食品超微粉碎技術(shù)

1、第一章 食品超微粉碎技術(shù) 粉碎操作的主要作用：、迎合某些消費和生產(chǎn)的需要。如面粉以粉末形式使用；巧克力生產(chǎn)時需將各種配料粉碎到足夠小的細度，才能使物料混合均勻，以保證產(chǎn)品品質(zhì)。、增加物料的表面積，以利加工。如噴霧干燥前，需將物料充分粉碎。、功能性食品生產(chǎn)的需要。各種功能性配料的用量非常小，只有充分粉碎，才能混合均勻。如硒是微量活性物質(zhì)，用量很小，如果混合不均，還會導(dǎo)致嚴重副作用的產(chǎn)生。第一節(jié) 粉碎理論一、有關(guān)粉碎的基本概念、粉碎：粉碎是用機械力的方法來克服固體物料內(nèi)部凝聚力，使之破碎的單元操作。 破碎：將大塊物料分裂成小塊物料的操作粉碎 磨碎或研磨：將小塊物料分裂成細粉的操作、粒度：物料顆粒的

2、大小、粉碎操作的種類（按細度分）粗粉碎：原料粒度在范圍內(nèi)，成品粒度若中粉碎： ， 微粉碎： ， 以下超微粉碎：原料粒度.，成品粒度以下。、粉碎的方法（按物料所處介質(zhì)分）（）干法粉碎：原料直接粉碎，而不是懸浮于載體液流中進行粉碎。開路粉碎：物料經(jīng)粉碎后而被直接卸出，不經(jīng)篩分。自由粉碎：物料經(jīng)篩分后，將較粗的物料進行粉碎。滯塞進料粉碎：在粉碎機出口插入篩網(wǎng)，以限制物料的卸出，以使物料粉碎得更細。閉路粉碎：將粉碎出來的物料經(jīng)過篩分，分出過粗的物料重新回入粉碎機進行粉碎。（）濕法粉碎：將原料懸浮于載體液流中進行粉碎。此法可避免粉塵飛揚，減少浪費。、粉碎的基本方法（根據(jù)物料受力的種類分）： （）壓碎：物

3、料置于兩個粉碎面之間，施加壓力后，物料因壓應(yīng)力達到其抗壓強度極限而被粉碎。（）劈碎：用一個平面和一個帶尖棱的工作表面擠壓物料時，物料沿壓力作用線的方向劈裂。這是由于劈裂平面上的拉應(yīng)力達到或超過物料拉伸強度極限。（）折裂：被粉碎的物料相當(dāng)于承受集中載荷的兩支點或多支點梁，當(dāng)物料內(nèi)的彎曲應(yīng)力達到物料的彎曲強度極限時而被折斷。（）磨碎：物料與運動的表面之間受一定的壓力和剪切力的作用，當(dāng)剪切力達到物料的剪切強度時，物料就被粉碎。（）沖擊破碎：物料在瞬間受到外來的沖擊力而粉碎，該法最適于脆性物料的粉碎。、粉碎度（粉碎比）：粉碎前后的粒度比二、粉碎理論（一）粉碎力的種類擠壓力、沖擊力、剪切力（磨擦力）（二

4、）物料的力學(xué)性質(zhì)（根據(jù)物料應(yīng)變與應(yīng)力、極限應(yīng)力的關(guān)系）、硬度它是根據(jù)物料彈性模量的大小來劃分的性質(zhì)。有硬和軟之分。硬度越高，表明物料抵抗彈性變形的能力越大。、強度它是根據(jù)物料彈性極限應(yīng)力的大小來劃分的性質(zhì)。有強與弱之分。強的材料抵抗塑變的能力大。、脆性它是根據(jù)物料塑變區(qū)域長短來劃分的性質(zhì)。有脆性和可塑性之分。、韌性它是一種抵抗物料裂縫擴展能力的特性。韌性越大，則裂縫末端的應(yīng)力集中就越容易得到緩解。（三）物料在粉碎時的變化、物料受到各種粉碎力的作用產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變、變形內(nèi)能積蓄變形能超過臨界值時，物料發(fā)生裂解。、能量的利用情況 用于粉碎和產(chǎn)生新表面而能量不到，其余能量則消耗在其它方面：（）未破碎的

5、顆粒的彈性變形；（）物料的來回運轉(zhuǎn)；（）顆粒之間的磨擦；（）顆粒和粉碎機之間的磨擦；（）發(fā)熱；（）振動的噪音；（）機械和電機的無效消耗。 第二節(jié) 干法超微粉碎和微粉碎 氣流式一、種類 機械式：高頻振動式、旋轉(zhuǎn)球（棒）磨式、轉(zhuǎn)輥式、錘（盤）擊式、自磨式二、基本原理 （一）氣流式超微粉碎、基本原理 利用空氣、蒸汽或其它氣體通過一定壓力的噴嘴噴射產(chǎn)生高度的湍（tuan）流和能量轉(zhuǎn)換流，物料顆粒在這高能氣流作用下懸浮輸送著，相互之間發(fā)生劇烈的沖擊、碰撞和磨擦作用，加上高速噴射氣流對顆粒的剪切沖擊作用，使得物料顆粒間得到充足的研磨而粉碎成超微粒子，同時進行均勻混合。由于欲粉碎的物料大多熔點較低或者不耐熱

6、，故通常同時使用空氣。被壓縮的空氣在粉碎室中膨脹，產(chǎn)生的冷卻效應(yīng)與粉碎時產(chǎn)生的熱效應(yīng)相互抵消。 、氣流式超微粉碎的特點（）粉碎比大，成品顆粒平均粒徑在微米以下。（）粉碎設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、磨損小且維修容易，但動力消耗大。（）在粉碎中設(shè)置一定的分級作用，粗粒由于受到離心力的作用不會混到細粒成品中，保證了成品粒度的均勻一致。（）壓縮空氣或過熱空氣膨脹時會吸收很多能量產(chǎn)生致冷作用，造成較低的溫度，所以對熱敏性物料的超微粉碎有利。（）易實現(xiàn)多單元聯(lián)合操作，如利用熱空氣同時進行干燥。（）衛(wèi)生條件好，易實現(xiàn)無菌操作。（二）高頻振動式超微粉碎、高頻振動式超微粉碎的原理 利用球形或棒形研磨介質(zhì)作高頻振動時產(chǎn)生的沖擊

7、、磨擦、剪切等作用力，來實現(xiàn)超微粉碎，并同時起到混合分散作用。所用設(shè)備為振動磨。 、高頻振動式超微粉碎的特點（）研磨效率高17（）成品粒徑小，粒徑在微米以下（）可實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，并可采用完全封閉式操作，以改善操作環(huán)境（）外形尺寸比球磨機小，占地較少、操作方便、維修容易（）可用于干法和濕法粉碎中。（）但振動噪音大，需使用隔音或消音設(shè)備。（三）旋轉(zhuǎn)球（棒）磨式超微粉碎或微粉碎（四）轉(zhuǎn)輥式微粉碎或超微粉碎（五）錐擊式和盤擊式微粉碎第三節(jié) 濕法超微粉碎 球磨機和振動磨等設(shè)備，既可用于干法粉碎，也可用于濕法粉碎，但攪拌磨、膠體磨和均質(zhì)機等，是濕法粉碎的專用設(shè)備。一、攪拌磨攪拌磨的基本原理是：在離心機高速

8、旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，研磨介質(zhì)和液體漿料顆粒沖向容器內(nèi)壁，產(chǎn)生強烈的剪切、磨擦、沖擊和擠壓等作用力（主要是剪切力），使?jié){料顆粒得以粉碎。二、雙錐磨、雙錐磨的結(jié)構(gòu)特點 雙錐磨是一種新型高能量密度的超微粉碎設(shè)備，它利用兩個錐形容器的間隙構(gòu)成一個研磨區(qū)，內(nèi)錐體為轉(zhuǎn)子，外錐體為定子。在轉(zhuǎn)子和定子之間用研磨介質(zhì)填充，研磨介質(zhì)為玻璃珠、陶磁珠和鋼珠等。研介直經(jīng)通常為0.53.0mm ，轉(zhuǎn)子與定子之研磨間距（縫隙）為68mm，與研磨介質(zhì)直經(jīng)相適應(yīng)。介質(zhì)直經(jīng)大，則間距也大。通常錐形研磨區(qū)可以得到漸進的研磨效果，供研磨的能量從進料口至出料口逐漸增加，因為隨著被研磨物料細度的增加，必須使其獲得更高的能量才能進一

9、步磨細。、雙錐磨的特點 能量密度高，研磨容器小，因此成品的細度高、生產(chǎn)量大； 結(jié)構(gòu)緊湊，操作密閉，適于研磨含有機溶劑的物料；無空氣加入，研磨時不會起泡； 適于研磨低沸點下溶解的物料和熱敏性物料。 圖1-19 雙錐磨的結(jié)構(gòu)示意圖三、膠體磨和均質(zhì)機（一）膠體磨、膠體磨的工作原理 工作構(gòu)件由一個固定的磨子（定子）和一個高速旋轉(zhuǎn)的磨體（轉(zhuǎn)子）所組成。兩磨體之間有一個可以調(diào)節(jié)的微細間隙。當(dāng)物料通過這個間隙時，由于轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，使附著于轉(zhuǎn)子面上的物料速度增大，而附著于定子面上的物料速度為零。這樣，產(chǎn)生了急劇的速度梯度，從而使物料受到強烈的剪切、磨擦和湍流騷擾，產(chǎn)生了超微粉碎作用。 、膠體磨的特點 粉碎時

10、間短、顆粒細（可達微米以下），同時兼有混合、攪拌、分散和乳化作用； 效率高，為球磨機和輥磨機的倍以上； 間隙可調(diào)，細度可控； 結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、占地小。（二）均質(zhì)機、均質(zhì)機的工作原理 與膠體磨的工作原理相似，當(dāng)高壓物料在閥盤與閥座間流過時，產(chǎn)生了急劇的速度梯度，速度以縫隙的中心為最大，而附著于閥盤與閥座上的物料流速為零。急劇的速度梯度產(chǎn)生強烈的剪切力，使液滴或顆粒發(fā)生變形和破裂以達到微粒化的目的。 四、超聲波乳化器、超聲波的發(fā)生 圖1-33（上）是一種普通的機械式超聲波乳化裝置，它有一邊緣為楔形的簧片置于噴嘴的前方，液體被泵送經(jīng)噴嘴成為液體，沖擊簧片前緣使簧片振動。簧片以其自然頻率引起共振，

11、并將超聲波傳送給液體。聲波強度雖不大，但足以使簧片附近的液體內(nèi)部產(chǎn)生空化作用，從而達到乳化目的。 、乳化原理 超聲波是頻率大于16kHz的聲波。當(dāng)它遇到障礙時，會對障礙物起著迅速交替的壓縮和膨脹作用。在膨脹的半個周期內(nèi)，物料受到張力，物料中存在的任何氣泡將膨脹；而在壓縮的半個周期內(nèi)，此氣泡將被壓縮。當(dāng)壓力的變化很大而氣泡又很小時，壓縮的氣泡就急速崩潰，對周圍產(chǎn)生巨大的復(fù)雜應(yīng)力，這種現(xiàn)象稱作“空蝕”作用，可釋放出相當(dāng)?shù)哪芰??？瘴g作用也可發(fā)生在沒有氣體存在的物料中，但物料中存在溶解氧或氣泡，可促進這種現(xiàn)象的發(fā)生。第四節(jié) 超微粉碎或微粉碎的應(yīng)用一、超微粉碎技術(shù)在巧克力生產(chǎn)中的應(yīng)用、細度是影響口感的重

12、要因素 盡管配方可影響巧克力的口感，但配料的平均粒度在微米左右，且其中大部分顆粒直經(jīng)在1520微米之間時，吃起來才有很好的細膩滑潤的感覺。、巧克力的生產(chǎn)工藝 可可豆清理（發(fā)酵、成熟、工作、分級）焙炒簸篩去殼初粉碎（初磨）混合配料精磨（超微粉碎）精煉調(diào)溫澆模振磨硬化脫模包裝成品二、超微粉碎技術(shù)在功能性食品基料生產(chǎn)上的應(yīng)用、在蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)成分的脂肪替代品中的應(yīng)用。、在膳食纖維生產(chǎn)中的應(yīng)用 A.膳食纖維的生理功能 使糞便變軟，并增加其排出量，起到預(yù)防便秘、結(jié)腸癌、痔瘡和下肢靜脈曲張； 降低血清膽固醇，預(yù)防由冠狀動脈硬化引起的心臟??； 改善末梢神經(jīng)組織對胰島素的感受性，能調(diào)節(jié)糖尿病人的血糖水平； 是一種無能量的填充料，能防