一、擦皮机

鲜姜高效脱皮对提高姜制品质量，降低生产成本，具有重要意义。鲜姜等块根、块茎类香辛料的外皮在加工成成品之前，大多需要除去表皮。由于原料的种类不同，皮层与果肉结合的牢固程度不同，生产的产品不同，对原料的去皮要求也不同。去皮的基本要求是去皮完全、彻底，原料损耗少。目前香辛料加工中常用的去皮方法有化学去皮和机械去皮。

（一）化学去皮

化学去皮又称碱液去皮，即将原料在一定温度的碱液中处理适当的时间，果皮即被腐蚀，取出后，立即用清水冲冼或搓擦，外皮即脱落，并洗去碱液。

（二）机械去皮

机械去皮应用较广，既有简易的手工去皮又有特种去皮机。按去皮原理不同，可分为机械切削去皮、机械磨削去皮和机械摩擦去皮。

（1）机械切削去皮：采用锋利的刀片削除表面皮层。去皮速度较快，但不完全，且原料损失较多，一般需用手工加以修整，难以实现完全机械作业，适用于果大、皮薄、肉质较硬的香辛料原料。

（2）机械磨削去皮：利用覆有磨料的工作面除去表面皮层。可高速作业，易于实现完全机械操作，所得碎皮细小，便于用水或气流清除，但去皮后表面较粗糙，适用于质地坚硬、皮薄、外形整齐的原料。

（3）机械摩擦去皮：利用摩擦因数大、接触面积大的工作构件而产生的摩擦作用使表皮发生撕裂破坏而被去除。所得产品表面质量好，碎皮尺寸大，去皮死角少，但作用强度差，适用于果大、皮薄、皮下组织松散的原料。

离心擦皮机是一种小型间歇式去皮机械。依靠旋转的工作构件驱动原料旋转，使得物料在离心力的作用下，在机器内上下翻滚并与机器构件产生摩擦，从而使物料的皮层被擦离。用擦皮机去皮对物料的组织有较大的损伤，而且其表面粗糙不光滑，一般适用于加工生产切片或制酱的原料。常用擦皮机处理生姜等块根类香辛料原料。

擦皮机（图5-4）由工作圆筒5、旋转圆盘4、加料斗6、卸料口11、排污口13及传动装置等部分组成。工作圆筒内表面是粗糙的，圆盘表面呈波纹状，波纹角α=20°～30°，二者大多采用金刚砂粘结表面，均为擦皮工作表面。圆盘波纹状表面除兼有擦皮功能外，主要用来抛起物料，当物料从加料斗落到旋转圆盘波纹状表面时，因离心力作用被抛至圆筒壁，与筒壁粗糙表面摩擦而达到去皮的目的。擦皮工作时，水通过喷嘴送入圆筒内部，卸料口的闸门由把手锁紧，擦下的皮用水从排污口排去；已去皮的生姜靠离心力的作用从打开闸门的卸料口自动排出。

为了保证正常的工作效果，这种擦皮机在工作时，不仅要求物料能够被完全抛起，在擦皮室内呈翻滚状态，不断改变与工作构件间的位置关系和方向关系，便于各块物料的不同部位的表面被均匀擦皮，并且要保证物料能被抛至筒壁。因此，必须保持足够高的圆盘转速，同时，擦皮室内物料不得填充过多，一般选用物料的充满系数为0.50～0.65，依此进行生产率的计算。

图5-4　脱皮机原理图

1—机座　2—齿轮　3—轴　4—圆盘　5—圆筒　6—加料斗　7—喷嘴8—加油孔　9—齿轮　10—电机　11—卸料口　12—把手　13—排污口

二、切片机

切割机械是香辛料加工中最为常见的作业机械之一，它通过对加工物料进行机械剪切，从而得到所需要的形状和尺寸的产品，如片、条、丁、块、泥（糜）等形态，可应用于加工工艺的不同程序。

在进行切割时，在切割平面内的切割方向上，刀片与物料之间必须保持一定的相对运动，才能完成切入直至切断。切割器是直接完成切割作业的部件，是切割机械的核心。切割器的类型及结构直接影响着切割机械的功能及整体性能。切割器一般可按切割方式和结构形式划分。

（一）按切割方式

按切割方式，切割器分为有支撑切割器和无支撑切割器2种。

1.有支撑切割器

即在切割点附近有支撑面，切割物料起阻止物料沿刀片刃口运动方向移动的作用。这种切割器在结构上表现为由动刀和定刀（或另一动刀）构成切割幅。为保证整齐稳定的切割断面质量，要求动刀与定刀之间在切割点处的刀片间隙尽可能小且均匀一致。这种切割器所需刀片切割速度较低，碎段尺寸均匀、稳定，动力消耗少，多用于切片、段、丝等要求形状及尺寸稳定一致的场合。

2.无支撑切割器

指物料在被切割时，由物料自身的惯性和变形力阻止其沿切割方向移动。这种切割器仅包含有一个（组）动刀，而无定刀（或另一动刀）。所需刀片切割速度高，碎段尺寸不均匀，动力消耗多，多用于碎块、浆、糜等形状及尺寸一致性要求不高的场合。

（二）按结构形式分

按结构形式，切割器分为盘刀式、滚刀式和组合刀式3种。

1.盘刀式切割器

动刀刃口工作时所形成的轨迹近似为圆盘形，即刃口所在平（曲）面近似垂直回转轴线，所得到的产品断面为平面，是应用广泛的一种切割器。这种切割器便于布置，切割性能好，易于切制出几何形状规则的片状、块状产品。切制出产品的尺寸（如切片的厚度）：当物料喂入进给方向与动刀主轴方向垂直时，取决于相邻刀片的间距；当物料喂入进给方向与动刀主轴方向平行时，取决于相邻2次切割过程中物料进给量。

2.滚刀式切割器

动刀刃口工作时所形成的轨迹近似为圆柱面，即刃口所在平（曲）面近似平行回转轴线，所切出的断面呈圆柱面。在一些对产品形状要求不严格的场合，为便于收集切制出的产品，切割刀片固定在机壳上，而物料移动。滚刀式切割器的刀片主要有直刃口、螺旋刃口。

在实际生产中使用的刀片形状多种多样，常见的类型如图5-5所示。刀片形状的选用取决于被切割物料的种类、几何形状、物理特性、成品的形状及质量要求。切割坚硬和脆性物料时，常采用带锯齿的圆盘刀，图5-5（a），其两侧都有磨刃斜面；切割塑性和非纤维性的物料时，一般采用光滑刃口的圆盘刀，图5-5（b）；圆锥形切刀的刚度好，切割面积大，图5-5（c），常用来切割脆性物料；梳齿刀刃口呈梳形，两个缺口间有一定的距离，图5-5（f），切下的产品呈长条状，常将前后两个刀片的缺口交错配量，可得到方断面长条产品；波浪形鱼鳞刃口刀，图5-5（g）切下的产品断面为半圆形，切割过程无撕碎现象。

图5-5　切割器刀片结构形式

（a）锯齿刃口圆盘刀；（b）光滑刃口圆盘刀；（c）光滑刃口锥形刀；（d）凸刃口刀；（e）直刃口刀；（f）梳齿刃口刀；（g）鱼鳞刃口刀；（h）锯齿刀；（i）三角形刃口刀；（j）凸刃刀；（k）凹刃刀；（l）光刃螺旋刀

切片机械是指那些通过对物料的切割获得厚度均匀一致的片状产品的机械。为了获得预定的厚度，切片机械需要通过喂入机构沿切片的厚度方向进行稳定的定量进给，然后由切割器完成定位切割。在切片作业中，有些不需要按物料的特定方向进行切片，有些则需要按指定的方向进行切片。

通用型离心式切片机（图5-6）主要由圆锥形机壳6、回转叶轮1和安装在机壳内壁的定刀片3组成，其机壳及回转叶轮的轴线与水平面垂直，属于立式结构。原料经圆锥形喂料斗进入切片室内，受到高速旋转的回转叶轮的驱动而绕机壳内壁转动，在离心力和叶片驱赶的作用下压紧于机壳内壁，遇到伸入到内侧的定刀片后，即被切成与刀片结构形状及刀片间隙相应的片状，通过缝隙排出。回转叶轮的叶片一般呈后倾结构，使得物料在离心力和叶片压力共同作用下贴紧在机壳内壁上，避免仅依赖离心力而要求叶轮外缘线速度过高引起的产品折断。

刃口沿机壳母线平行方向或相交布置，固定于筒壁上，并伸入到机壳内壁内侧，属于滚刀式切割器。刀片间隙即为刃口与机壳内壁在半径方向上的距离，决定着切片的厚度，该间隙可通过调节刀片刃口的伸入量进行调整。刃口形状规格因切片形状需要而异，一般可切出平片、波纹片、V形丝等。这种切片机的结构简单，生产能力较大，具有良好的通用性。切割时的滑切作用不明显，切割阻力大，物料受到较大的挤压作用，故适用于有一定刚度、能够保持稳定形状的块状物料。

图5-6　离心式切片机

1—回转叶轮　2—叶片　3—定刀片　4—刀座　5—物料　6—机壳

三、原料的粉碎设备

粉碎是制取香辛料粉或以香辛料为原料提取精油、油树脂等时常用的操作步骤。粉碎是用机械力的方法克服固体物料内部凝聚力达到使之破碎的单元操作。习惯上有时将大块物料分裂成小块物料的操作称为破碎；将小块物料分裂成细粉的操作称为磨碎或研磨，两者又统称粉碎。(www.daowen.com)

物料颗粒的大小称为粒度，它是粉碎程度的代表性尺寸。对于球形颗粒来说，其粒度即为直径。对于非球形颗粒，则有以面积、体积或质量为基准的各种名义粒度表示法。

根据被粉碎物料和成品粒度的大小，粉碎可分为粗粉碎、中粉碎、微粉碎和超微粉碎4种。a.粗粉碎原料粒度在40～1500 mm范围内，成品颗粒粒度5～50 mm。b.中粉碎原料粒度5～50 mm，成品粒度0.1～5 mm。c.微粉碎（细粉碎）原料粒度2～5 mm，成品粒度0.1 mm左右。d.超微粉碎（超细粉碎）原料粒度更小，成品粒度在10～25μm。

粉碎前后的粒度比称为粉碎比或粉碎度，主要指粉碎前后的粒度变化，同时间接反映出粉碎设备的作业情况。一般粉碎设备的粉碎比为3～30，但超微粉碎设备可远远超出这个范围，达到300～1000。对于一定性质的物料来说，粉碎比是确定粉碎作业程度、选择设备类型和尺寸的主要根据之一。

对于大块物料粉碎成细粉的粉碎操作，如通过一次粉碎完成则粉碎比太大、设备利用率低，故通常分成若干级，每级完成一定的粉碎比。这时可用总粉碎比来表示，它是物料经几道粉碎步骤后各道粉碎比的总和。

粉碎操作有好几种方法，每种方法有其特定的适用场合。这些方法包括开路粉碎、自由粉碎、滞塞进料粉碎和闭路粉碎4种。a.开路粉碎是粉碎设备操作中最简单的一种，它不用振动筛等附属分粒设备，故设备投资费用低。物料加入粉碎机中经过粉碎作用区后即作为产品卸出，粗粒不作再循环。由于粗粒很快通过粉碎机，而细粒在机内停留时间较长，故产品的粒度分布很宽，能量利用不充分。b.自由粉碎，物料在作用区的停留时间很短，当与开路磨碎结合时，让物料借重力落入作用区，限制了细粒不必要的粉碎，因而减少了过细粉末的形成。此法在动力消耗方面较经济，但由于有些大颗粒迅速通过粉碎区，导致粉碎物的粒度分布较宽。c.滞塞进料粉碎，在粉碎机出口处插入筛网，以限制物料的卸出。对于给定的进料速率，物料滞塞于粉碎区直至粉碎成能通过筛孔的大小为止。因为停留时间可能过长，使得细粒受到过度粉碎，且功率消耗大。滞塞进料法常用于需要微粉碎或超微粉碎的场合，一台设备操作可获得很大的粉碎比。d.闭路粉碎，从粉碎机出来的物料流先经分粒系统，分出过粗的料粒后重新送入粉碎机。在这种情况下，粉碎机的工作只是针对颗粒较大的物料，物料的停留时间短，所以可以降低动力消耗。所采用的分检方法根据送料的形式而定，如采用重力法加料或机械螺旋进料时，常用振动筛作为分粒设备，当用水力或气力输送时则常用旋风分离器。

在香辛料粉碎操作中，上述方法为干法，所谓干法是指当进行粉碎作业时物料的含水量不超过4%。另外还有湿法，湿法是将原料悬浮于载体液流（常用水）中进行粉碎，湿法粉碎时的物料含水量超过50%，此法可克服粉尘飞扬问题，并可采用淘析、沉降或离心分离等水力分级方法分离出所需的产品。在香辛料加工上，粉碎经常作为浸出的预备操作，使组分易于溶出，故颇适于湿式粉碎法。湿法操作一般消耗能量较干法操作的大，同时设备的磨损也较严重。但湿法比干法易获得更微细的粉碎物，故在超微粉碎中应用广泛。

（一）冲击式粉碎机

冲击式粉碎机主要有2种类型，即锤片式粉碎机和齿爪式粉碎机。它们是以锤片或齿爪在高速回转运动时产生的冲击力来粉碎物料的。

1.锤片式粉碎机

大多香辛料属硬脆性原料，适于用锤片式粉碎机进行粉碎操作。锤式粉碎机的结构示意如图5-7所示，在机壳内镶有锯齿型冲击板。主轴上有钢质圆盘（或方盘），盘上装有许多可拆换的锤刀，锤刀可以自由摆动。锤刀下方装有筛网。工作原理是：当圆盘随主轴高速（一般为800～2500 r/min）旋转时，锤刀借离心力的作用而张开，并将从上方料斗中加入的物料击碎，物料在悬空的状态下就可被锤的冲击力所破碎，然后物料被抛至冲击板上，再次被粉碎，此外物料在机内还受到挤压和研磨的作用。被粉碎的物料通过机壳下方的筛网孔排出。若锤刀遇到过硬物块，则可以摆动让开，而不致损坏机器。

图5-7　锤片式粉碎机的工作原理

1—加料斗　2—螺旋加料器　3—转盘　4—锤头　5—衬板　6—外壳　7—筛板

筛网有不同规格，它对产品的颗粒、大小及粉碎机的生产能力有很大的影响，一般锤式粉碎机筛孔直径为1.5 mm，中心距为2.5～3.5 mm。为避免物料堵塞筛孔，物料含水量不应超过15%。锤刀与筛网的径向间隙是可以调节的，一般为5～10 mm。

常用的锤刀有矩形、带角矩形和斧形。矩形锤刀的尺寸通常为40 mm×（125～180）mm×（6～7）mm。锤刀末端的圆周速度一般为25～55 m/s。速度越高，产品颗粒就越小，锤刀头部的打击面磨损很快，所以多采用高碳钢或锰钢材料。当锤刀一角被磨损后，可以调换使用。应严格准确对称安装锤刀，保证主轴具有动平衡的性能，以免产生附加的惯性力损伤机器。

锤式粉碎机的优点是结构简单、紧凑，能粉碎各种不同性质的物料，粉碎度大，生产能力高，运转可靠。其缺点是机械磨损比较大。

2.爪式粉碎机

爪式粉碎机由进料斗、动齿盘转子、定齿盘、包角为360°的环形筛网及出粉管等组成。定齿盘上有两圈定齿，齿的断面呈扁矩形；动齿盘上有3圈齿，其横截面是圆形或扁矩形。工作时，动齿盘上的齿在定齿盘齿的圆形轨迹线间运动。当物料沿喂料斗轴向喂入时，受到动、定齿和筛片的冲击、碰撞、摩擦及挤压作用而被粉碎，同时受到动齿盘高速旋转形成的风压，以及扁齿与筛网的挤压作用，使符合成品粒度的粉粒体通过筛网排出机外。动齿的线速度为80～85 m/s，动、定齿间隙为3.5 mm左右。该机特点是结构简单、生产率较高、耗能较低，但通用性差，噪声较大，常用于饲料粉碎等操作。图5-8所示为齿爪式粉碎机结构示意图。

图5-8　齿爪式粉碎机

1—喂料口　2—进料调节板　3—进料口　4—机盖　5—定齿盘　6—筛网7—出粉口　8—主轴　9—带轮轴　10—动齿盘　11—机壳

（二）涡轮粉碎机

涡轮粉碎机，由刀片组成的粉碎转子支承在左右端盖的轴承座上作高速旋转，使固体物料颗粒在内腔的齿形衬板与刀片之间受到挤压、撕裂、碰撞、剪切等多种作用，从而达到粉碎目的；同时转子两端的大、小叶轮高速旋转，在进口和出口间通过腔体形式涡流效应，使被粉碎颗粒顺畅地进口（间隙大）到出口（间隙小），实现粉碎并细化。为限止腔内温度过高，提高粉碎效率，防止颗粒粘腔、粘刀，某些型号在腔体表面设计有水夹套强迫水冷，使腔内温度控制在较低限度。涡轮粉碎机适用粉碎各种塑料、无机矿物、中药材、谷物、香辛料等物料，粉碎后的细度可达200目。

（三）气流粉碎机

利用物料的自磨作用，用压缩空气、蒸汽或其他气体通过一定压力的喷嘴喷射产生高速的湍流和能量转换流，物料颗粒在其作用下悬浮输送，相互发生剧烈的冲击、碰撞和摩擦，加上高速气流对颗粒的剪切作用，使物料得以充分的研磨而粉碎。适用于热敏材料的超微粉碎，可实现无菌操作、卫生条件好。

气流粉碎机又可分为立式环形喷射气流粉碎机、对冲式气流粉碎机、超音速喷射式粉碎机。

1.立式环形喷射气流粉碎机

立式环形喷射气流粉碎机由供料装置、料斗、压缩空气或热蒸汽入口、喷嘴、立式环形粉碎室、分级器和粉碎物出口等构成。工作过程为从喷嘴喷出的压缩空气将喂入物料加速，致使物料相互撞击、摩擦等而达到粉碎。

2.对冲式气流粉碎机

对冲式气流粉碎机主要由冲击室、分级室、喷嘴、喷管等构成。工作过程为两喷嘴同时相向向冲击室喷射高压气流，物料受到其中一气流的加速，同时受到另一高速气流的阻止，犹如冲击在粉碎板上而破碎。

3.超音速喷射式粉碎机

超音速喷射式粉碎机包括立式环形粉碎室、分级器和供料装置等。工作过程为物料从喂料口投入后，受到2.5马赫（气流速度与音速的比值）以上的超音速气流的强烈冲击，使物料颗粒相互间发生剧烈的碰撞作用，可达到1μm的超微细粒度。粉碎机上设有粒度分级机构，微粒排出后，粗粒返回机内继续粉碎，直至达到所需粒度为止。

气流粉碎机的主要特点如下：能使粉粒体的粒度达到5μm以下；粗细粉粒可自动分级，且产品粒度分布较窄；可粉碎低熔点和热敏性物料；产品不易受金属或其他粉碎介质的污染；可以实现联合作业；可在无菌条件下操作；结构紧凑，构造简单。

（四）搅拌磨

搅拌磨主要由研磨容器、分散器、搅拌轴、分离器、输料泵等组成。搅拌磨的工作原理为：在分散器高速旋转产生的离心力作用下，研磨介质和液体浆颗粒冲向容器内壁，产生强烈的剪切力、摩擦力、冲击力和挤压力等作用力，使浆料颗粒粉碎。研磨介质多为玻璃珠、钢珠、氧化铝珠、氧化钴珠等。

（五）冷冻粉碎机

有些物料在常温下具有热塑性或者非常强韧，粉碎起来非常困难。冷冻粉碎机可将物料冷冻，使物料成为脆性材料再粉碎。粉碎原理是利用一般物料具有低温脆化的特性，用液氮或液化天然气等冷媒对物料实施冷冻后的深冷粉碎方式。

低温粉碎工艺按冷却方式分为：浸渍法、喷淋法、气化冷媒与物料接触法。

按操作过程可分为：a.物料经冷媒处理，使其温度降低到脆化温度以下，随即送入常温状态粉碎机中粉碎。b.将物料投入内部保持低温的粉碎机中粉碎。c.物料经冷媒深冷后，送入粉碎机内保持适当低温进行粉碎。