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第四章--脱壳与脱皮机械与设备

  第四章--脱壳与脱皮机械与设备_机械/仪表_工程科技_专业资料。第四章 剥壳与脱皮机械与设备 在农产品和食品加工中,有许多谷物(如稻谷、 小麦等)、杂粮(如玉米、高梁、粟、燕麦和大麦等)、 油料(大豆、油菜籽和花生果等)以及板栗、核桃、 土豆、番茄等必须进行脱壳或

  第四章 剥壳与脱皮机械与设备 在农产品和食品加工中,有许多谷物(如稻谷、 小麦等)、杂粮(如玉米、高梁、粟、燕麦和大麦等)、 油料(大豆、油菜籽和花生果等)以及板栗、核桃、 土豆、番茄等必须进行脱壳或脱皮,才能食用或进 一步加工。 由于这些未经加工的农产品,品种繁多,籽粒 形状、大小、构造、化学成分、物理特性和结构力 学性质各不相同,即使是同一品种,又因生长条件 的不同,其加工性质也有很大差异。 一、剥壳目的和要求: 为了降低皮壳对下一步加工的影响,提高下一步 加工质量,要求剥壳率高,仔仁破碎率低。 方法:碾搓法、撞击法、剪切法、挤压法、摩擦法和 气爆法。 碾搓法:借助粗糙面的碾搓作用使皮壳疲劳破坏而破碎。除下 的皮壳较为整齐,碎块较大。适用于皮壳较脆的物料, 如圆盘式剥壳机剥去棉籽外壳、用搓板去皮机去掉大豆 皮等; 撞击法:借助打板或壁面的高速撞击作用使皮壳变形直至破裂, 适用于壳脆而仁韧的物料,如离心式剥壳机剥除葵花子 壳等。 剪切法:借助锐利面的剪切作用使壳破碎,如核桃剥壳机, 刀板式棉籽剥壳机等。 挤压法:借助轧辊的挤压作用使壳破碎,如轧辊式剥壳机剥 除蓖麻籽壳等; 摩擦法:利用摩擦形成的剪切力使皮壳沿其断裂面产生撕裂 破坏,除下的皮壳整齐,便于选除,适用于韧性皮 壳。 气爆法:利用果壳内形成的压力差使果壳爆裂而脱除,这种 方法不便于连续式生产,可操作性差,且易造成果仁 破碎,可用于预破壳工序。 任何剥壳机往往是一种剥壳方法为主而几种剥壳方法为 辅的综合作用结果。 第一节 脱壳机械与设备 脱去稻谷颖壳、对大豆脱皮或花生脱红衣等的机械。 一、结构 1、砻谷机的分类 胶辊砻谷机、砂盘砻谷机和离心砻谷机 a、胶辊砻谷机 b、砂盘砻谷机 c、离心砻谷机 胶辊砻谷机 主要工作部件:一对在铸铁圆筒上粘结或套装胶 层的水平橡胶辊筒或塑料辊筒。 工作原理:稻谷经淌板在胶辊全长上均匀地喂入 两辊之间,等径辊筒以不同的线速逆向回转,通过压 砣的压力使通过辊间的稻谷受到挤压和搓撕。稻谷脱 壳后,进入谷壳分离装置,再经吸风口以4~5米/秒 的风速吸除稻壳。 优点:胶辊砻谷机的脱壳率高,糙米表面光滑, 碎米少。 缺点:在气温高时胶辊损耗快,糙米爆腰较多, 生产成本较高。 2、LT36型压砣式胶辊砻谷机的结构 主要由进料机构、胶辊筒、辊压调节机构、传动系统、稻壳 分离装置和机架等构成。 LT36型压砣胶辊砻谷机结构 (1)胶辊筒 胶辊砻谷机的胶辊筒部件,由2个胶辊组成。其辊筒中 心连线°,呈倾斜排列。胶辊筒是在 外径为168mm的铸造辊简上覆盖橡胶弹性材料而制成的。 辊筒与轴及其他传动件如图6-3所示,用锥形压盖、紧定 套、紧定螺钉、锁紧螺母及键等将辊筒固定在轴上。胶辊 筒的作用是脱去稻谷的颖壳。 辊筒部件装配图 (2)辊压调节及松紧辊机构 辊压调节。辊压调节机构如 图6—4所示。固定胶辊为O1, 活动胶辊为O2,其安装在三 角形刚性构架3上。构架可绕 支点B转动。长杆1铰接在A点,网赌庄家自述追杀, 其上垂直连杆与三角形刚性构 架3相连。压砣在长杆的右端。 工作时,压舵使长杆1绕A点 顺时针转动,通过连杆2,带 动三角形刚性构架及活动胶辊 绕支点B逆时针转动。向固定 胶辊靠拢,并保持一定的辊间 压力,改变压舵质量即可改变 辊间压力。 (3) 自动松紧辊机构 进料紧辊:物料冲击淌板→打开进料行程开关→电路接通→ 微型电机顺向转动→滚动链子螺母上升→横杆在压砣作用下转动 →活动辊向固定辊靠拢→实现自动紧辊(辊子链螺母上升碰到断 电行程开关,微型电动机停止)→正常工作状态。 进料紧辊 断料松辊:淌板在平衡 砣作用下复位→离开行程开 关触头→微型电机逆向转动 →滚子链螺母下降→链条将 横杆上拉→活动辊离开固定 辊→实现松开。 断料松辊 胶辊自动离合机构 (4) 稻壳分离装置 主要由匀料板、可调节的鱼鳞孔淌板、调节风门和垂直风道 等组成。 物料→匀料板→鱼鳞孔淌板→空气由下而上穿过鱼鳞孔→实 现物料分级。 *MLGQ 型 气 压 砻 谷 机 稻壳分离装置 二、胶辊砻谷机的工作过程 1、脱壳原理 轧距:两辊筒之间的间隙,小于谷粒的厚度。 原理:挤压→线速差→相反方向摩擦力F→搓撕作用→谷壳朝 相反方向撕裂→脱壳。 2、入轧条件 入轧点:谷粒刚接触胶辊表面时的两个触点,对应的角为入 轧角。 终轧点:谷粒离开胶辊时的两个触点,对应的角为终轧角。 入轧条件: a、两辊轧距小于谷粒厚度; b、入扎角小于谷粒与橡胶辊的 摩擦角。 3、脱壳过程 ① 最初阶段:谷粒速度小于胶辊线速,与胶辊有相对滑动, 所受摩擦力指向下方,受挤压和摩擦作用,但无搓撕效应。 ② 中间阶段:谷粒速度等于慢辊线速,与慢辊相对静止,与 快辊滑动,所受摩擦力方向相反,受挤压和摩擦作用,产生搓撕 效应。 ③ 最终阶段:谷粒前进,轧距减小,所受挤压力和摩擦力增 大,当搓撕效应大于谷粒颖壳的钩合强度时,颖壳被撕裂。 两辊线速相同的受力图 两辊线速不同时的受力图 三、胶辊的线、线速度 线速↑,流量↑,产量↑。 线速过大,胶辊筒的不平衡会引起剧烈机械振动,糙碎增加, 胶辊磨损不均匀;线速过低,产量低,胶耗增加。 快辊:15~17m/s;慢辊: 13~14m/s。 2、线速度差 适当增大线速度差,脱壳率提高;但过高会产生糙碎率增多, 胶辊磨耗增大,一般为2.0~3.2m/s。 3、线速度和 通常认为糙米离开胶辊时,其速度等于快/慢辊线速和的一半, 故提高线速度和,产量提高。但过大将引起剧烈的机械振动,一 般以30m/s为宜。 影响稻谷脱壳质量的因素 品种 水分 子粒粒度 均匀度 饱满程度 内因 外因 两胶辊线速度 线速度差 轧距 压砣重量 稻谷喂入量 胶辊表面硬度 其他剥壳机械 1、圆盘剥壳机 圆盘剥壳机用于棉籽剥壳,也可以用于花生果、桐籽、茶籽的 剥壳。此外,它还可用来破碎各种油料和粉碎饼块。 圆盘剥壳机的特点是结构简单,使用方便,一次剥壳效率高 (棉籽剥壳效率可达92%一98%)。圆盘剥壳机主要部件是磨片和 调节器。磨片有两种:一种磨面具有细密的斜条槽纹,用于棉籽 剥壳;另一种磨面具有方格槽纹,用于大豆、花生仁等的破碎。 调节器的作用是根据工作要求调节磨片间距。 如图6—12所示,工作时, 物料进入喂料斗后在喂 料翼7的转动下均匀进 入机内,由调节板6控 制喂料量。棉籽通过通 道进入磨盘之间,受到 高速转动的转盘1与固 定盘5的搓碾作用而被 剥壳或破碎。 15 离心式脱壳机 离心式脱壳机用于葵花 籽的剥壳。脱壳效率90%左 右。如图6—13所示主要部 件转盘10共有3层,每层转 盘装有12块打板9,挡板8固 定在转盘10周围的机壳内。 下料门7可通过调节手轮6调 节,使之上下移动以控制进 料量。 16 离心式脱壳机 工作过程:葵花籽由料斗通过料门 进入转盘,由于旋转着的打板的冲 击作用使葵花籽产生压缩变形而引 起外壳破裂。破裂及尚未破裂的葵 花籽以高速撞击挡板使之进一步破 裂,以达到充分剥壳目的。同时, 由于葵花籽在打板作用下以水平方 向均匀地抛向挡板而下落,避免了 籽粒的重复撞击现象。 影响离心式脱壳机脱壳效果的 工作原理? 17 第二节 脱皮机械与设备 用于去除果蔬表皮的机械,按去皮对象可分为: ? 块状根茎类原料去皮机 ? 果蔬去皮机 ?常用方法: ?机械法去皮、碱液法去皮、蒸汽加热法去皮 一、去皮原理 ? 1、机械去皮 ? ① 机械切削去皮:采用锋利 的刀片削除表面皮层。 ? 速度快,但不完全,果 肉损失多,需辅助修正,难 以实现机械化。 ? 适宜果大、皮薄且果质 较硬的果蔬,如苹果、梨、 柿子等。 弯刀 转轴 旋皮机 ② 机械磨削去皮:利用覆有磨料的工作面磨除表面皮层。 速度高、易于实现机械化,所得碎皮细小,易于清理,但去 皮后的果蔬表面粗糙。 适宜质地坚硬、皮薄、外形整齐的果蔬,如胡萝卜。 ③ 机械摩擦去皮:利用摩擦因素高、接触面积大的工作部件而 产生摩擦作用使表皮发生撕裂破坏而去除。 产品质量好,碎皮尺寸大,去皮死角少,但作用强度差。 适宜果大、皮薄、皮下组织松散的果蔬。 2、化学去皮(碱液去皮) 将果蔬在一定温度的碱液中腐蚀处理适当的时间,取出后, 立即用清水冲洗或搓擦,洗去碱液并可将外皮脱去。 适宜桃、李等去皮或橘瓣脱襄衣。 碾米机 碾米的目的主要是碾除糙米皮层。碾 米机主要用于剥除糙米的皮层(由果皮、种 皮、外胚乳和糊粉层组成)。碾米机还用于 碾除高粱、玉米和小麦的皮层。 一、碾米机的分类 擦离型:铁辊,碾辊线、碾米基 碾削型:砂辊,碾辊线MPa 本原理 混合型:铁辊和砂辊组合,线MPa 铁辊碾米机 砂辊碾米机 单辊碾米机 卧式碾米机 双辊碾米机 碾米与擦米组合碾米机 顺向立式碾米机 立式碾米机 逆向立式碾米机 2、碾辊材料性质 3、碾辊轴的布置形式 二、碾米机的结构 1、砂辊横式碾米机 主要由进料结构、碾白室、排料机构、机械传动系统、排糠 与喷风系统、机架等组成。 ① 进料机构 料斗(方形不对称机构)+流量 调节机构(全启闭插门,可微调) ② 排料机构 出米门+压力门(控制出料口 压力大小,同时影响碾白压力) ③ 机械传动系统 电动机→V带→碾辊轴→V 带→吸糠与喷风风机。 砂辊横式碾米机 ④ 碾白室 3头螺旋推进器+碾白砂辊+4片圆筒米筛及压筛条+横梁等 碾白室:砂辊面与米筛筒围成的环形圆柱空间。 a、螺旋推进器在碾白室进口端的作用 ?输送物料 ?增大碾白室进口端米粒流体的密度 ?产生轴向推力 b、米筛 由压筛条和筛托支承并固定在横梁上, 可通过筛条厚度改变碾白室间隙。 螺旋推进器 c、砂辊 前节砂辊:3头螺旋槽,螺距50mm,槽深从12mm→0mm 后节砂辊:3条直斜槽,斜度为0.1,槽深8mm,槽后开设 3条150×12mm的喷风槽。 ⑤ 吸糠与喷风系统 a、吸糠系统 集糠斗、集糠管、吸糠风机和集糠器等组成 糠粞→碾白室米筛排出→集糠斗收集→吸糠风机排入集糠器 。 b、喷风系统 喷风风机、进风管道和进风套等组成。 喷风机喷风→风管→风网→碾辊轴右端面进入空心轴→后节 砂辊的喷风槽喷出。 注:吸糠风机与喷风风机共轴。 ⑥ 机架 整体铸造的箱体,用于安装各零部件。 2、立式砂铁辊组合碾米机 ① 砂辊与铁辊同轴,砂辊在上 ,铁辊在下; ② 砂辊由多块砂轮串联而成, 铁辊为表面镶嵌耐磨碾筋的圆柱 体; ③ 风机直接安装在机架上,喷 风气流经多块砂轮的径向槽和铁 辊喷风槽喷向碾白室; ④ 砂轮和铁辊的糠粞汇集室上 下串通,最后由机座侧面排出机 外; ⑤ 铁辊由螺旋推进器供料,还 可设置螺旋输送器向螺旋推进器 供料。 立式砂铁辊组合碾米机 三、碾米的基本原理 1、米粒流体的特性 ① 米粒连续不断地从碾白室进口向其出口流动; ② 流动的米粒充满整个碾白室,随碾白室的形状而定,其体 积为碾白室的容积; ③ 流动的米粒间距有可压缩性,且具有粘滞性; ④ 米粒轴向输送速度,随碾辊径向尺寸的增大而逐渐减小。 2、碾米过程的四要素 ① 碰撞 米粒与碾辊碰撞:提高米粒运动速度,增加能量,产生擦离 和碾削作用; 米粒与米粒碰撞、米粒与筛壁碰撞和米粒与其它构件碰撞, 产生擦离作用,使皮层和胚乳进一步剥离。 ② 碾白压力 与米粒的碰撞运动、碾白室内的阻力、压力门的阻力和螺旋推 进器的推力等因素相关。 ③ 翻滚 (翻转+滚动) 翻转:米粒长轴方向的旋转运动 滚动:米粒短轴方向的旋转运动 翻滚作用:使米粒各个部位都有机会接受碾白作用,避免碾 白不足或过碾现象。 ④ 轴向输送 是碾白运动连续不断的必要条件。 ?轴向输送速度大:碾白程度小; ?轴向输送速度小:碾白程度大,但生产率降低或出现过碾。 擦离碾白和碾削碾白 碾米机按其作用的性质,分为擦离碾白和碾削碾白。 (1)擦离碾白 碾白室内的米粒,在一定的压力下与碾辊接触,产 生碰撞,获得速度;使米粒和米粒相互碰撞产生相对运动; 速度降低后的米粒,与碾白室米筛内壁及其他构件碰撞, 亦有相对运动。(3种碰撞运动中的摩擦力) (2)碾削碾白 碾白室内的糙米,在一定压力下与高速运动的金刚 砂粒的锋刃相碰撞,获得速度;具有一定速度的米粒和米 粒相互碰撞产生相对运动,速度降低后米粒与米筛内壁和 其他构件碰撞,均有相对运动。上述3种碰撞运动中,米 粒与砂辊的碰撞是砂粒的锋刃产生的切削力和切离力,将 米粒皮层切破,使皮层与胚乳脱离。这种利用碾削作用使 糙米碾白,称为碾削碾白。 碾辊材料: ① 铁辊:白口铸铁(48~50HRC)或无缝钢管(约为HRC)。 ② 砂辊:黑色碳化硅金刚砂,砂粒呈多角形,锋利,耐磨。 金刚砂种类、质量、粒度、配比、烧结硬度和成型密度等,对碾 米工艺效果的影响很大。砂辊必须经常保持较好的锋利性,要耐 用,达到大米去皮均匀、表面较光洁、电耗低、使用寿命长的目 的。 砂辊制作的方法有浇结、烘结和烧结3种,因为烧结的砂辊强 度最大,最耐磨,使用寿命长,自锐性好,所以目前使用最多的 是烧结砂辊。 轴向截面积变化和收缩率 轴向碾白中,米糠排出,米粒流体减少,压力降低。 ① 开糙段 米粒从压力较低截面进入压力较高的截面,密度增大,增加 出皮开糙效果。 ② 排糠段 米粒从压力较高截面进入压力较低截面,密度减小,米粒翻 滚加强,被剥离的皮层易于与米粒流体分开。 ③ 截面积收缩率 碾白室的截面面积顺着米粒流动方向,从一个大截面到一个 小截面的变化程度,常用百分数表示。 离心擦皮机 电动机→小齿轮→大齿轮→转动轴→波纹状旋转圆盘→物料 在离心力作用下→抛向表面粗糙的脱皮圆筒→物料与筒壁摩擦而 去皮→卸料口定时排出已去好皮的物料。(土豆去皮) 果 水 皮 的 水 夹 带 排 出 喷 碎 → → 脱 皮 圆 筒 内 部 嘴 皮 排 污 口 机 外 → → → 离心擦皮机结构图 离心擦皮机 如图6—17所示,它具有 铸铁机座1和内表面粗糙的脱皮 圆筒5,转动轴3带动旋转圆盘 4旋转,旋转圆盘表面为波纹状。 在铸铁机座1上的电动机10通 过大齿轮2及小齿轮9带动转动 轴3转动。物料从进料斗6进入 机内。当物料落到旋转圆盘波 纹状表面上时,因离心力作用 而被抛向四周,并与筒壁的粗 糙内表面摩擦,从而达到去皮 的目的。水通过喷嘴7送入圆筒 内部,擦下的皮用水从排污口 冲走。已去好皮的物料,利用 本身的离心力作用,从出料口 定时排出。 在进料和出料时,电动 机都在运转,因此,在卸料前, 必须停止注水,以免舱口打开 后水从舱口溅出。 33 碱液去皮机 ? 碱液去皮机的工作原理是首先利用热的稀碱液对 被处理的果蔬原料表皮进行腐蚀,然后用水冲洗 或用机械摩擦将皮层剥离。 ? 碱液去皮机设计的适用范围较宽,适用于桃、杏 、梨、苹果、番茄、马铃薯及红薯等多种果蔬原 料的去皮操作。 ? 根据用水量的大小可分为湿法去皮和干法去皮两 类。 1、干法去皮机 去皮装置:侧板、滑轮、去盘圆盘等组成 去皮圆盘:0.8mm厚的橡胶圆盘,柔软、弹性,表面光滑 传动路径:电动机→带→轴→压轮与摩擦轮→去皮圆盘旋转 工作过程:碱液处理后的物料→进料口→自重向下运动→与 旋转去皮圆盘产生搓撕作用而去皮。 干法去皮机(正视图) A-A剖视 去皮动作 去皮圆盘 2、碱液去皮机 由回转式链带输送装置及在其上的淋碱段、腐蚀段和冲洗段 组成。 工作过程:物料→回转式链带→淋碱段→腐蚀段→冲洗段→ 排出机外。 优点:排除碱液蒸汽和隔碱液效果好,去皮效率高,机构紧 凑,调速方便。 碱液去皮机 花生脱红衣机 用于经剥壳后的花生仁去掉表面上的红衣,以提高花生仁产 品的质量及风味。 一、组合式花生脱红衣机的结构 由进料与磁选装置、红衣与花生分离装置、花生仁与胚芽分 离装置、红衣收集与除尘风网系统,机械传动系统等组成。 组合式花生脱红衣机 1、红衣与花生仁分离装置 活动摩擦带(活动摩擦带托辊装置和张紧机构)、固定摩擦带和摩 擦带间隙调节机构等组成。 摩擦带间形成楔形空间,带工作面有凹槽,以增大红衣与花 生仁的分离摩擦力。 2、花生仁与胚芽及少量碎仁分离装置 筛体、圆孔筛板、筛体振动系统、弹性吊杆及减振机构等 3、红衣收集与除尘风网系统 风机、旋风除尘器、侧风罩、胚芽及碎仁出口和料斗等 4、机械传动系统 电动机、减速器、链轮与链条等。 二、工作原理 烘烤后的花生籽粒→ 料斗→淌板→带楔形区(摩 擦力、挤压力、剪切力下 产生搓撕作用而脱红衣)→ 部分红衣→吸风网 → 花生仁、碎仁、胚芽 及部分红衣→筛面→ 红衣、灰尘→吸风网 → 胚芽及碎仁→分离斗 产品花生仁→右支管 分离斗 右 支 管 花生脱红衣机工作原理图