式，它由小手轮、 流量控制板等部分组成。改变流量控制板和喂料辊之间的间隙，可改变流量的大小，调节范围为0～6mm。另一种是流量调整机构型式，它是由前滑板、壁板、流量调节板和慢辊组成。没有专设喂料辊而是以慢辊代替，由慢辊把物料喂入两辊之间，由流量调节板和慢辊之间间隙大小控制流量。 2．传动系统　见图11，动力是由电动机1通过三角带传递给快辊4。快辊的右端装有小斜齿轮7和大斜齿轮6啮合，使慢辊5转动。快辊的左端有一对双联皮带轮，通过三角皮带驱动圆筛轴2。 3．筛理机构　有圆筛与方筛两种筛理机构。在大、中型磨粉机上均采用方筛，农用小型磨粉机上两种都用，但圆筛使用较多。 实验报告要求 根据实验内容，认真撰写实验报告。报告的重点是设备的结构和工作原理。