食品加工新技术 食品超微粉碎技术.docx

第一章 食品超威粉碎技术粉碎操作的主要作用：1、 迎合某些消费和生产的需要如面粉以粉末形式使用；巧克力生产时需将各种配料 粉碎到足够小的细度，才能使物料混合均匀，以保证产品品质2、 增加物料的表面积，以利加工如喷雾干燥前，需将物料充分粉碎3、 功能性食品生产的需要各种功能性配料的用量非常小，只有充分粉碎，才能混合 均匀如硒是微量活性物质，用量很小，如果混合不均，还会导致严重副作用的产生第一节粉碎理论一、有关粉碎的基本概念1、粉碎：粉碎是用机械力的方法来克服固体物料内部凝聚力，使之破碎的单元操作厂〉破碎：将大块物料分裂成小块物料的操作粉碎 1L＞磨碎或研磨：将小块物料分裂成细粉的操作2、粒度：物料颗粒的大小 3、粉碎操作的种类（按细度分）① 粗粉碎：原料粒度在4 0〜1 5 0 0 mm范围内，成品粒度若5〜5 0 mm② 中粉碎： 10〜10 0 ， 5〜10 mm③ 微粉碎： 5〜10 ， 10 0um以下④ 超威粉碎：原料粒度0. 5〜5 mm，成品粒度10〜25um以下4、粉碎的方法（按物料所处介质分）（1） 干法粉碎：原料直接粉碎，而不是悬浮于载体液流中进行粉碎① 开路粉碎：物料经粉碎后而被直接卸出，不经筛分。

② 自由粉碎：物料经筛分后，将较粗的物料进行粉碎③ 滞塞进料粉碎：在粉碎机出口插入筛网，以限制物料的卸出，以使物料粉碎得更细④ 闭路粉碎：将粉碎出来的物料经过筛分，分出过粗的物料重新回入粉碎机进行粉碎2） 湿法粉碎：将原料悬浮于载体液流中进行粉碎此法可避免粉尘飞扬，减少浪费5、粉碎的基本方法（根据物料受力的种类分）：(1) 压碎：物料置于两个粉碎面之间，施加压力后，物料因压应力达到其抗压强度极 限而被粉碎2) 劈碎：用一个平面和一个带尖棱的工作表面挤压物料时，物料沿压力作用线的方 向劈裂这是由于劈裂平面上的拉应力达到或超过物料拉伸强度极限3) 折裂：被粉碎的物料相当于承受集中载荷的两支点或多支点梁，当物料内的弯曲 应力达到物料的弯曲强度极限时而被折断4) 磨碎：物料与运动的表面之间受一定的压力和剪切力的作用，当剪切力达到物料 的剪切强度时，物料就被粉碎5) 冲击破碎：物料在瞬间受到外来的冲击力而粉碎，该法最适于脆性物料的粉碎6、粉碎度(粉碎比)：粉碎前后的粒度比二、粉碎理论(一) 粉碎力的种类挤压力、冲击力、剪切力(磨擦力)(二) 物料的力学性质(根据物料应变与应力、极限应力的关系)1、 硬度一它是根据物料弹性模量的大小来划分的性质。

有硬和软之分硬度越高， 表明物料抵抗弹性变形的能力越大2、 强度一一它是根据物料弹性极限应力的大小来划分的性质有强与弱之分强的材 料抵抗塑变的能力大3、脆性一一它是根据物料塑变区域长短来划分的性质有脆性和可塑性之分4、韧性一一它是一种抵抗物料裂缝扩展能力的特性韧性越大，则裂缝末端的应力集 中就越容易得到缓解三) 物料在粉碎时的变化1、 物料受到各种粉碎力的作用一＞产生相应的应变、变形内能积蓄一＞变形能超过 临界值时，物料发生裂解2、 能量的利用情况用于粉碎和产生新表面而能量不到1%,其余能量则消耗在其它方面：(1) 未破碎的颗粒的弹性变形；(2) 物料的来回运转；(3) 颗粒之间的磨擦；(4) 颗粒和粉碎机之间的磨擦；(5) 发热；(6) 振动的噪音；(7) 机械和电机的无效消耗表1 1粉碎能籍的会析能耗类祉f/kW占总能耗的百分数，机轴承' 旨轮等机桩山坤的振欠能荒K.:茧垃时间凸陶醉产品岩走把焕2226⑶单位时问内筒体辐射彼焦3C1电矛叶1可内气源带正技嫁31.:苴气时同新牛衣面的衣可能0. 6⑹其它损耗:耆命的摩擦%密弁温升做热或.1振幼、水会携担及其*总 升1:10-第二节干法超威粉碎和微粉碎I—＞气流式_、种类 1」＞机械式：高频振动式、旋转球（棒）磨式、转辊式、锤（盘）击式、 自磨式二、基本原理液1-3 干法超锹帏择或说骨碎的主婆类型囊别基本原理翼烈设备埠顼1汽施式利用/咨通过压力啧驱的哽射产生剧烈的4 击、碰撞和摩殖等杵财方窸现对物料的盼碎环感嘘酎式、圆盘曾、期酸式，魅音迷式和好抡式气直勃碎机高蚊柴动.式翊s费碎祖球或捧矩薜介作高操源帮产生辩击、库接 和％切等作:用为丈魂.侦物料的竭辟间it式和连续式振询渣旋转球■:磨式果株粉碎成微粉碎利招球或棒形磨帝作水平工我时产生冲击却 摩株等作,TI.巾芙现对物料的粉碎琢磨机、桦启机、管喜机和球律磨机转琨式利用膺粮的旋特产生摩攥、济压知岬切等作用；」帅许物拇品辄式盘磨机、淖管格式瓠事机、辗磨机和精磨机潭“史）击忒科用高速兢牲的怪义产生冲防、摩操却菊切鲁 作也山粉猝物科健击点和盘由式糖尊机很费碎利用物阕旬的相互作用产生忡击就摩擦力将障物取剧目膳机■码■唐机和半自居机（一）气流式超威粉碎1、基本原理利用空气、蒸汽或其它气体通过一定压力的喷嘴喷射产生高度的湍（tuan）流和能 量转换流，物料颗粒在这高能气流作用下悬浮输送着，相互之间发生剧烈的冲击、碰撞 和磨擦作用，加上高速喷射气流对颗粒的剪切冲击作用，使得物料颗粒间得到充足的研 磨而粉碎成超威粒子，同时进行均匀混合。

由于欲粉碎的物料大多熔点较低或者不耐热， 故通常同时使用空气被压缩的空气在粉碎室中膨胀，产生的冷却效应与粉碎时产生的 热效应相互抵消排料及内将射Lu 1-2 环暗■吨y期代-汽，流带｝砰机示惹期2、气流式超威粉碎的特点（1） 粉碎比大，成品颗粒平均粒径在5微米以下2） 粉碎设备结构紧凑、磨损小且维修容易，但动力消耗大3） 在粉碎中设置一定的分级作用，粗粒由于受到离心力的作用不会混到细粒成品中， 保证了成品粒度的均匀一致4） 压缩空气或过热空气膨胀时会吸收很多能量产生致冷作用，造成较低的温度，所 以对热敏性物料的超威粉碎有利5） 易实现多单元联合操作，如利用热空气同时进行干燥6） 卫生条件好，易实现无菌操作二）高频振动式超威粉碎1、高频振动式超威粉碎的原理利用球形或棒形研磨介质作高频振动时产生的冲击、磨擦、剪切等作用力，来实现 超威粉碎，并同时起到混合分散作用所用设备为振动磨^7~^7■―7^~-•# * a图］-5逐雄式捉励墙的外形绪构不套田1-KI* £—■憎件 J—■性弹篱 i.-±* 5—2、高频振动式超威粉碎的特点(1) 研磨效率高P 17(2) 成品粒径小，粒径在2 — 3微米以下(3) 可实现连续化生产，并可采用完全封闭式操作，以改善操作环境(4) 外形尺寸比球磨机小，占地较少、操作方便、维修容易(5) 可用于干法和湿法粉碎中。

6) 但振动噪音大，需使用隔音或消音设备三) 旋转球(棒)磨式超威粉碎或微粉碎(四) 转辊式微粉碎或超威粉碎(五) 锥击式和盘击式微粉碎第三节 湿法超威粉碎球磨机和振动磨等设备，既可用于干法粉碎，也可用于湿法粉碎，但搅拌磨、胶体 磨和均质机等，是湿法粉碎的专用设备一、搅拌磨搅拌磨的基本原理是：在离心机高速旋转产生的离心力作用下，研磨介质和液体浆 料颗粒冲向容器内壁，产生强烈的剪切、磨擦、冲击和挤压等作用力(主要是剪切力)， 使浆料颗粒得以粉碎图1-20密闭型M单辅■拌蘑序J构示常图'蒿：＜—构匕,\.・叫.：-推书仙4-•；•：、版侦曲 ' :擦暮此，：-兆节，-｝：营、羊浒.hl：晋，…打M： □专::一 “•'••，、M三询奇，寸械写目lJ-Lp..：r：f.|. ■；为顺适11冒H-•寄褂承，•.二号 ”一;「.，,^ 广一，1.虫'■■-二单出世a « 澳.*偶立功二、双锥磨1、 双锥磨的结构特点双锥磨是一种新型高能量密度的超威粉碎设备，它利用两个锥形容器的间隙构成一 个研磨区，内锥体为转子，外锥体为定子在转子和定子之间用研磨介质填充，，研磨 介质为玻璃珠、陶磁珠和钢珠等研介直经通常为0.5〜3.0mm，转子与定子之研磨间距 （缝隙）为6〜8mm，与研磨介质直经相适应。

介质直经大，则间距也大通常锥形研磨 区可以得到渐进的研磨效果，供研磨的能量从进料口至出料口逐渐增加，因为随着被研 磨物料细度的增加，必须使其获得更高的能量才能进一步磨细2、 双锥磨的特点能量密度高，研磨容器小，因此成品的细度高、生产量大；结构紧凑，操作密闭，适于研磨含有机溶剂的物料；无空气加入，研磨时不会起泡;适于研磨低沸点下溶解的物料和热敏性物料图1-19 双锥磨的结构示意图三、胶体磨和均质机（一）胶体磨1、胶体磨的工作原理工作构件由一个固定的磨子（定子）和一个高速旋转的磨体（转子）所组成两磨 体之间有一个可以调节的微细间隙当物料通过这个间隙时，由于转子的高速旋转，使 附着于转子面上的物料速度增大，而附着于定子面上的物料速度为零这样，产生了急 剧的速度梯度，从而使物料受到强烈的剪切、磨擦和湍流骚扰，产生了超威粉碎作用匀1对 卧式〔左】和立式（右）技体淳％构示意图进柄曰Z—转雨件 卜-岗定件4 一工作面三一出料口销囊装置7--^节郅8—皮蓉堡2、胶体磨的特点粉碎时间短、颗粒细（可达1微米以下），同时兼有混合、搅拌、分散和乳化作用;效率高，为球磨机和辊磨机的2倍以上；间隙可调，细度可控；结构简单、操作方便、占地小。

二）均质机1、均质机的工作原理与胶体磨的工作原理相似，当高压物料在阀盘与阀座间流过时，产生了急剧的速度 梯度，速度以缝隙的中心为最大，而附着于阀盘与阀座上的物料流速为零急剧的速度 梯度产生强烈的剪切力，使液滴或颗粒发生变形和破裂以达到微粒化的目的1图i-n均质阀示意图1—料口 2—阀座3—拦板环4一弹簧S一调节阀柄W一阀盘T—出料口 8—■第一级阀9—第二级牌四、超声波乳化器1、超声波的发生图1-33 （上）是一种普通的机械式超声波乳化装置，它有一边缘为楔形的簧片置于 喷嘴的前方，液体被泵送经喷嘴成为液体，冲击簧片前缘使簧片振动簧片以其自然频 率引起共振，并将超声波传送给液体声波强度虽不大，但足以使簧片附近的液体内部 产生空化作用，从而达到乳化目的图起点波乳化器1一进料液2一矩形缝隙3一簧片4一夹持装置5—底座6一可调质嘴体7一喷嘴8—共鸣钟9一出料液2、乳化原理超声波是频率大于16kHz的声波当它遇到障碍时，会对障碍物起着迅速交替的压缩 和膨胀作用在膨胀的半个周期内，物料受到张力，物料中存在的任何气泡将膨胀；而 在压缩的半个周期内，此气泡将被压缩当压力的变化很大而气泡又很小时，压缩的气 泡就急速崩溃，对周围产生巨大的复杂应力，这种现象称作“空蚀”作用，可释放出相 当的能量。

空蚀作用也可发生在没有气体存在的物料中，但物料中存在溶解氧或气泡， 可促进这种现象的发生第四节 超威粉碎或微粉碎的应用一、超威粉碎技术在巧克力生产中的应用1、 细度是影响口感的重要因素尽管配方可影响巧克力的口感，但配料的平均粒度在2 5微米左右，且其中大部分 颗粒直经在15〜20微米之间时，吃起来才有很好的细腻滑润的感觉2、 巧克力的生产工艺可可豆——＞清理（发酵、成熟、工。