食品机械与设备第三章 分离机械与设备第一节 分离机械与设备

第一节 分离机械与设备     一、剥壳去皮机械     （一）剥壳去皮的目的和要求     （二）剥壳去皮的方法     1、 撞击法剥壳原理     借助打板或壁面的撞击作用使壳破开 如：离心式 剥壳机剥葵花籽壳。     2、 碾搓法剥壳原理     借助粗糙面的碾搓作用破碎皮壳 如：用 圆盘式剥壳机剥去棉籽外壳、用搓板式去皮机去掉大豆皮。用胶辊砻谷机砻掉稻壳等。     3、 剪切剥壳原理     借助 锐利面的剪要作用使壳破碎。 如：核桃剥壳机剥核桃壳。刀板式剥机剥棉壳等。     4、 挤压法剥壳原理     借助 轧辊的挤压作用使壳破碎。 如：轧辊式剥壳机剥薇麻籽壳等。     注： 任何剥壳机往往是一种剥壳方法为主的几种剥壳方法的综合作用结果。     二、剥壳去皮机械     （一）胶辊砻谷机     砻谷 ：在稻谷加工 过程中，剥除颖壳的过程。     （ 1）构造： 由 喂料机构、胶辊、轧距调节机构、谷壳分离机构及传动机构等组成 。     A进料机构     ① 进料斗和流量控制机构     ② 喂料机构     作用 ： 控制流量，使谷粒按自身 长轴方向均匀，快速、准确地进入两胶辊间的工作区内，以便脱壳 。有两块淌板，具有整流、加速和导向、使稻粒沿轴向均匀排列前进，准确地使谷粒进入两胶辊之间，第一块倾角小，长度短，一般不超过 35°，第二块倾角较大对稻谷起整流、加速、导向作用，上窄下宽（60°～70°）。且倾角可调，使淌板的末端始终对准两胶辊的接触线，从而保证淌板的准确导向作用。     B胶辊     两个， 铸铁辊筒上覆盖一层一定厚度的橡胶（聚氨酯），两辊转速不同，形成剪切力，有一移动辊，一为固定辊。     C辊压调节及松紧辊机构     用以调节两胶辊之间的间隙     ① 手控压砣自动紧辊机构     ② 电控压砣自动紧辊机构     （ 2）工作过程     ① 谷粒被夹入轧距的条件     谷粒受本身重力mg的作用而垂直下落，当与两辊表面接触，即受到正压力P 1 与P 2 ，摩擦力F 1 与F 2 的作用。接触点A 1 与A 2 称之为起轧点，起轧点与辊筒中心连线构成的角α 1 与α 2 称为起轧角（或称夹入角）。     根据已知条件：     P 1 =P 2 =P ；F 1 =F 2 =F； α 1 ＝α 2 ＝α；     若将两P力合成，便得一垂直向上的合力P 合 ，     其值： P 谷 ＝2Psina。     因该值大大超过谷粒本身重力 mg，故mg可忽略不计，则谷粒在P合作用下有向上离开起轧点A 1 与A 2 的趋势。因此，摩擦力F的方向必然是从起轧点A 1 、A 2 沿辊筒的切线方向朝下，若将它们合成，则得一垂直向下的合力F 合 ，     其值：F 合 ＝2Fcosα，     该力力图将谷粒拉入辊筒的轧距内。     由上分析可知，要使谷粒进入滚筒工作区内，则必须满足下列条件：     F 合 ≥ P 合     即2 Fcosα ≥ 2Psin α     但F=fP     所以 f ≥ tgα,即tg φ≥ tgα φ≥ α     即谷使谷粒进入轧距，起轧角就必须小或等于谷粒与辊筒表面的摩擦角，若两辊筒转速不等，也必须满足这一条件。     (式中，f为辊筒与谷粒的摩擦系数，若辊筒与谷粒的摩擦角，若两辊筒转速不等，也必须满足这一条件 。)     ② 脱壳作用过程分析     ＜ 1＞滚筒转速相等，方向相反。     若 P 1 =P 2 =P ；F 1 =F 2 =F； P 1 与F 1 和P 2 与F 2 的合力R 1 、R 2 ，沿x、y轴分解，     其中： R 1y 、R 2y 的数值相等，方向相同，只能使谷粒跟随辊筒一起转动。     R 1x 、R 2y 的数值相等，方向相反，使谷粒受到挤压，但不能使谷壳脱开，因此，当两辊在等速运转下，谷粒无法脱壳的。     ＜ 2＞辊筒圆周速度不等时 ，     R 1 、R 2 值不等，但因橡胶辊筒的轧距小于谷粒的厚度，因此谷粒在橡胶辊筒的工作区内不能沿x轴方向产生位移，即　R 1x 、R 2y 的数值相等，在同一直线上，是一种挤压力，在y轴上，R 1y 、R 2y 为大小不等，方向相反不作用在同直线上的变力。     R 1y ＝R 1x tg（φ－α i ）     R 2y ＝R 2x tg（φ＋α i ）     α i ―― 轧角，即轧点（在两辊工作区内谷粒与胶辊的接触点）与辊筒中心连线和两辊筒中心连线之间的夹角。     当谷粒通过工作区上段时　　 0＜ α i ＞ α 1 （起轧角）　 R 1y ＜ R 2y     当 谷粒通过工作区中点时　　 α i ＝ 0　　　　　　　　R 1y ＝ R 2y     当 谷粒通过工作区下段时　　 0＞ α i ＞ α 2 （终轧角）　 R 1y ＞ R 2y     ＜3＞ 脱壳过程     假设稻谷呈单层而无重叠进入辊筒间，则在起轧一瞬间，由于稻谷处于加速阶段，稻谷速度小于两辊线速度，快、慢辊与稻谷都有相对滑动，不稻谷被轧住后，由于快、慢辊的两个摩擦力一个向下，一个向上，对稻谷产生一旋转力矩；若横进，则可能转动；若直进，则偏转一定角度，稻谷愈细长，偏转角度也愈小，一但被夹住后，即起轧瞬间，处于加速度阶段，其速度小于两胶辊的线速度，快、慢辊相对稻粒都有滑动，被轧后，在快、慢辊的摩擦力作用下，速度很快加速到慢辊的线速度，快辊的摩擦力促使稻粒继续加速，当摩擦力大于稻壳与糙米的结合力时，稻壳被 撕开（压裂、撕破），在接触快辊一边的稻壳首选脱壳。     稻壳随快辊一道向下运动，与糙米脱离，快辊开始与糙米接触，因糙米与胶辊的摩擦系数大于糙米与稻壳的摩擦系数，而小于稻壳与胶辊的摩擦系数，稻壳相对于二胶辊静止。     当通过轧距中点时，糙米的速度介于快、慢辊之间，与快、慢辊都有相对运动，使稻粒两侧的稻壳同进相对于糙米运动，达到脱壳。     稻粒通过工作区下段，快辊继续加速糙米，直至与快辊一道运动，使糙米离开接触慢辊一侧的稻壳，完成脱壳     （3）砻谷工艺效果的影响因素     ① 稻谷工艺性质 ：品种类型、物理结构、水分、粒大小、均匀度及饱满程度。水分需 合适：粳稻 14-16%、籼稻13-15%。     ② 线速、线速差与速比 ：过高的线速度，撕剥作用过大，会产生大量的碎米，米粒表面发毛、染 黑、橡胶损耗较多。 2.5m/s左右碎米较少，大于，碎米量增加，小于，要通过减少距提高脱壳率，碎米增多。     ③ 轧距、压砣重量 ：轧距小、压砣重，受到的压力大、摩擦力大，工作区长，脱壳率高，但 碎米多，还会出现黑米、主要是由橡胶辊筒大量磨损，染黑米粒表面。一般为 0.7mm，实际生产，要由脱壳率来断定，一般以75-85%为宜。     ④ 流量 ： 流量大，使谷粒重叠进入工作区的机会多，或增加稻谷横卧进入工作区的数量，降低脱壳率，增加碎米。流量的大小由稻谷谷壳的结构决定。易于脱壳的流量大些，不易于脱壳的流量小些。     ⑤ 胶辊硬度及表面性状 ：硬度低，弹性好，所受挤压力小，不易磨损米粒，太低，脱壳率低，同摩擦受热　易变软；硬度大，表面光滑，弹性差，胶辊受力变形小，受力大，碎米多，变形的工作区短，脱壳率低。常温以硬度 85°左右。硬度随温度、转速都有关系。     了解：（二）离心式剥壳机     ① 结构     ② 进料控制机构     ③ 转盘的型式     （三）搓板式大豆去皮机     （四）刀板式剥壳机     （五）轧辊式剥壳机     （六）锤击式剥壳机     二 果蔬去皮机械     （一）常用方法     机械法去皮、蒸汽加热法去皮、碱液法去皮     （二）机械法去皮     1、擦皮机     适用于一些质地较硬的果品及块根类蔬菜的去皮，利用物料与筒壁间的摩擦达到去皮目的。 如胡萝卜、马铃薯等     （1）构造 ：由工作圆筒、旋转圆盘、加料斗、卸料口、排污口、机架及传动等部分组成。工作圆筒表面是粗糙的，圆盘表面为波纹状。     　（ 2）工作过程： 当物料从加料斗 落到旋转圆盘注、波纹表面时，因离心力作用而抛向圆筒壁，与筒壁粗糙表面摩擦，从而达到去皮的目的，擦下的皮用水从排污口排出，已去皮的物料靠离心力作用从打开闸门的卸料口自动排出。     2、碱液去皮机     利用碱液的作用使皮与肉分离，从而达到去皮的目的。 如：桃子、巴梨果等     （1） 结构： 由回转式链带输送装置及上面的淋碱段、腐蚀段和冲洗段组成。传动 装置安装在机架上，带动链带回转，链带有网带式和履板式之分，其排除碱液蒸汽和隔主碱液的效果较好，去皮效率高，机构紧凑，调速方便，进料需人工放置切半后的桃片，劳动强度大，效率低，碱液浓度和温度不稳定。     （2） 碱液的循环与加热     3、干法去皮设备     具有结构简单，去皮效率高，适合于多种果蔬去皮，具有节约用水和减少污染等优点。     所谓干法，并非不用水而是相对来说可大量减少用水量，用此法，只产生一种浓缩的含有果皮的半固体废料， 稍经脱水后可直接用作燃料，避免污染，节约能源，燃烧后的灰中还可萃取碳酸钠。     （1） 结构     去皮装置由铰链和支柱安装在底座上，呈倾 斜状，改变支柱长度可调整倾斜度，倾斜角 30-45主为宜。     去皮装置有一对侧板，支撑一系列与滑轮键合的轴，电动机通过皮带使轴旋转，压轮保证皮带与滑轮帖紧     每根轴上装有随轴旋转的数对支板，周边呈圆形，每对支板夹紧薄橡皮制的圆盘，以免损伤去皮的果蔬。     相邻的两根轴上圆盘互相错开，圆盘易弯曲，不宜过厚为 0.8mm，橡胶柔软并富有弹性，表面光滑。     侧板上面为一组桥式构件，每构件上有一挠性档板，用橡皮或织物制成，自由悬挂在相应的构成，能起阻滞作用，而强迫果蔬在圆盘间通过而不是在圆盘上面通过。     （ 2） 去皮盘去皮工作（见图）