固體物料的粉碎設備

生物工程設備

當前1頁，總共102頁。發(fā)酵工藝組成部分菌種選育培養(yǎng)基制備↓↓

種子培養(yǎng)→發(fā)酵罐→產物的提取精制↑無菌空氣當前2頁，總共102頁。底物生物反應器檢測控制儀表培養(yǎng)基（滅菌）經加工原料酶細胞生物催化劑（游離或固定化）機械能除菌空氣產品提取純化副產品產品廢物熱能原材料營養(yǎng)物典型工業(yè)生物技術過程當前3頁，總共102頁。

物料處理與培養(yǎng)基制備生物反應器過濾、離心與膜分離設備萃取設備課程內容當前4頁，總共102頁。

離子交換設備蒸發(fā)與結晶設備干燥設備空氣凈化除菌設備物料輸送系統(tǒng)設備設備與管道的清洗與殺菌課程內容當前5頁，總共102頁。掌握內容設備的用途設備的工作原理設備的使用場合設備的選型方法當前6頁，總共102頁。第一章

物料處理與培養(yǎng)基制備

當前7頁，總共102頁。

固體物料的處理與粉碎設備液體培養(yǎng)基的制備及殺菌設備當前8頁，總共102頁。第一節(jié)固體物料處理與粉碎設備當前9頁，總共102頁。固體物料的處理清理：指清除異物或雜質?？梢杂檬謷?、洗滌、風選、篩選、磁選、光選等方法來進行。分級：指把清理過的產品按質量不同分離開來，其質量可按照尺寸、形狀、密度、結構和顏色來劃分。定級：指按商業(yè)價值和用途劃分品級，與物理分級時所公認的考慮因素相比，定級取決于更多的因素，如物理因素、化學因素、生物學因素等。當前10頁，總共102頁。物料清理與分級的方法空氣動力學特性的不同——氣流清選法;顆粒大小的不同——篩選法;顆粒形狀的不同——精選;比重的不同——干法比重分選和濕法比重分選;磁性的不同——磁選法;彈性的不同——撞擊法;顏色的不同——光電分選法。當前11頁，總共102頁。一、磁力除鐵器

谷物除鐵的目的是將夾雜在谷物中的金屬雜物除去。谷物除鐵多采用磁選。磁選設備按結構形式的不同分為一般的磁鋼裝置（固定形磁鋼裝置）及永磁滾筒兩種。當前12頁，總共102頁。固定形磁鋼裝置（平板式磁分離器）將永久磁鋼根據需要的數量組合起來，可分散裝置在谷粒經過的加料斜槽或在加工設備之前集中裝置。成排的磁鋼兩端用夾板和螺絲固定在機體的上部或底部。當前13頁，總共102頁。平板式磁鐵分離器由若干塊磁鐵排成一排，鑲在木槽中，磁極露在物料通過的傾斜平面上。當前14頁，總共102頁。

當前15頁，總共102頁。

若磁鋼裝在物料層的上部，則磁極面與斜槽的距離，對大麥物料不宜超過20mm；物料應攤成均勻的薄層流過磁極面，大麥物料通過的厚度不宜超過12mm。若磁鋼安裝在料層底部時，在磁極面的下方應開設一條積存雜質的凹槽。此種裝置比較簡單，但除雜質效果較差，必須定時對磁極面進行人工清理。當前16頁，總共102頁。（2）永磁滾筒（旋轉式磁分離器）由轉動的外筒和其中固定不動的磁鐵芯（170°的半圓形芯子）兩部分組成。當前17頁，總共102頁。

磁鋼的排列當前18頁，總共102頁。

CXY－25型永磁滾筒的結構1.上機體2.磁鐵滾筒3.下機體4.蝸輪減速器5.電動機6.鐵隔板7.撥齒8.觀察窗9.大麥出口10.盛鐵盒當前19頁，總共102頁。永磁滾筒當前20頁，總共102頁。二、精選及分級設備

精選：按籽粒長度和形狀不同進行分選的方法叫做精選。精選對其他清選方法只是相對而言，一般是在篩選之后進行的較為精確的分選。大麥的分級是要把腹徑大小不同的麥粒分開。當前21頁，總共102頁。1．精選機精選是利用雜粒與大麥長度不同的特點進行分離。常用的精選機有碟片式和滾筒式2種，都是利用帶有袋孔（窩眼）的工作面來分離雜粒。袋孔中嵌入長度不同的顆粒，帶升高度不同而分離。當前22頁，總共102頁。（1）碟片式精選機工作原理碟片式精選機的主要構件是一組同軸安裝的圓環(huán)形鑄鐵碟片，碟片的兩側工作面制成許多特殊形狀的袋孔。當前23頁，總共102頁。

碟片的工作情況

1.碟片2.葉片3.短粒出口4.盛物槽當前24頁，總共102頁。碟片式精選機當前25頁，總共102頁。

結構：

主要由機殼、裝有碟片的軸和螺旋輸送機（絞龍）等組成。當前26頁，總共102頁。

碟片精選機結構

1.進料口2.碟片3.軸4.軸承5.絞龍6.大鏈輪7.小鏈輪8.鏈條9.隔板10.孔11.長粒物粒出口12.淌板當前27頁，總共102頁。

碟片上袋孔的大小、形狀，可根據籽粒長度的粒度曲線來確定。碟片精選機的優(yōu)點是工作面積大，轉速高，產量比滾筒精選機大；而且各種不同的袋孔可用于同一機器中；碟片損壞可以更換。缺點是碟片上的袋孔容易磨損。當前28頁，總共102頁。碟片精選機當前29頁，總共102頁。（2）滾筒精選機滾筒精選機是另一種利用袋孔（窩眼）來分離雜質的機器。滾筒精選機的主要工作構件是一個內表面開有袋孔的旋轉圓筒。當前30頁，總共102頁。

滾筒的工作情況1.滾筒2.袋孔3.絞龍4.收集槽當前31頁，總共102頁。

當前32頁，總共102頁。滾筒精選機的結構當前33頁，總共102頁。

根據滾筒轉速差別分為快速滾筒精選機和慢速滾筒精選機。按其作用有蕎子滾筒、大麥滾筒和分級滾筒之分。滾筒精選機的特點是它分離出來的雜粒中含大麥較少；其主要缺點是袋孔的利用系數低，產量也較低，且工作面磨損后不能修復。當前34頁，總共102頁。滾筒精選機當前35頁，總共102頁。碟片滾筒精選機當前36頁，總共102頁。2．篩選分級設備

生產中往往需要將粒度的不同物料分級，來進行不同的處理，這就需要篩選分級。篩選設備一般分為振動篩和轉筒篩兩種。當前37頁，總共102頁。1．振動篩

篩選分級主要是篩選和風選。篩選是利用物料和雜質體積大小的不同而達到清理的目的。風選是利用物料與雜質的相對密度及流體力學特性的不同而進行分離。當前38頁，總共102頁。振動篩當前39頁，總共102頁。

SZ型振動篩系定型設備，采用全金屬結構其主要部分有：進料機構、篩體、篩面清理機構、吸風除塵機構，振動機構等。當前40頁，總共102頁。

當前41頁，總共102頁。

當前42頁，總共102頁。進料機構由進料斗和流量控制裝置組成。SZ型振動篩的流量控制裝置是采用壓力門進行勻料和控制流量。這種調節(jié)裝置的特點是結構較簡單，操作方便。當前43頁，總共102頁。篩體

定型的振動篩，是將篩面固定在篩格上，做成抽屜式，這種裝置方法能方便地更換篩面。篩體內一般裝有三層篩面。分別具有一定的傾斜度，使物料在篩面上加速流動而不致堵塞。當前44頁，總共102頁。

篩面清理機構

在底層篩面下須裝橡皮球清理機構，或裝刷帚清理，但刷帚易磨損，需經常更換。當前45頁，總共102頁。

吸風除塵機構

吸風除塵機構由進出口兩個吸風道，沉降室和通風機三個部分組成。吸風除塵機構的吸塵效果的好壞，主要取決于吸風道的風速，風速可由調節(jié)風門進行調節(jié)。沉降室容積增大，氣流速度降低至2m/s左右，輕雜質即可慢慢沉降，壓開活瓣，落到集雜槽排出。通風機出口應連接除塵器，對氣流中尚未沉降的灰塵作進一步凈化處理。當前46頁，總共102頁。2.圓筒分級篩

根據物料分級的要求，在圓筒篩上布置不同孔徑的篩面。當前47頁，總共102頁。

圓筒分級篩

當前48頁，總共102頁。特點優(yōu)點：設備簡單、電動機傳動比平板分級篩方便。缺點：篩面利用率小，僅為整個篩面的1/5。當前49頁，總共102頁。三、固體物料的粉碎設備許多生物工程的工廠里，原料需要進行粉碎。原料粉碎可分為濕式粉碎和干式粉碎兩類。當前50頁，總共102頁。濕式粉碎

將水和原料一起加入粉碎機中，從粉碎機出來時即成粉漿。

粉碎時物料的含水量超過50%。優(yōu)點：無原粉粉末飛揚，車間衛(wèi)生好。缺點：粉漿必須隨產隨用，不宜貯藏，且耗電量較多。當前51頁，總共102頁。干式粉碎當進行粉碎作業(yè)時物料的含水量不超過4%。物料在整個粉碎過程中始終呈干燥松散狀態(tài)，所得成品為干燥粉體。工藝簡單，但易產生過熱、粉塵。干式粉碎時必須配備除塵通風設備。

當前52頁，總共102頁。（一）物料粉碎的力學分析擠壓破碎沖擊破碎研磨粉碎剪切破碎劈裂粉碎當前53頁，總共102頁。1、擠壓

物料置于兩個粉碎面之間，施加壓力后物料因壓應力達到其抗壓強度極限而被粉碎。得到的破碎料粒度不勻，但操作過程的功耗低、噪音小。

適用：大塊物料、干脆性物料。韌性和塑性物料則可能產生片狀物料。如麥片、油料軋片。當前54頁，總共102頁。2、剪切利用中低速的利刃壓入、高速利刃切入或小間隙低速相對運動的兩鈍刃剪切使物料斷裂。所得到的碎段的尺寸均勻，斷面整齊，操作過程的噪音低。適用：纖維性或含水量較高的韌性或低強度脆性物料，如果蔬、肌肉。當前55頁，總共102頁。

物料在瞬間受到外來的沖擊力時，受到時間極短的變載荷，物料被擊碎，也有利用物料自身高速相對運動而碰撞粉碎。所得到的破碎料粒徑分布寬，作業(yè)設備的空載功耗大，結構簡單，通用性好，適用于淀粉含量高的脆性物料，如各種谷物。3、沖擊破碎當前56頁，總共102頁。4、研磨

物料與運動表面之間受一定的壓力和剪切力作用，當剪應力達到物料的剪切強度極限時，物料就被粉碎。作用柔和，但摩擦熱高，粒度不勻，適用于韌性物料。當前57頁，總共102頁。5、劈裂

用一個平面和一個帶尖棱的工作表面擠壓物料時，物料沿壓力作用線的方向劈裂，這是由于劈裂平面上的拉應力達到或超過物料拉伸強度極限。適用：多用于脆性物料的破碎。當前58頁，總共102頁。

選擇粉碎方法必須根據物料的物性、大小和所要求的粉碎程度等而定。對堅硬的和脆性的物料，擠壓和沖擊很有效。對韌性物料，剪切力的作用較好。對方向性物料則以劈碎為宜。

當前59頁，總共102頁。

物料在粉碎時，無論是哪一種作用力在起作用，都需稍超過物料的破碎強度，物料才能被破碎。各種粉碎機所產生的粉碎作用力不是單純的一種力，而往往是幾種力的組合。但對于特定的粉碎設備，可以是以一種作用力為主要的粉碎作用力。當前60頁，總共102頁。（二）物料的粉碎度（粉碎比）

物料粉碎前后平均直徑之比，稱為粉碎度或稱粉碎比。

式中D1——粉碎前物料的平均粒徑，mm；D2——粉碎后物料的平均粒徑，mm。粉碎度表示粉碎操作中物料粒度的變化比例。總粉碎度常經幾次粉碎步驟后才能達到。當前61頁，總共102頁。

物料的粉碎程度又常以物料通過不同篩目的百分數來反映。即用篩析法測定物料的粗細。篩析法所用的標準篩，系由網眼大小一定的篩網所構成。網眼一般為正方形，其大小劃分按各種篩制而有不同。當前62頁，總共102頁。

目前國內多用泰勒標準篩制。它是以每英寸長篩絲上的網眼數來表示篩號（目）。合理地選用粉碎比和粉碎級數，可以大大地減少用電消耗。當前63頁，總共102頁。（三）對粉碎機的要求

（1）粉碎后的物料顆粒大小要均勻。（2）已被粉碎的物塊，應立即從軋壓部位排除。（3）操作應能自動化，如能不斷地自動卸料等。（4）易磨損的部件應容易更換。

當前64頁，總共102頁。

（5）應產生極少的粉塵，以減少環(huán)境污染及保障工人身心健康。（6）在操作發(fā)生障礙時，應有保險裝置使能自動停車。（7）單位產品消耗的能量要小。（三）對粉碎機的要求當前65頁，總共102頁。（四）粉碎機械1．錘式粉碎機工作原理：借助于高速運動機械部件（錘片）對物料顆粒的撞擊，而使之破碎。除沖擊作用外，還存在搓擦、剪切作用。錘式粉碎機對于各種中等硬度的物料和脆性物料，粉碎效果最高。對于用其他粉碎機難于粉碎的物料，它都能粉碎。當前66頁，總共102頁。錘式破碎機當前67頁，總共102頁。（1）錘式粉碎機的構造錘式粉碎機的作用力主要為沖擊力。錘式粉碎機的主要構件是錘刀和篩板。錘式粉碎機的優(yōu)點是構造簡單、緊湊、物料適應性強，粉碎度大，生產能力高，運轉可靠。缺點是機械磨損比較大，得到的粉碎粒度不均勻。

當前68頁，總共102頁。

錘式粉碎機

1.轉子2.錘刀3.機殼當前69頁，總共102頁。

錘刀形狀

矩形帶角矩形斧形當前70頁，總共102頁。

常用的錘刀有矩形、帶角矩形和斧形，用高碳鋼或錳鋼制成。錘刀頭部的打擊面磨損很快。由于磨損，錘刀逐漸變短，故需要經常更換。錘刀片應嚴格準確對稱安裝，保證主軸具有動平衡性能，避免產生附加慣性力損傷機器和出現(xiàn)其他意外。當前71頁，總共102頁。

錘刀的型式尺寸決定于物料的尺寸和性質。錘刀重量對粉碎效果和功率消耗有很大影響。

錘刀末端的圓周速度一般設計為25～55m/s，速度愈高，沖擊力越大，產品粒度就越小。錘式粉碎機轉子的轉速一般為2800～3200r/min。錘刀與篩網的徑向間隙一般控制在5～10mm。當前72頁，總共102頁。篩板篩板用以控制粉碎物料的粒度。篩板上有許多篩孔，篩孔直徑根據產品粒度來確定。細粉碎機的篩孔多為圓形，粗粉碎機的篩孔多為長條形。篩板表面與錘刀頂端間隙對產品粒度有影響。當前73頁，總共102頁。（2）錘式粉碎機的生產能力對于圓篩設一個圓篩孔排出的產品容量V0（m3）（m3）式中D0——篩孔直徑，m；d——產品粒度，m；μ——排料的不均勻系數，一般取0.7當前74頁，總共102頁。

若轉子上有k排錘刀，轉子轉速為n（r／min），篩孔總數為Z個，則每小時排出的產品量為：

（m3/h）當前75頁，總共102頁。

如果知道粉碎產品的松散體積質量γ，便可求出以質量表示的產量：（t／h）

式中Q—以質量表示的每小時產量，t/h；V—以體積表示的每小時產量，m3/h；γ—產品的松散體積質量，t/m3。當前76頁，總共102頁。

對于長方形孔篩：每個孔排出的產品容量V0（m3）：

（m3）式中L1——篩孔的長度，m；c——篩孔的寬度，m。長方形孔每小時排出的產品量為：

（m3/h）（t/h）

當前77頁，總共102頁。

錘式粉碎機的生產能力可用下面的經驗公式進行估算：

式中D1——轉子的工作直徑（指錘刀末端的直徑），m；L——轉子的軸向長度，m；P——粉碎產品的密度，kg／m3；κ——系數，對大米、瓜干、大麥等取80～100，對煤塊可取120～150。（kg/h）當前78頁，總共102頁。（3）功率消耗N錘式粉碎機的功率一般按經驗公式估算：（kW/h）式中D1——轉子的工作直徑，m；L——轉子的軸向長度，m；n——轉子的轉數，r／min；κ——系數，與原料的性質及粉碎度有關。約為0.1～0.2，當粉碎比大時，κ可取大值。為節(jié)省動力，應盡可能使用小直徑的轉子。當前79頁，總共102頁。（4）雙轉子錘式粉碎機當前80頁，總共102頁。2．輥式粉碎機（對輥粉碎機）輥式粉碎機廣泛用于顆粒狀物料的中碎和細碎作業(yè)中。優(yōu)點是結構簡單、維修容易、調節(jié)方便，產品過粉碎少。缺點是粉碎比小，生產能力小，輥子磨損不勻。常用的輥式粉碎機有兩輥式、四輥式、五輥式和六輥式等。當前81頁，總共102頁。（1）輥式粉碎機的構造原理兩輥式粉碎機是由2個直徑相同的鋼輥相向轉動，把放在鋼輥間的物料夾住嚙入兩輥之間，物料受到擠壓力而被壓碎。兩輥之間的最小間隙即排料口寬度。輥式粉碎機的壓輥是破碎機的主要部件，是由硬度可達HRc60左右的白口鐵的鑄鐵或鑄鋼制成。輥筒表面有光面和齒形面兩種。當前82頁，總共102頁。兩輥式破碎機示意圖

當前83頁，總共102頁。

兩輥的圓周速度一般在2.5～6m/s之間。當要求產品較細時，可以提高輥筒表面的圓周速度，達8～10（m/s）；輥距和進料量根據原料的溶解度和水分大小來調節(jié)。有許多粉碎機，將兩個輥子的轉速安排成有一定的轉速差，一般可達2.5：1，或者是兩只輥子的表面線速度具有5%~30%的速差。當前84頁，總共102頁。雙輥粉碎機當前85頁，總共102頁。（2）輥式粉碎機生產能力及動力消耗計算

①生產能力計算：輥式粉碎機的理論生產能力可按下式計算：（kg/h）式中D1——壓輥直徑，m；b——兩輥間距，m；L——軋輥長度，m；n——輥子轉速，r/min；ρ——被粉碎物料的視密度（容重），kg／m3；φ——松散系數，對大麥芽可取φ=0.5～0.7，φ值與物料的性質及操作均勻度有關。當前86頁，總共102頁。②功率估算輥式粉碎機功率消耗可按下列經驗公式估算：a:（kW）式中κ——系數，取κ=100~110；d——被粉碎粒子腹徑，cm；ω——軋輥轉速，r/min；G——粉碎機的生產能力，t/h。根據實踐，一般每小時粉碎1000kg的生產量功率消耗約為2kw。當前87頁，總共102頁。

b：也可按下式估算：N=（0.8～1.06）κLv（kw）式中κ——系數（κ=0.6D1/D2+0.15）；D1、D2——是進料與卸料粒度；L——軋輥長度，m；v——軋輥的圓周速度，m/s。通常取v=2.5～5（m/s）當前88頁，總共102頁。（3）多輥粉碎機四輥式粉碎機

l.入料斗2.下料輥3.輥子4.篩選裝置當前89頁，總共102頁。六輥式粉碎機結構流程示意圖

1.入料斗2.下料輥3.下料斗4.輥子5.篩選裝置6.偏心振子

當前90頁，總共102頁。五輥式粉碎機結構流程示意圖

1.入料斗2.下料輥3.輥子4.篩選裝置

當前91頁，總共102頁。3．圓盤鋼磨（盤磨機）1.物料輸入2.動磨盤（旋轉磨盤）3.靜磨盤4.粉粒輸出

當前92頁，總共102頁。4.MF－260型鋼片式磨