食品机械学试验指导

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,食品机械学试验指导,食品科学专业,1,实验一、筛子性能实验（2学时）,一、目的,1、验证筛子理论公式，了解平面筛的工作原理。,2、测定筛子的结构参数和运动参数对筛面上物体运动特征的影响。,2,实验一、筛子性能实验（2学时）,二、原理,筛面上物体的运动状态取决于筛子的结构参数和曲柄连杆机构的运动参数。其加速度比 和筛子结构尺寸与物料的运动状态有如下关系。,即 时物料下滑。,即 时物料上滑。,即 时物料被抛起。,其中，r-曲柄半径，-曲柄回转角速度，g-重力加速度，-筛面倾角，,-物料与筛面间的摩擦角。,3,实验一、筛子性能实验（2学时）,三、设备,筛子性能试验台，转速表，测角器，500mm钢板尺，活动扳手，蚕豆或玉米若干粒。,设备的调节：,1、曲柄转速的调节：调节无级变速器达到所需要的转速。,2、筛面倾角的调节：调节弧形板上的固定螺钉的位置。,4,实验一、筛子性能实验（2学时）,四、内容,1、测量结构参数：将曲柄回转半径r、筛面倾角、物料与筛面间的摩擦角计入表1。,2、物料在筛面上相对静止：将物料放在筛面上，启动电机，调节转速使物料相对筛面没有滑移为止。将曲柄转速计入表1。,4、物料沿筛面上下滑动，以下滑为主：在上述实验的基础上，继续提高转速，使物料有明显的上下滑动现象，且向下滑动大于向上滑动。将曲柄转速计入表1。,5、物料在筛面上跳起：在上述实验的基础上，继续提高转速，使大部分物料跳离筛面时，将曲柄转速计入表1。,5,实验一、筛子性能实验（2学时）,五、思考题,1、试分析筛子工作参数是怎样影响筛上物的运动特征的？单独采用改变筛面倾角的办法能否实现实验中物料的各种运动特征。,2、比较实验结果与理论计算值的误差，并分析其原因。,6,表1 筛子性能实验数据记录表,实验一、筛子性能实验（2学时）,7,实验二、粉碎机结构及性能实验（2学时）,一、实验目的,1.学习超微粉碎机及粗粉碎机的结构及工作原理。,2.通过实验测定超微粉碎机的粉碎粒度与风机转动频率之间的关系。,8,实验二、粉碎机结构及性能实验（2学时）,二、实验原理,1、粒度：颗粒的大小成为粒度，表示固体粉碎程度的代表性尺寸。,2、粉碎级别,根据粉碎的粒度大小，可以将粉碎分成以下几种级别：,粗破碎物料被破碎到200100mm；,中破碎物料被破碎到7020mm；细破碎物料被破碎到105mm，,粗粉碎物料被粉碎到50.7mm，微粉碎（细粉碎）物料被粉碎到100m以下；超微粉碎物料被粉碎到1025m。,下表为我国通常使用的筛网目数与粒径(m)对照表。,9,实验二、粉碎机结构及性能实验（2学时）,表2 目数粒度对照表,10,实验二、粉碎机结构及性能实验（2学时）,三、实验设备,1、超微粉碎机械 HMB-701S超微粉碎机,结构：研轮、进料斗、机盖、进料调整阀、研轮调整杆、出料口（出料控制阀）、连接管、风机、风机出口接旋风集料器、通气布袋袋、粉末出口（接布袋）、旋风集料器进口、风机电机。,2、粗粉碎机械 ：中草药粉碎机,11,实验二、粉碎机结构及性能实验（2学时）,四、实验内容,1.观察两种粉碎机结构，绘制出结构简图。,2.先用中草药粉碎机对干燥的中草药进行初步粉碎，粒度要在40目以上。将初粉碎的物料放入超微粉碎机内进行超微粉碎。,3.测定超微粉碎机械的风机频率与粉碎粒度之间的关系。采用显微镜测定粉碎粒度。,12,实验二、粉碎机结构及性能实验（2学时）,五、实验步骤,微粉碎机：,（1）在旋风集料器上出口处接上通气布袋，检查布袋上端是否密闭，并将布袋与旋风集料器连接处用橡皮圈套紧。,（2）在粉末出口处接上出料袋（透明塑料袋或布袋），用以收集成品，用带子或橡胶圈套紧。,（3）开动机器空转试车，一般情况下可以将变频器线设定到50Hz（常规电源频率），如果已知最佳转速，可以直接调整至最佳转速。然后由进料斗将粉碎原料倒入，初次进了约1升左右，再调整研轮调整杆扳手，调整至合理研磨位置，并锁紧研轮调整杆锁紧装置。,（4）变频器的调整：与主机、风机匹配的变频器已经在出厂前设定了上下限，频率高则转速快，低则反之。主机的高转速一般适用于大比重物料，低转速适合小比重物料；风机的高转速适合较大的产量并且较低的粉末细度，低转速则反之。调整方法参阅变频器使用手册。,13,实验二、粉碎机结构及性能实验（2学时）,（5）开始研磨时，请将出料口关闭，减少出气量，以防粗料被排出料袋。另一个办法是调整变频其使用较低的转速。此后正常投料即可实现连续生产。,（6）结束工作时，首先请松开研轮调整杆锁紧装置，然后旋松研轮调整杆直至及其无障碍空转后，再关闭电源开关。,（7）清理机器时，向外拉动残渣出口手柄，打开残渣出口，将剩余物料清出。,（8）细度的调整：细度的调整可以通过两方面实现，一是通过变频器来改变风机转速影星空气流量，空气流量大则粉末细度低，流量小则细度高，另一个就是调整出料口控制阀，原理同上。,14,实验二、粉碎机结构及性能实验（2学时）,六、注意,1、超微粉碎机，所以所投的物料必须经过预粉碎，一般要求达到40目以上的细度，更高的投料细度会有效提高产量以及成品细度。,2、所投入的物料必须是充分干燥的，物料含水量的增加会增大粉碎难度及粉碎常量。,3、在主机内物料将要研磨完毕需要加料时，一般情况会出现及其声音变大的情况，另外从投料斗观察物料跳动情况也可以判断是否需要加料。一般加料一次可以加入0.51升，少量多次的加料方式对提升成品品质以及加快研磨速度都很有好处。,4、进料调整阀作用是调整粉碎的进料速度，利用负压进料方式，将阀门全部打开时进料很慢，将阀门关闭后则进料很快，通常本阀门均呈半关闭使用，如遇小而圆（易滚动）的物料就将阀门全部打开，以防进料太多。,15,实验二、粉碎机结构及性能实验（2学时）,5、风机变频器上限设定为60Hz，一般情况下不必达到此限度，尽在实验极大比重的物料可能用到，风量过大对粉碎细度的均匀性可能产生不良影响，而且对风机电机的负荷很大。,6、通气布袋如被粉末塞满时就无法正常排气，会因此降低生产量，因此在使用中可以经常拍打布袋，一保证正常排气。,7、粉碎机盖子在使用时必须把圆形螺丝栓紧，以防粉尘外扬。,8、研轮横杆中心轴请每十日加一点机油增加润滑，促进使用性能。,16,实验三、板框式过滤机性能实验（2学时）,一、目的,1、熟悉板框式过滤机的结构、工作原理和操作方法。,2、了解恒压过滤方程式中过滤常数K，qe及e的测定方法。,17,实验三、板框式过滤机性能实验（2学时）,二、原理,板框式过滤机的过滤过程是液体通过固定床层的流动过程。过滤的快慢与固体床层的厚度、空隙率、可压缩性和孔道中滤液的流速、粘度以及滤饼两侧的压差等密切相关。通过一系列不失真的假设和推导，可得到恒压条件下的过滤方程式：,或,（1）,（2）,18,实验三、板框式过滤机性能实验（2学时）,式中：V-,时间的滤液量m,3,；V,e,-过滤介质的当量滤液量m,3,，它是形成相当于过滤介质阻力的一层滤饼的滤液量；A-过滤面积m,2,；K-过滤常数m,2,/s；,-得到滤液V所需的时间s；,e,-当量过滤时间s，即得到滤液V,e,所需要的时间；q-单位过滤面积的滤液量m；q,e,-单位过滤面积的滤液量m。,过滤常数K，qe，e只能通过实验获得。,19,实验三、板框式过滤机性能实验（2学时）,当=0时，q=0，则公式（2）变为,（3）,将公式（2）对q求导得,（4）,若将,看作因变量，q看作自变量，公式（4）为一个,直线方程，其斜率为2/K，截距为 。,20,实验三、板框式过滤机性能实验（2学时）,在用实验方法测定过滤常数时，可用 代替,，则得,（5）,因此，只要在某一恒压下进行过滤操作，测取一系列的,和,值，并在直角坐标上以,为纵坐标，以q为横坐标作图，,即可得一直线，令其斜率等于2/K ，截距等于 ，从而可求,出K和qe。然后将K和qe代入公式（3）即可求出e。,21,实验三、板框式过滤机性能实验（2学时）,三、装置,本实验由配浆桶、贮浆罐、板框式过滤机、计量桶以及空气机的等组成实验装置。,用固体MgCO3粉末和水在配浆桶中配制成一定浓度的浆料，放入贮浆罐。同时搅拌，使浆料不致沉淀，并利用压缩空气的压力，将料浆送入板框式过滤机进行过滤，滤液流入计量桶。,22,实验三、板框式过滤机性能实验（2学时）,四、步骤,1、取MgCO3固体粉末若干千克，用清水在配浆桶中配制成35%（重量）的料浆，并将其放入贮浆罐中。,2、关闭进浆阀和贮浆罐上的排气阀，启动搅拌器进行搅拌，使浆料不致沉淀。,3、松开过滤机头部的压紧螺旋，拉开滤板，在滤框两边覆盖好滤布。注意孔道是否对准，滤布是否贴紧。装好后用压紧螺旋浆板框压紧。,4、启动空压机，调节空气过滤减压阀，使其压强与选定压强一致。,23,实验三、板框式过滤机性能实验（2学时）,5、关闭洗水阀，打开滤液出口阀，再打开进浆阀，开始进行过滤操作，同时读取过滤桶上液位计读数，从此，每当计量桶中液面升高1020mm，记录一次时间，用两只秒表交替计时。,6、当滤渣全部充满滤框后，即滤液流量很小时（或压力表读数开始上升时），说明恒压过滤过程已完毕，关闭进浆阀，停止过滤。记下滤浆浓度、温度等数据，并松开压紧螺旋，取出滤饼，洗涤滤布。,7、实验结束后，停止过滤，立即用压缩空气把贮浆罐内剩余的浆料沉淀，堵塞管道、阀门等。,24,实验三、板框式过滤机性能实验（2学时）,五、思考题,1、过滤开始时，为什么滤液经常是混浊的？,2、在恒压过滤中，初始阶段为什么不采用恒压过滤操作？,3、如果滤液的黏度比较大，你考虑用什么方法提高过滤效率？,4、当操作压强增加一倍，其K值是否也增加一倍？要得到同样的过滤量时，其过滤时间是否缩短一倍？,25,m,3,/m,2,s,表1实验记录与数据整理表,预定的过滤压力 Pa 滤浆浓度,滤浆温度, 过滤面积 m,2,增量,累计,sm,2,/m,3,q,m,3,/m,2,过滤时间s,滤液量ml,序号,26,实验四、搅拌均质机械结构及操作（2学时）,一、实验目的,1、熟悉各种搅拌器的结构、工作原理及操作,2、熟悉均质机和胶体磨的结构，工作原理和操作。,27,实验四、搅拌均质机械结构及操作（2学时）,二、实验原理,1、混合机理,两种或两种以上不同组分构成的混合物在混合机或者料罐内，在外力作用下进行混合，从开始时的局部混合达到整体的均匀混合状态，在某个时刻达到动态平衡，之后，混合均匀度不会再提高，而分离和混合则反复交替他进行着。,2、混合方式,整个混合过程存在着三种混合方式：,对流混合 ：由于混合机工作部件表面对物料的相对运动，所有粒子在混合机内从一处向另一处作相对流动，位置发生转移，产生整体的流动称为对流混合。,扩散混合 ：对于不同组分如固体与液体，液体与气体，液体与液体组分等，在混合过程中，以分子扩散形式向四周作无规律运动，从而增加了两个组分间的接触面积达到均匀分布状态，称为扩散混合。,剪切混合：由于物料群体中的粒子相互间形成剪切面的滑移和冲撞作用，引起局部混合，称为剪切混合。,28,实验四、搅拌均质机械结构及操作（2学时）,三、实验设备,1、搅拌机用于较低黏度的液态物料；,2、捏和机用于高黏度稠浆料和黏弹性物料的；,3、均质机和胶体磨用于乳浊液（如牛奶和豆奶等）或悬浮液（如果汁等）。对乳浊液、悬浮液进行边破碎边混合的过程叫均质。,均质机主要部件：柱塞泵、均质阀（2个）,29,实验四、搅拌均质机械结构及操作（2学时）,四、实验内容,1、学习两种搅拌器的结构，工作特点及操作方法。,2、学习和面机结构，工作原理和操作方法。,3、学习均质机、胶体磨的结构，工作原理及操作方法。,30,实验五、干燥设备的结构及操作（2学时）,一、实验目的,1、掌握喷雾干燥机设备的结构、工作过程及特点。,2、掌握隧道式干燥机、箱式干燥机、真空冷冻干燥机、隧道式热风干燥机、真空远红外干燥机结构及工作特点。,31,实验五、干燥设备的结构及操作（2学时）,二、实验原理,1、干燥过程,当物料受热干燥时，相继发生以下两个过程：热量从周围环境传递至物料表面使其表面水分蒸发，称为表面汽化；同时物料内部水分传递到物料表面，称为内部扩散。物料中的水分干燥时先通过内部扩散达到物料表面，然后通过表面汽化被周围环境带走，从而除去物料中部分水分。干燥过程中水分的内部扩散和外部表面汽化是同时进行的，在不同阶段其速率不同，而整个干燥过程由两个过程中较慢的一个阶段控制。,32,实验五、干燥设备的结构及操作（2学时）,2、喷雾干燥,（1）原理：干燥室顶部引入热风，同时料液被送到室顶部，然后经过雾化器雾化成细小的雾滴，由于雾滴群具有极大的表面积，与热空气接触后，短时间内物料水分被蒸发称为干制品，从干燥室底部卸料装置排出。热风吸收水蒸气后温度降低，,（2）主要结构,原料液供给系统、空气加热系统、干燥系统、气固分离系统及控制系统。,供料系统：贮料槽、供料槽、过滤器及泵等部分。,空气加热系统：过滤器、加热器及风机等。,气固分离系统：旋风分离器。,干燥系统：雾化器、干燥室等。,雾化器-使料液分裂成雾滴。,干燥室是料液与空气进行传热传质的重要场所。,33,实验五、干燥设备的结构及操作（2学时）,3、真空冷冻干燥机,（1）原理：将含水物料先进行冻结，然后在高真空的环境下，使已冻结的食品物料的水分不经过冰的融化直接从冰态升华为水蒸气，从而使食品干燥的方法。,（2）干燥过程的三个阶段：预冻阶段、升华干燥阶段和解析干燥阶段。,（3）装置的基本构成：制冷系统、加热系统、干燥系统和控制系统。,34,实验五、干燥设备的结构及操作（2学时）,三、实验内容,1、学习喷雾干燥机、真空冷冻干燥机的操作步骤及注意事项。,2、了解各种设备主要工作部件及结构特点。,35,