第一章 食品超微粉碎技术

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调味粉、代乳粉。
5、进行选择性粉碎,使原料颗粒内的成分 进行分离
玉米脱胚、小麦制粉
二、基本概念 ⑴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。 ┌>破碎:将大块物料分裂成小块物料 粉碎 └> 磨碎或研磨:将小块物料分裂成细粉 的操作 ⑵粒度:物料颗粒的大小
⑶粉碎度(粉碎比):粉碎前后的粒度比
3.气流式超微粉碎机的类型
(1)环形喷射式气流粉碎机 (2)圆盘式气流粉碎机 (3)对喷式气流粉碎机 (4)超音速式气流粉碎机 (5)叶轮式气流粉碎机
环形喷射式气流粉碎机
对喷式气流粉碎机
三、分级设备
在食品加工中,为了保证产品的规格和 质量;降低加工过程中原料的损耗率,提 高原料的利用率,降低产品的成本;提高 劳动生产效率,改善工作环境;促进生产 的连续化和自动化。通常将经过粉碎的物 料,要进行进一步的分级。
i 1
2 2
颗粒在液体中的沉降状态示意图
沉降法方法的优缺点
优点
• 测量重量分布 • 代表性强 • 经典理论, 不 同 厂 家 仪器结果对比性好 • 价格比激光衍射法便 宜
缺点
• 对于小粒子测试速度 慢, 重复性差 • 非球型粒子误差大 • 不适应于混合物料 • 动态范围比激光衍射 法窄
(三)显微镜法
五、干法粉碎的方法
• (1)开路粉碎 • 无振动筛等附属分粒设备,最简单。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。由于有的粗粒很快通过粉碎机,而有 的细粒在机内停留时间很长,故产品的粒度分布很 宽。 • (2)自由粉碎 • 粉碎过程中已达到粉碎粒度要求的粉末能及 时排出,而不影响粗粒的继续粉碎的操作。 • 自由粉碎法中,物料在作用区的停留时间很短 ,当与开路粉碎结合时,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。
卧式胶体磨结构
立式胶体磨结构
二、均质机
1. 工作原理 均质机的工作部件是均质阀,与胶体 磨相似,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,而附于阀盘和阀座上的物料 流速为零。由于急剧的速度梯度产生强烈 的剪力,使液滴或颗粒发生变形和破裂以 达到微粒化的目的。
• (3)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。 • (4)闭路粉碎 • 从粉碎机出来的物料流先经分粒系统,分出过 粗的料粒后重新回入粉碎机。在这种情况下,粉碎 机的工作只是针对颗粒较大的,物料的停留时间短 ,所以动力消耗可以降低。 • 分粒方法根据送料的形式而定,如采用重力法 加料或机械螺旋送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。
(二)沉降法
• 沉降法主要是指通过颗粒在液体中沉降速 度来测量粒度分布,可用在1~200um粒度 范围内。沉降法又分为重力沉降和离心沉 降两种方法。 • 重力沉降法是在专用的重力沉降粒度测定 仪上进行,当测得颗粒沉降至一定高度H所 需的时间t后,就可计算出沉降速度,依据 Stokes公式可求出颗粒直径d, 并得出粒度 分布曲线。
自然重力状态下的d~t的函数( Stokes ) 1
180 H 2 d 0 gt
离心力状态下的d~t函数
180 lnx2 x1 d 2 0 t
n
1 2
log I 0 log I i K kdi Ni d
显微镜法是测定粒度分布最直观的方法 ,采用定向径方法测量。其分析下限由透 镜的分辨能力所决定。光学显微镜 0.25—250μ m,电子显微镜0.001—5μ m。
四、粉碎原则
• (1)对被粉碎物料只需粉碎到需要的或适于下一工 序加工的粉碎比,到达此程度后,应立即使物料离 开粉碎机,避免过度粉碎。 • (2)在粉碎操作的前后都要过筛,凡能通过所需大 小筛孔的物料,就不使它再经过粉碎机粉碎,以免 引起过度粉碎,降低粉碎机的生产能力。 • (3)当所需粉碎比较大时,应分成几个步骤进行粉 碎,实验证明当粉碎比在4左右时,操作效率最高。 • (4)粉碎操作过程尽可能单一,不应添加其他操作 。
均质阀结构图
高压均质机
均质前后乳中脂肪球的变化
均质机
三、超声波乳化
• 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,这种现象称为“空 蚀”作用,可释出相当的能量。空蚀作用也可 能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。
一、胶体磨 1.工作原理:工作构件由一个固定的磨体(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小间隙。当物料通 过这个间隙时,由于转子的高速旋转,使附着于 转子上面的物料速度最大,而附着于定子面的物 料速度为零。这样产生急剧的速度梯度,从而使 物料受到强烈的剪切、摩擦和湍流骚扰,产生了 超微粉碎作用。 http://www.tudou.com/programs/view/QUeTvMYtb YI/
28 30 32 35 40 42 45
600 550 500 425 380 355 325
筛孔网目数与粒径关系换算表
网目数 100 115 130 粒径um 网目数 150 325 125 500 113 600 粒径um 45 25 23
140
180 200 230 240 250 300
109
• 投影径:颗粒以最大稳定性置于一平面上,由此按 其投影的大小定义的粒径 • 筛分径:当颗粒通过粗筛网并停留在细筛网上时, 粗细筛孔的算术或几何平均值。 • 球当量直径:亦称球相当径。
球当量直径
体积直径dV:亦称等体积(球)相当径, 是指与颗粒等相同体积的球的直径; 面积直径dS:亦称等表面积(球)相当径, 是指与颗粒等表面积的球的直径; 面积体积直径dSV:亦称等比表面积(球) 相当径,是指与颗粒等比表面积的球的直径; Stokes直径dst:亦称为沉降速度相当径或牛 顿径,指与颗粒具有相同密度且在同样介质中 具有相同自由沉降速度(层流区)的直径;
(4)目数:物理上定义为物料的粒度或粗细 度,一般定义是指筛网在1英寸线段内的孔 数即定义为目数。
筛孔网目数与粒径关系换算表
网目数 2 3 4 粒径um 网目数 8000 18 6700 20 4750 24 粒径um 800 830 700
5 6 7 8 10 12 16
4000 3350 2800 2360 1700 1400 1000
80 75 62 61 58 48
800
1000 1340 2000 5000 8000 10000
18
13 10 6.5 2.6 1.6 1.3
三、食品粉碎的方式
物料粉碎时所受到的作用力:挤压力、冲击力和 剪切力(摩擦力) 。根据施力种类与方式的不同。物料 粉碎的基本方法包括挤压、弯曲折断、剪切、撞击和 研磨等形式。
四、常用的食品分级设备
常用的食品分级设备
五、分级系统
在实际生产中通常将分级设备与空气压缩机、除 水除油装置、收集器、除尘装置等连接为一个完整的 分级系统。
分级系统
分级wk.baidu.com统
分级系统
六、其他干法超微粉碎方法
• 高频振动式超微粉碎 • 转辊式超微粉碎 • 锤击式和盘击式微粉碎
第二节 湿法超微粉碎
1、在筛析进行中,要避免或尽量 减少微小颗粒的飞扬。 2、过筛后,要检查筛孔中是否夹 有颗粒,若夹有颗粒,应将颗粒轻 轻刷下,放入该筛盘一并称量
套筛
筛析的优缺点
优点 • 统计量大, 代表性强 • 便宜 • 重量分布 缺点 • 下限50微米 • 人为因素影响大 • 重复性差 • 非规则形状粒子误差 • 速度慢
第一章
食品超微粉碎技术
张 怡
粉碎
干法超微粉碎和微粉碎
主 要 内 容
湿法超微粉碎
粒度的分布与测定
超微粉碎或微粉碎的应用
前 言
一、粉碎技术在食品工业中的意义、目的
1、生活的需要 面粉、调味品、咖啡 2、减小体积、增加表面积、加快干燥速度
果蔬干燥、玉米湿加工
3、满足某些功能性食品生产的需要 硒 4、控制多种物料有相近的粒度,防止各种 粉料混合后再产生自动分级的离析现象
2.气流式超微粉碎的特点
(1)粉碎比大,粉碎颗粒成品的平均粒径在5um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)在粉碎过程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,这保证 了成品粒度的均匀一致;
(4)压缩空气(或过热蒸汽)膨胀时会吸收很多 热量产生致冷作用造成较低的温度,所以对热敏 性物料的超微粉碎有利; (5)易实现多单元的联合操作,例如可利用热压 缩空气同时进行粉碎和干燥处理,在粉碎同时还 能对两种配合比例相差很远的物料进行很好的混 合,此外在粉碎的同时可喷入所需的包埋溶液对 粉碎颗粒进行包囊处理; (6)易实现无菌操作,卫生条件良好。
2.胶体磨的特点
(1)可在极短的时间内实现对悬浮液中的固形物进 行超微粉碎,同时兼有混合、搅拌、分散和乳化 的作用,成品粒径可达1um; (2)效率和产量高,大约比球磨机和辊磨机的效率 高出两倍以上; (3)可通过调节两磨体间隙(最小达1um以下)达 到控制成品粒径的目的; (4)结构简单,操作方便,占地面积小。但是由于 定子和转子磨体间隙极小,因此加工精度较高。
第一节 干法超微粉碎和微粉碎
一、超微粉碎技术

一般是指将物料颗粒粉碎至粒径在30µm以
下的粉碎技术。
• 超微粉碎技术通常又可分为微米级(1~100μm)
、亚微米级粉碎(0.1~1μm)、纳米级粉碎( 0.001~0.1μm,即1~100nm),在天然动植物 资源开发中应用的超微粉碎技术一般达到微米级 粉碎。
二、气流式超微粉碎 1. 基本原理:利用空气、蒸汽或其他气体通过 一定压力的喷嘴喷射产生高度的湍流和能量转换 流,物料颗粒在这高能气流的作用下悬浮输送着, 相互之间产生剧烈冲击、碰撞和摩擦作用,加上 高速喷射气流对颗粒的剪切冲击作用,使得物料 颗粒间得到充分的研磨而粉碎成超微粒子,同时 进行均匀混合。
投影径
Ferret 径
二、粒度分布的测定
粒度分布:指各种粒度的颗粒在总系统中所 占的比例(可以是数量,也可以是质量),也即 将粉体(颗粒群)以一定的粒度范围按大小顺序
分为若干级(粒级),各级别粒子占颗粒群总量
的百分数。
(一)筛析法 筛析法是利用机械力摇动样品使之通过 一系列一级比一级小的筛,并称量每个筛 上保留的样品重量。 用筛析法分析粉碎物粒度分布时,其运 动形式、筛分时间和载荷都应该标准化。 筛分操作完成后,应检查各级的重量总和 与取样量的差值,不应超过1%~2%,否则 需重新取样分析。 一般认为筛析法的分析下限是50um, 用微目筛的话下限可以扩大到10um。
在均 质中, 牛乳被 强制通 过一个 窄缝, 在此脂 肪球破 裂。
2. 均质机特点
均质机主要由均质阀和高压泵两部分 组成,高压泵多采用三柱塞往复泵。 均质机适于处理粘度较低的制品(低于 0.2Pa· s),而胶体磨适用于处理粘度较高的 制品(大于1.0Pa· s)。 对粘度介于上述范围之间的物料两者 均可使用,但均质机可得到更细的乳化分 散性。
第三节 粒度的分布与测定
一、粒度
粒度就是粉碎物颗粒大小的尺度。对球形颗 粒来说粒度就是颗粒的直径。对于非球形颗粒来 说,则
以表面积为基准的名义 定义粒度ds,是指外表 总面积等于该颗粒表面 积的球体直径。设 颗粒表面积为S,则 ds S

规则颗粒
规则颗粒粒度的表征
不规则颗粒的粒度
• 三轴径:在一水平面上,将一颗粒以最大稳定度放 置于每边与其相切的长方体中,用该长方体的长度 l、宽度b、高度h定义的粒度平均值。
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