第3章粉碎与混合

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 粉碎与混合,第一节 粉碎,利用机械力将固体物料破碎的单元操作,（含破碎和磨碎）；,粉碎目的：加工要求；增大表面积；提高功能性产品质量,一、粉碎的基本概念,1,、粒度：固体颗粒大小的度量（球形颗粒,-,直径）；对非球形颗粒须用,2,个参数描述其大小和形状。,（,1,）当量直径（颗粒尺寸用与其某几何量相等的球形颗粒的直径表示），常用体积当量直径。,（,2,）球形度（表征颗粒形状与球形的差异程度）。,2,、平均粒度：对颗粒群度量其颗粒的大小。,（,1,）算术平均粒度：（,2,）几何平均粒度：,3,、粉碎力和粉碎方法,（,1,）粉碎比,物料粉碎前后粒度比,（,2,）粉碎力,挤压力，冲击力，剪切力,（,3,）粉碎的基本方法,：,压碎；劈碎；折断；磨碎；冲击破碎。,粉碎方法的选择与物料的力学性质有关：硬度；,强度；脆性；韧性。此外有干法和湿法两种。,4,、粉碎的能耗,：能耗用于变形能；表面能；错位能；摩擦能。表达式：,5,、粉碎速率,:,k,和,m,由实验确定，,可计算从,R,dO,粉碎到,R,d,的,时间或反之。,二、粉碎设备,粉碎操作据适用场合不同分开路、闭路、滞塞进料粉碎法；设备按施加粉碎力的不同分为挤压式粉碎机、冲击式粉碎机。,1,、辊式破碎机；,2,、锤击式粉碎机；,3,、盘击粉碎机；,4,、盘式磨碎机和碾磨；,5,、球磨机,第三节 筛分,通过过筛的方法将固体颗粒分成若干粒度级别的操作过程。,食品中用于去除杂质、粉碎物料分级、粒度分析。,一、筛分和筛制,实现筛分具备的条件：,物料与筛面接触,；,合适的筛孔大小和形状,；,物料和筛面间有适宜的相对运动,。,1,、筛制,筛分所用标准筛（筛子），由网孔大小一定的筛网组成，筛孔一般为正方形，其大小划分按照各种筛制而不同。,Tyler,标准筛，以每英寸筛丝上筛孔数表示筛号，称为,目,（,200,目筛，,1,英寸筛丝有,200,个筛孔，筛丝直径,0.0021in,，,筛孔净宽,0.0029in,，,即,0.0074mm,）两相邻筛号净宽度比例为,1,2,、,筛分分析,：,将标准筛按筛号递增顺序叠放，最底为无孔底盘。试样放在最上层，均匀振摇物料通过各筛下落停止后取出对各筛颗粒称重记录。第,i,号筛上平均直径、无孔底盘、平均粒度：,3,、筛面,：筛分设备的主要工作部件，有开孔金属、金属丝、绢筛面。,筛孔形状：圆、方、长方形。筛孔排列方式：圆形、正方形、正三角形。,4,、筛分效率,：,过筛时通过筛孔的称,筛下产品,，留在筛面的称,筛上产品,；混合物中大于筛孔者称,不可筛过物,，小于筛孔者称,可筛过物,。理论讲可筛过物全部通过筛孔，但由于夹带等总有部分滞留在筛上产品中，故采用筛分效率来评定筛分效果的指标。,筛分效率：,5,、筛分速率,筛上物料中可筛过物的质量分数随时间的变化率称为筛分速率，反映筛分器生产能力的大小，通过物料衡算并积分：,二、筛分设备,1,、转筒筛,-,操作必要条件：,转速不能超过某一最大转速。,2,、平面回转筛,-,操作必要条件：,转速不能低于某一最小转速。,第三节 混合,将两种以上物料掺杂达到一定均匀程度的操作。一般借助外力作用实现，混合后物料为均相或非均相。应用：（,1,）作为最终产品的加工过程；（,2,）作为其它操作的辅助操作。,一,、,混合的基本概念,1,、混合的均匀度,是度量混合后组分的物理量在各处分散的程度，混合过程的实质是将整个物料体分割成大量不规则的局部小区域（其浓度可高于或低于平均浓度），同时组分进行转移分配。为反映混合程度，引入,分离尺度,和,分离强度,的概念。,所有,局部小区域的平均值,为,分离尺度（,R,）,，它衡量,宏观,混合的结果；而,局部区域内的浓度与混合物平均浓度的偏差,称为,分离强度（,C,）,，它衡量,微观,混合的结果。,注：局部区域的大小、浓度,偏差是随机的，不是有规则的，,需采用抽样检查的统计方法。,具体：规定,检验尺度,R,*,（,取样大小）和,允许偏差,C,*,（,试样浓度值的平均偏差小于规定值），制品符合下列条件之一，为合格产品：,R,R,*,，,C,C,*,；,R,R,*,，,C,C,*,R,R,*,，,C,C,*,。即一定尺度的试样的浓度偏差均值就作为混合物质量的鉴别标准。,取符合,R,*,的,n,个试样,C,i,，混合物平均浓度,C,m,，则混合物的分离强度可以用,均方差,来度量（或混合度）：,注：完全混合,完全不混合,2,、混合机理,（根据混合体系不同划分）,（,1,）,对流混合,-,不互溶组分,，以流体的相对运动通过,逐渐降低分离尺度,实现混合。以为评判合格标准。,（,2,）,扩散混合,-,互溶组分,，通过可溶组分的分子扩散,逐渐降低分离强度,实现混合。以为评判合格标准。,（,3,）,剪力混合,-,高粘度组分,，通过强烈的剪力作用使团块浆状体拉薄拉细（逐渐降低分离强度和分离尺度）实现混合。以上述作为评判合格标准。,3,、混合速率,二、液体的搅拌混合,借助搅拌器的作用达到物料混合均匀、分散、传热等的操作。,1,、搅拌器（搅拌系统由搅拌槽、搅拌器、其它部分组成）,浆式搅拌器、涡轮式搅拌器、旋浆式搅拌器,搅拌产生的基本流型：切向流、轴向流、径向流,2,、搅拌器功率的计算：,三、乳化,（使两种不互溶的液体成为乳化液的操作）,多数乳化液为油和水的混合物，当油为分散相时称,水包油型（,O/W,）,，当水为分散相时称,油包水型（,W/O,）,。乳化技术使天然存在的食品乳化液更加稳定；提高产品品质。,1,、,乳化液的稳定性,乳化液都不稳定，,两相相对移动速度：,提高稳定性液滴微粒化；加乳化剂；加增稠剂；低温。,2,、食品乳化剂,-,作用,对油对水具有双亲性质的表面活性剂，降低界面张力；带同种电荷；形成吸附膜使乳化液稳定。,要求,：无毒无味无色；不发生化学反应；形成稳固吸附膜；亲水基和憎水基之间保持平衡；价格低廉。,类型,：蛋白质类物质；多糖类物质；表面活性剂。,3,、乳化方法及设备,工业乳化方法多采用分散法（机械强制分散法、同时乳化法、转相法），其设备有：,（,1,）胶体磨：通过高速旋转的,磨盘使物料受到强烈的剪切摩擦,而产生微粒化、分散化作用（分,散相粒度可达,1,2m,）。,（,2,）均质机：通过瞬时降压使,液体产生泡沫、破裂、撞击而得,到分散的目的。,四、浆体的混合,五、固体的混合,