食品機械與裝置
實驗指導書
農業工程系
機械與電子工程學院
二00五年四月
農產品的清理和分級是對農產品進一步加工前必須進行的操作，它會直接影響農產品成品的品質和商業等級。本實驗的目的是熟悉農產品清理和分級的一般方法、裝置的種類、結構、工作原理。
1. 振動篩一台；
2. 比重去石機一台；
3. 種子清選機一台；
4. 窩眼精選機一台。
清理機械主要用於穀物和堅果。為了使農產品的規格和品質指標達到標準，需要對物料進行清理和分級。清理是指清除物料中的異物及雜質；分級是指對清理後的物料按其尺寸、形狀、密度、顏色或品質等特性分成等級。
清理和分級作業的工作原理和方法有不少共同之處，往往是在同乙個裝置上完成的。
按照物料及雜質物理性質的不同，清理作業一般採用下列原理和方法：
（1） 依物料空氣動力特性的不同採用氣流情選法；
（2） 依尺寸的不同採用篩選法；
（3） 依形狀的不同採用精選法；
（4） 依比重的不同採用重力分選法；
（5） 依磁性的不同採用磁選法；
（6） 依強度的不同採用撞擊法；
（7） 依顏色的不同採用光電分選法。
振動篩是糧食加工中應用最廣的一種篩選與風選相結合的清理裝置，多用於第一道清理工序，清除大、小及輕雜質。
1. 振動篩結構振動篩主要由進料裝置、，篩體、吸風除塵裝置、振動裝置和機架等部分組成。
進料裝置的作用是保證進入篩面的物料流量穩定並沿篩面均勻分布，以提高清理效率。進料量可以調節。
進料裝置由進料斗和流量控制活門構成。按其構造有餵料輥和壓力門進料裝置兩種。餵料輥進料裝置需要傳動，只有篩面較寬時才採用。
壓力門進料裝置結構簡單，操作方便，餵料均勻，特別是重錘壓力門進料裝置，動作靈敏，能隨進料變化自動調節流量，故為篩選裝置普遍採用。
篩體是振動篩的主要工作部件，它由篩框、篩子、篩面清理裝置、吊桿、限振機構等組成。
篩體內裝有三層篩面。第一層是接料篩面，篩孔最大，篩上物為大型雜質，篩下物為糧粒及大雜，篩面反向傾斜。以使篩下物集中落到第二層篩面進料端。
第二層是大雜篩面，以進一步清理略大乾糧粒的大雜。第三層為小雜篩面，篩孔較小，小雜從篩孔漏下，篩孔易堵塞，為保證篩選效率，所以設有清理篩面裝置清理篩面裝置有橡皮球式和刷帚式兩種。
振動篩的兩種振動機構：
1. 曲柄連桿機構（見圖1）
2. 自衡振動機構（慣性振動機構）（見圖2）
吊桿是篩體與機架的彈性連線杆，一般用板彈簧製造。
限振裝置是降低篩體振動的裝置，因為篩體的工作頻率一般是在超共振頻率內，這種篩子在啟動或停車通過共振區時，篩體的振幅會突然增大，容易損壞機件，因此要設法消除在啟動或停車時產生的共振現象。常用的限幅減振裝置有彈簧式或橡皮頭緩衝式。
2. 工作原理圖圖3為偏心振動機構驅動篩體的示意圖。由於篩體的吊桿及曲柄連桿驅動機構的連桿較曲柄的長度大得多，可以認為篩體上各點均作直線簡諧運動。
當振動篩的篩面作週期性往復振動時，可能出現下列不同情況：①物料相對篩面靜止；②物料沿篩面向下滑動；③物料沿篩面向上滑動；④物料在篩面上跳動。振動篩要求物料在篩面上作上、下往復滑動且向下滑的距離大於向上滑的距離。
重力分選分乾法重力分選及濕法重力分選。乾法重力分選是應用振動和氣流作用原理，按物料組成的密度不同進行分選的方法。
乾法重力分選的典型裝置是比重去石機和重力分選機。重力分送往往在篩選之後進行，可分離按尺寸分選法所不能分離的一些雜質。
1. 比重去石機
比重去石機是專門清除密度比糧粒大的並肩石（石子大小類似糧粒）等重雜質的一種先進裝置。
（1） 構造比重去石機由進料裝置、篩體、風機、傳動機構等部分組成。傳動機構常採用曲柄連桿機構或振動電機兩種。
進料裝置包括進料斗、緩衝勻流板、流量調節裝置等組成。
篩體與風機外殼固定連線，風機外殼又與偏心傳動機構相連，因此，它們是同一振動體。篩體通過吊桿支承在機架上。
去石篩面一般用薄鋼板沖壓成雙面突起魚鱗形篩孔。篩面向後逐漸變窄，後部稱作聚石區，篩面與其上部的圓弧罩構成精選室，改變圓弧罩內弧形調節板的位置，可改變反向氣流方向，以控制石子出區含糧粒數。魚鱗形沖孔去石篩面的孔眼均指向石子運動方向（後上方），對氣流進行導向和阻止石子下滑，它並不起篩理作用。
吹風系統包括風機、 導風板、勻風板、風量調節裝置等。氣流進入風機，經過勻風板、去石篩面，穿過物料後，排放到機箱內迴圈使用。
（2） 工作原理比重去石機工作時，物料不斷地進入去石篩面的中部，由於物料各成分的密度及空氣動力特性不同，在適當的振動和氣流作用下，密度較小的穀粒浮在上層，密度較大的石子沉入底層與篩面接觸，形成自動分層。由於自下而上穿過物料的氣流作用，使物料之間孔隙度增大，降低了料層間的正壓力和摩擦力，物料處於流化狀態，促進了物料自動分層。因去石篩面前方略微向下傾斜，上層物料在重力、慣性力和連續進料的推力作用下，以下層物料為滑動面，相對於去石篩面下滑至淨糧粒出口。
與此同時，石子等雜物逐漸從糧粒中分出進入下層。下層石子及未懸浮的重糧粒在振動及氣流作用下沿篩面向後上滑，上層物料也越來超薄，壓力減小，下層糧粒又不斷進入上層，在達到篩面末端時，下層物料中糧粒已經很少了。在反吹氣流的作用下，少量糧粒又吹回，石子等重物則從排石口排出。
比重去石機工作時，要求下層物料能沿傾斜篩面向後上滑而又不在篩面上跳動，因此，其曲柄連桿機構的工作轉速（或振動電機的振動頻率）應在及之間選擇（參照振動篩所述）。
2. 重力分選機（種子精選機）
重力分選機的主要工作部件為振動網面和風機（見圖5）。振動網面由鋼絲編織而成，網面呈雙向傾斜狀態，縱向（即向）傾角為，橫向（即向）傾角為。網面由振動電機作往復振動，振動方向角（振動方向與水平面間的夾角）為，網面同時受到自下而上的氣流作用。
將物料置於網面上，料層厚度為，在機械振動和上公升氣流的作用下，物料呈半懸浮狀態，不同顆粒會按密度、尺寸、形狀等差異沿鉛垂方向分層排列。對於形狀及尺寸大致相同的顆粒，則按密度的不同產生自動分層的現象。在適當的振動氣流引數下，下層密度大的顆粒受到網面作用而沿縱向（）上滑，上層密度小的顆粒不與網面接觸，沿物料層縱向下滑，形成了不同密度物料的縱向分離。
由於網面橫向傾斜角加之物料不斷從高階餵入，使縱向分離的、不同密度的顆粒沿不同軌跡作橫向（向）流動。不同密度物料的縱向、橫向運動的軌跡不同，結果在網面出料邊的不同位置上獲得密度不同的各種顆粒。這是一種較為有效的密度分選方法，它廣泛用於種子精選上。
種子在按尺寸分選之後，再用重力分選機按密度不同進行分選，以除去病蟲害籽粒及並肩石等雜物。
精選對其他清選方法只是相對而言，一般是在篩選之後進行的較為精確的分選。按顆粒長度不同分選常採用窩眼筒精選機及蝶片精選機，按形狀不同分選常採用螺旋精選器。
窩眼筒精選機的工作部件是窩眼筒，其結構如圖6所示。圓筒內壁上有許多均勻分布的圓形窩眼（也稱袋孔）。物料從轉動的窩眼筒一端餵入，其中長度小子窩眼的物料容易進入窩眼，並隨窩眼筒迴轉至較高的位置後，落入窩眼筒中部的承種槽2內，由槽中螺旋輸送器3推出；長度大於窩眼的顆粒不易進入窩眼，由筒底的螺旋輸送器4 推出。
窩眼筒常用於種子按長度分級或清選上。
根據實驗內容，認真撰寫實驗報告。報告的重點是基本概念、裝置的結構和工作原理。
壓榨分液力壓榨和螺旋壓榨，二者在農產品及食品加工中被廣泛使用。其中螺旋擠壓是一種重要的加工方法，在榨油、果蔬榨汁、肉類加工、食品和飼料成形等多種裝置中被廣泛採用。本實驗的目的是熟悉螺旋壓榨機的的結構、工作原理。
螺旋榨油機一台
1. 螺旋壓榨裝置的基本結構
小型螺旋榨油機由料斗、榨螺、調整機構、榨籠、接油盤、驅動變速機構等組成。壓榨部件是由帶螺紋的榨螺、榨籠和出餅圈組成。榨條圍成的圓筒稱作榨籠，油可以從榨條之間的縫隙中流出。
出餅圈為襯套式，磨損後可以更換。調節榨螺與出餅圈的間隙，可改變榨膛內的壓力。
榨螺(圖7)：有整體式和套裝式兩種。整體式製造方便，磨損後報廢，多用於小型榨油機。套裝式結構複雜，磨損後可以更換，多用於大、中型榨油機。
榨條（圖8）：是構成榨籠的零件。多採用條形榨條，分甲型、乙型，當二者配合使用時，榨條之間即可形成油縫隙。
2. 工作原理
螺旋榨油機工作時，油料從加料鬥送入榨膛。由於榨螺的旋轉運動，帶動油料在榨膛內運動，互相摩擦而公升溫。又由於榨螺根部直徑不斷變粗，榨膛容積越來越小，壓力越來越高，油脂從油料中被擠出，經榨條之間的縫隙流至接油盤，油餅從出餅圈擠出。
螺旋榨油機是靠壓力將油脂從油料中擠出，其壓力主要是壓縮力、出餅阻力及摩擦力。壓縮力是因榨膛內容積從進料端到出餅端逐漸縮小，油料在榨膛內由進料端到出餅端逐漸被擠壓而產生的；出餅阻力隨出餅間隙大小而變化，間隙越小，餅越薄，阻力越大，則榨膛內的壓力也越大；摩擦力是油料在榨膛內運動過程中與榨條、榨螺表面的摩擦力以及油料間的相對運動的摩擦力。不同油料榨油，其所需壓力的大小及其在榨膛內的變化規律是不同的，這是設計及使用螺旋榨油機的主要依據。
根據實驗內容，認真撰寫實驗報告。報告的重點是裝置的結構和工作原理。
了解粉碎機和磨粉機的結構和工作原理。
1. 錘片式粉碎機一台；
2. 齒爪式粉碎機一台；
3. 小型麵粉機一台。
根據原料粉碎後直徑不同，可以分為普通粉碎機、微粉碎機和超微粉碎機。普通粉碎機加工的產品粒度比較大，一般能通過6～ 60目（目為非法定計量單位）篩孔。微粉碎機所得產品的粒度比較細，一般通過80～170目的篩孔。
超微粉碎機粉碎後產品的粒度很細，通常通過200～325目的篩孔，其粒度甚至可以達到10-1μｍ。
常用的普通粉碎機主要有錘片式和齒爪式兩種，它們都是採用機械方法對原料以衝擊方式進行粉碎。被粉碎的原料有穀粒類、果蔬類、莖桿類、餅粕類和礦物類等，其適用範圍廣泛，通用性強，而且構造簡單，生產效率高。易於控制產品的粒度，使用維護安全、方便、可靠。
錘片式粉碎機主要由進料口、轉子、銷連在轉子上的錘片、篩片以及出料口等部分組成（見圖9）。按照不同的進料方向，又可以把這類粉碎機分為切向式、軸向式和徑向式三種，前兩種粉碎機一般配用的動力比較小，生產率比較低，多為中、小型粉碎機；後一種粉碎機一般配用的動力比較大，生產率比較高，多為大、中型粉碎機。
可用於粉碎穀物和果品、蔬菜等。它主要由進料斗、動齒盤轉子、定齒盤、包角為360°的環篩和排料口等組成。定齒盤上有兩圈定齒（見圖10），齒的斷面呈扁矩形，動齒盤上安裝有三圈齒，其橫截面呈圓形或扁矩形。
工作時，一動齒盤上的三圈齒在定齒盤的兩圈齒的圓形軌跡線間運動。當物料從餵料鬥軸向餵入時，受到定、動齒和篩片的衝擊、碰撞與搓擦等作用，最終被粉碎成粉粒狀排出機外。動齒和定齒間的間隙為3.
5mm。
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