超微粉碎上课用.ppt
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1、第一章 食品粉碎、造粒新技术,微粉碎与超微粉碎冷冻粉碎微胶囊造粒技术,粉碎操作在食品工业中的意义:,减小粒度,加快溶解速度或提高混合均匀度,或重新赋形以改进食品的口感。增加表面积、减小体型,以加快干燥脱水速度。控制多种物料相近的粒度,防止各种物料混合后再产生自动分级的离析现象。选择性粉碎使原料颗粒内的成分进行分离。,1、粉碎:利用机械或流体动力的方法克服固体内部凝聚力使之破碎的单元操作。,第一节 粉碎理论,一、基本概念,2、粒度 物料颗粒的大小称为粒度。对于球形原料来说,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。,3、粉碎级别 根据被粉碎物料和成品粒度的
2、大小,粉碎可分为:粗粉碎:原料粒度401500mm,成品粒度550mm;中粉碎:原料粒度10100mm,成品粒度510mm;微粉碎:原料粒度510mm,成品粒度100m以下;超微粉碎:原料粒度0.55mm,成品粒度1025m以下;,4、粉碎比(度):粉碎前后的粒度比。粉碎比:330;超微粉碎比:3001000 对于一定性质的物料来说,粉碎比是确定作业程度、选择设备类型和尺寸的主要根据之一。,5、粉碎规则 基本原则:只需粉碎到所需的粉碎程度,而不作过度粉碎。具体粉碎规则如下:(1)对粉碎物料只需粉碎到需要的或适合于下一工序加工的粉碎比,达到此程度后,立即使物料离开粉碎机;(2)粉碎操作前后都要过
3、筛,凡是能通过所需大小筛孔的物料,就不使它再通过粉碎机粉碎,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,应采取分级粉碎;(4)粉碎过程尽可能单纯,不应合并其它操作。,6、粉碎操作的方法(1)按照粉碎设备有无筛网及分粒循环系统:开路粉碎 自由粉碎 滞塞进料粉碎 闭路粉碎(2)按照粉碎时物料的状态:干法粉碎 湿法粉碎 低温粉碎,二、粉碎理论1、粉碎力的种类与形式 物料粉碎时所受到的作用力包括挤压力、冲击力和剪切力(摩擦力)三种。根据施力种类与方式的不同,物料粉碎的基本方式包括压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等形式。,(5),(1)(2)(3)(4),图1-1 粉碎的基本方法(
4、1)压碎(2)劈碎(3)折断(4)磨碎(5)冲击破碎,2、物料的力学性质(1)硬度 物料硬度有硬与软之分。硬度越高表明物料抵抗弹性变形的能力越大。(2)强度 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越大。(3)脆性 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 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。,3、物料在粉碎过程中的变化(1)粉碎至少需要两方面的能量:一是裂解发生前的变形能;二是裂解发生后出现新表面所需的表面能。(2)作用力没有超过物料的弹性极限,物料就被迫变形或受到应力;当作用
5、力超过弹性权限时,颗粒就会被粉碎。(3)当粉碎发生时力的作用点就转移,释放出的应力能量一部分供给了新产生的表面,超过的部分表现为热。(4)最有效的磨碎机只利用了不到1的能量去粉碎颗粒和产生新表面。其余的能量则消耗于以下几个方面:未破碎颗粒的弹性变形;物料在粉碎室内的来回运转;颗粒之间的摩擦;颗粒和粉碎机之间的摩擦;发热;振动的噪音;传动机件和电动机的无效能耗。,三、粒度分布的测定,1、筛选法2、显微镜法3、沉降法4、激光粒度测定法,第二节 超微粉碎和微粉碎,一、超微粉碎的特点,速度快可低温粉碎粒径细且分布均匀节省原料,提高利用率减少污染,干法(超)微粉碎的种类:根据产生粉碎力的原理不同,干法超
6、微粉碎可分为气流式、高频振动式、旋转球(棒)磨式、转辊式、锤击式和自磨式六大类,其中后五类又统称机械式。各种不同类型的超微粉碎,又包括若干种不同形式的具体设备。,二、超微粉碎的原理,通过对物料的冲击、碰撞、剪切、研磨等手段,施于冲击力、剪切力或几种力的复合作用,达到超细粉碎的目的。其工艺过程有一次粉碎和二次粉碎。,一次粉碎:是在一台设备上同时完成粉碎、筛选、分离、再粉碎的过程。,二次粉碎:是先对物料进行粗粉碎,然后再采用超细粉碎机完成超细粉碎加工。其工艺流程大致为:原料筛选清洗干燥粗粉碎超细粉碎风选分级超细粉体。,三、超微粉碎的方法,气流式,以压缩空气或过热蒸汽,通过喷嘴产生的超音速高湍流气作
7、为颗粒的载体,颗粒与颗粒之间或颗粒与固定板之间发生冲击性挤压、磨擦和剪切等作用从而达到粉碎的目的。,AB10型气流粉碎机,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5m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 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微粉碎有利;(5)易实现多单元联合操作,可利用热压缩气体同时进行粉碎和干燥处理,在粉碎同时能进行物料混合并可喷入所需的包裹溶液对粉碎颗粒进行包囊处
8、理;(6)易实现无菌操作,卫生条件好。,三、超微粉碎的方法,借助与运动的研磨介质(磨介)所产生的冲击,以及非冲击式的弯折挤压和剪切等作用力,达到物料颗粒粉碎的过程。磨介式粉碎过程主要为研磨和摩擦,即挤压和剪切。其效果取决于磨介的大小、形状、配比、运动方式、物料的填充率、物料的粉碎力等特性。,球磨机,搅拌磨,振动磨,高频振动式,(1)磨介材料与形状 研磨介质有钢球、钢棒、氧化铝球和不锈钢珠等,可根据物料性质和成品粒度要求选择磨介材料与形状。为提高粉碎效率,应尽量先用大直径的磨介。一般说来,磨介尺寸越小,则粉碎成品的粒度也越小。,(2)磨介的充填率 振动磨磨介的充填率一般在6080范围内,物料充填
9、率在100130之间。物料充填率与粉碎率(以单位时间内的比表面的增加来表示)之间的关系如图。当物料充填率高则粉碎率下降,但振动磨筒体内新生总表面积与粉碎率(纵坐标)和物料充填率(横坐标)的乘积成正比。物料充填率增加时,单位时间内新生的总表面在一定范围内仍是增加的。,图1-6 振动磨物料充填率与粉碎率的大致关系,旋转球(棒)磨式1、基本原理 利用水平回转筒体中的球或棒状研磨介质,后者由于受到离心力的影响产生了冲击和摩擦等作用力,达到对物料颗粒粉碎的目的。它与前述高频振动式超微粉碎引发研磨介质产生作用力方式上存在差异。,2、球(棒)磨机的优点(1)结构简单、设备可靠,易磨损的零构件的检查更换比较方
10、便;(2)粉碎效果好,粉碎比大(可达到300以上),粉碎物最小平均粒度可达到2040m以下,而且可迅速准确地加以调整粉碎物进度;(3)应用范围广,适应性强,能处理多种物料并符合工业化大规模生产需求;(4)能与其它单元操作相结合;(5)干湿法处理均可。,3、球(棒)磨机的缺点(1)粉碎周期长、效率低且单位产量的能耗大;(2)研磨介质易磨损破碎,筒体也易被磨损;(3)操作时噪音大,伴有强烈振动;(4)湿法粉碎时不适合于粘稠浆料的处理,(5)粉碎物粒度较振动磨的大,通常在40100m左右,因此更常用于微粉碎场合。,四、超微粉碎的应用,通过对纤维的微粒化,能明显改善纤维食品的口感和吸收性,从而使食物资
11、源得到了充分的利用,而且丰富了食品的营养。动物骨、壳、皮等通过超微粉碎后得到的微粉属有机钙,比无机钙容易被人体吸收、利用。蟹壳、虾壳、蛆、蛹等的超微粉末可用作保鲜剂、持水剂、抗氧化剂等,改性后还有许多其他功能特性。,改善食品品质,改变传统工艺,降低生产成本 软饮料加工:茶粉、植物蛋白饮料等 巧克力生产:巧克力配料的精磨 中药生产:促进药材成分的溶出,提高药效 水产品深加工和水产饲料生产,食品资源的利用,一)超微或微粉碎技术在巧克力生产上的应用 1、巧克力的组成成分 连续相:油脂;分散相:糖、可可 大部分可可、糖、乳等物质粒度在2030m之间。,2、巧克力配料的粒度 细腻滑润的口感:配料的平均粒
12、度在25m左右,粒径在1520m;当平均粒度40m时,就可明显感到粗糙感,这样巧克力的品质就明显变差。,3、巧克力的生产流程:可可豆发酵和干燥处理清理焙炒 簸筛初粉碎(初磨)混合配料精磨(超微粉碎)精炼调温浇模振模硬化脱模包装成品,4、可可豆的研磨 可可豆肉是一种很难磨细的物质,豆肉大小不等,磨细一般分阶段进行。第一阶段:可先将可可豆肉单独磨成初浆料,称为初粉碎,或称初磨,浆料颗粒的粒度一般在50120m之间;第二阶段:初磨产品与其它配料混合,再次研磨至巧克力所需要的精细程度,此过程称为精磨(超微粉碎)。,5、影响巧克力细腻度的因素(1)精磨方式 精磨方式主要是指精磨设备类型和操作程序。精磨设
13、备的性能效率直接影响精磨过程的总效果。效率高的精磨设备一般都兼有以下特点:设备的材质应达到很高的硬度和耐磨性、较高的转速、较高的加工精密度和配备自动控制系统等。目前常用的设备是五辊和三辊精磨机。精磨的操作程序:调节摩擦间距、调节物料粘度、调节物料喂给量、控制操作温度、控制物料卸料量和控制物料细度等。,(2)精磨程度 对设备而言,产品的细度与单位时间内获得的数量之间存在着相对平衡的关系。在精磨过程中,准确控制物料的精磨程度意味着在单位时间内能取得最高数量的优质产品,精磨程度不足或过度都会影响这一平衡关系的建立。,在巧克力整个生产过程中,初磨和精磨均属于粉碎操作。精磨时间通常持续1622h。此外,
14、精炼时间持续2472h。,二、超微粉碎技术在功能性食品基料生产上的应用 1、功能性食品 就是强调其成分对人体能充分显示身体防御功能、调节生理节律、预防疾病和促进康复等有关功能的工业化食品。2、功能性食品基料 功能性食品中真正起作用的成分称为生理活性成分,富含这些成分的物质即称为功能性食品基料(或称生理活性物质)。,具有生物活性的基料有:,膳食纤维、真菌多糖、功能性甜味料、多不饱和脂肪酸酯、复合脂质、脂肪替代品、维生素、微量活性元素、活性肽、活性蛋白质、乳酸菌等十多大类。,3、超微粉碎在膳食纤维生产上的应用(1)膳食纤维的生理功能:预防便秘、结肠癌、肠憩室、痔疮和下肢静脉曲张;降低血清胆固醇,预
15、防由冠动脉硬化引起的心脏病;改善末梢神经组织对胰岛素的感受性,能调节糖尿病人的血糖水平;是一种无能量填充料,能防治肥胖症;膳食纤维的缺乏或不足还与某些疾病的发病率与发病程度有很大的关系。,(2)以蔗渣为原料生产膳食纤维的生产工艺流程 蔗渣清理粗粉碎浸泡漂洗异味脱除二次漂洗漂白脱色脱水干燥微粉碎功能活化超微粉碎,清理 可使用的清理手段包括筛选、风选和磁选等;粗粉碎 清理后的原料用粉碎机进行粗粉碎,粗碎蔗渣粒径控制在12mm以内,不可太细以利于后道处理的顺利进行;浸泡漂洗的目的在于软化蔗渣纤维,洗去残留在蔗渣上的可溶性糖分,浸泡时要不时搅拌,以利于残留糖分的溶出;,异味脱除 蔗渣带有明显的异味,异
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