《超微粉碎上课用》PPT课件

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 论破 碎 ： 将 大 块 物 料 分 裂 成 小 块 物 料 的 操 作磨 碎 或 研 磨 ： 将 小 块 物 料 分 裂 成 细 粉 的 操 作粉 碎一 、 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 大 小 ， 粉碎 可 分 为 ：l 粗 粉 碎 ： 原 料 粒 度 40 1500mm， 成 品 粒 度 5 50mm；l 中 粉 碎 ： 原 料 粒 度 10 100mm， 成 品 粒 度 5 10mm； 微 粉 碎 ： 原 料 粒 度 5 10mm， 成 品 粒 度 100m以 下 ； 超 微 粉 碎 ： 原 料 粒 度 0.5 5mm， 成 品 粒 度 10 25m以 下 ； 4、 粉 碎 比 （ 度 ） ： 粉 碎 前 后 的 粒 度 比 。粉 碎 比 ： 3 30； 超 微 粉 碎 比 ： 300 1000 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 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(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 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 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 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 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 。 (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 60 80 范 围 内 ， 物 料 充填 率 在 100 130 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 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 20 40m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 40 100m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 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 。 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 20 30m之间 。 2、 巧 克 力 配 料 的 粒 度 细 腻 滑 润 的 口 感 ： 配 料 的 平 均 粒 度 在 25m左右 ， 粒 径 在 15 20m； 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50 120m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 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 16 22h。 此 外 ， 精 炼 时 间 持 续 24 72h。 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 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 1 2mm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 味 脱 除 的 方法 有 加 碱 蒸 煮 法 、 加 酸 蒸 煮 法 、 减 压 蒸 馏 脱 气 法 等 ； 漂 白 脱 色 经 碱 煮 后 的 蔗 渣 色 泽 很 深 ， 可 使 用 的脱 色 剂 包 括 H 2O 2或 C12等 对 其 进 行 脱 色 ； 微 粉 碎 经 上 述 处 理 后 的 蔗 渣 通 过 离 心 或 过 滤 后可 得 浅 色 湿 滤 饼 ， 干 燥 至 含 水 6 8 后 进 行 微 粉碎 ， 以 扩 大 纤 维 颗 粒 的 外 表 面 积 ， 然 后 进 行 功 能 活化 处 理 ； 活 化 处 理 包 括 两 方 面 的 内 容 ： 一 是 纤 维 内 部 组成 成 分 的 优 化 与 重 组 ； 二 是 纤 维 某 些 基 团 的 包 囊 ，以 避 免 这 些 基 团 与 矿 物 元 素 相 结 合 ， 影 响 人 体 内 的矿 物 代 谢 平 衡 。 超 微 粉 碎 降 低 粒 度 增 大 比 表 面 积 ， 这 样 产 品 的持 水 力 和 膨 胀 力 会 增 大 ， 同 时 又 不 致 于 造 成 粗 糙 的口 感 特 性 。 五、前景展望&进一步开发保健滋补中药超微粉体&开发新型的超微细中药散剂&逐步开发超微细中药粉体疗效型化妆品及日用品 &促进食品工业的深加工，提高产品附加值 第 三 节 湿 法 超 微 粉 碎 湿 法 粉 碎 ： 将 原 料 悬 浮 于 载 体 液 流 （ 常 用 水 ） 中 进 行 粉 碎 ， 主 要 是 用 胶 体 磨 和均 质 机 粉 碎 。 1、 胶 体 磨图 1-18 卧 式 (左 )和 立 式 (右 )胶 体 磨 结 构 示 意 图1.进 料 口 2.转 动 件 3.固 定 件 4.工 作 面 5.出 料 口 6.锁 紧 装 置 7.调 节 环 8.皮 带 轮 胶 体 磨 又 称 分 散 磨 (Dispersion Mill)， 工 作 构 件 由 一 个 固 定的 定 子 和 一 个 高 速 旋 转 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 面 上 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 了 急 剧 的 速 度 梯 度 ， 从 而 使 物 料 受 到 强 烈 的 剪 切 、摩 擦 ， 产 生 了 超 微 粉 碎 作 用 。 2、 均 质 机 均 质 机 主 要 由 均 质 阀 和 高 压 泵 两 部 分 组 成 ， 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 与 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 。 图 1-9 均 质 阀 示 意图1.进 料 口 2.阀 座 3.挡 板 环 4.弹 簧 5.调 节 阀 柄 6.阀 盘 7.出 料 口 8.第 一 级 阀 9.第 二 级 阀 第 四 节 冷 冻 粉 碎 利 用 物 料 在 低 温 状 态 下 的 “ 低 温 脆 性 ” ，即 物 料 随 温 度 的 降 低 ， 其 硬 度 和 脆 性 增 加 ， 而塑 性 和 韧 性 降 低 。 在 一 定 温 度 下 用 一 个 很 小 的力 就 能 将 其 粉 碎 。冷 冻 粉 碎 技 术 ： 是 利 用 冷 冻 与 粉 碎 两 种 技 术 相结 合 ， 使 食 品 原 料 在 冻 结 状 态 下 进 行 粉 碎 制 成干 粉 的 技 术 。 一 、 冷 冻 粉 碎 的 原 理 物 料 的 “ 低 温 脆 性 ” 与 玻 璃 化 转 变 现 象 密 切相 关 。 首 先 使 物 料 低 温 冷 冻 到 玻 璃 化 转 变 温 度 或脆 化 温 度 以 下 ， 再 用 粉 碎 机 将 其 粉 碎 。 在 食 品 和 农 产 品 快 速 降 温 过 程 中 ， 会 造 成 内部 各 部 位 不 均 匀 的 收 缩 而 产 生 内 应 力 ， 在 内 应 力的 作 用 下 ， 物 料 内 部 薄 弱 部 位 微 裂 纹 ， 并 导 致 内部 的 结 合 力 降 低 。 在 外 部 较 小 作 用 力 就 使 内 部 裂纹 迅 速 扩 大 而 破 碎 。 二 、 食 品 冷 冻 处 理 产 生 的 变 化 三 、 制 冷 剂 的 选 择 制 冷 剂 又 称 制 冷 工 质 ， 它 是 在 制 冷 系 统 中 不 断 循 环并 通 过 其 本 身 的 状 态 变 化 以 实 现 制 冷 的 工 作 物 质 。 特 点 ： 1、 沸 点 低 ， 单 位 容 积 制 冷 能 力 大 ； 2、 安 全 性 高 ， 不 燃 烧 、 爆 炸 ， 无 腐 蚀 性 ， 处 理方 便 ； 3、 直 接 接 触 食 品 时 ， 不 影 响 食 品 的 组 成 和 品 质 ； 4、 价 格 低 廉 制 冷 剂 的 要 求 ： 凝 固 温 度 低 、 蒸 发 温 度 低 。常 用 的 低 温 液 化 气 体 ： NH3、 F-12、 氮 四 、 冷 冻 粉 碎 的 工 艺 流 程对 含 油 脂 、 糖 分 、 水 分 多 的 物 料 特 别 有 效 2、 粉 碎 机锤 式 粉 碎 机 ： 中 硬 或 纤 维 物 料 ；盘 击 式 粉 碎 机 ： 软 质 物 料 的 中 细 和 纤 维 质 的 解 碎 ；辊 齿 粉 碎 机 （ 辊 磨 机 ） ： 用 于 胶 质 或 粘 稠 度 高 的 物 质 粉 碎 ； 附 属 设 备 ： 真 空 冷 冻 升 华 机 五 、 冷 冻 粉 碎 技 术 在 食 品 中 的 应 用1、 冷 冻 粉 碎 的 优 点 ： a、 可 以 粉 碎 常 温 下 难 以 粉 碎 的 物 质 ； b、 可 以 制 成 比 常 温 粉 粒 体 流 动 性 更 好 ， 粒 度 分 布 更理 想 的 产 品 ； c、 不 会 发 生 常 温 粉 碎 时 因 发 热 、 氧 化 等 造 成 的 变 质现 象 ； d、 粉 碎 时 不 会 发 生 气 味 逸 出 、 粉 尘 爆 炸 、 噪 音 等 。 2、 冷 冻 粉 碎 在 食 品 工 业 中 的 应 用谷物：产 品 粒 度 更 细 ；水产品及畜产品： 鱼 贝 类 、 内 脏 、 皮 腱 等 ；果蔬类： 冷 冻 粉 碎 后 ， 进 行 连 续 冷 冻 干 燥 后 处理 制 成 干 粉 。其它： 大 豆 、 花 生 、 可 可 豆 、 胡 椒 粉 、 杏 仁 等种 籽 类 材 料 的 冷 冻 粉 碎 。 第 五 节 微 胶 囊 造 粒 技 术 微 胶 囊 ： 指 一 种 具 有 聚 合 物 壁 壳 的 微 型 容 器 或 包 物 。 其 大小 一 般 为 5-200 不 等 ， 形 状 多 样 ， 取 决 于 原 料 与 制 备 方法 。 微 胶 囊 化 ： 制 备 微 胶 囊 的 过 程 称 为 微 胶 囊 化 。微 胶 囊 化 技 术 ： 指 将 固 体 、 液 体 或 气 体 包 埋 在 微 小 而 密 封的 胶 囊 中 ， 使 其 只 有 在 特 定 条 件 下 才 会 以 控 制 速 率 释 放 的技 术 。 其 中 ， 被 包 埋 的 物 质 称 为 芯 材 ， 包 括 香 精 香 料 、 酸化 剂 、 甜 味 剂 、 色 素 、 脂 类 、 维 生 素 、 矿 物 质 、 酶 、 微 生物 、 气 体 以 及 其 它 各 种 饲 料 添 加 剂 。 包 埋 芯 材实 现 微 囊 胶 化 的 物 质 称 为 壁 材 。 可 用 作 微 胶 囊包 囊 材 料 的 有 天 然 高 分 子 、 半 合 成 高 分 子 和 合成 高 分 子 材 料 。微 胶 囊 ： 指 一 种 具 有 聚 合 物 壁 壳 的 微 型 容 器 或 包 物 。 其 大小 一 般 为 不 等 ， 形 状 多 样 ， 取 决 于 原 料 与 制 备 方法 。微 胶 囊 化 ： 制 备 微 胶 囊 的 过 程 称 为 微 胶 囊 化 。微 胶 囊 化 技 术 ： 指 将 固 体 、 液 体 或 气 体 包 埋 在 微 小 而 密 封的 胶 囊 中 ， 使 其 只 有 在 特 定 条 件 下 才 会 以 控 制 速 率 释 放 的技 术 。 其 中 ， 被 包 埋 的 物 质 称 为 芯 材 ， 包 括 香 精 香 料 、 酸化 剂 、 甜 味 剂 、 色 素 、 脂 类 、 维 生 素 、 矿 物 质 、 酶 、 微 生物 、 气 体 以 及 其 它 各 种 饲 料 添 加 剂 。 包 埋 芯 材实 现 微 囊 胶 化 的 物 质 称 为 壁 材 。 可 用 作 微 胶 囊包 囊 材 料 的 有 天 然 高 分 子 、 半 合 成 高 分 子 和 合成 高 分 子 材 料 。微 胶 囊 ： 指 一 种 具 有 聚 合 物 壁 壳 的 微 型 容 器 或 包 合物 。微 胶 囊 化 ： 制 备 微 胶 囊 的 过 程 称 为 微 胶 囊 化 。微 胶 囊 化 技 术 ： 指 将 固 体 、 液 体 或 气 体 包 埋 在 微 小而 密 封 的 胶 囊 中 ， 使 其 只 有 在 特 定 条 件 下 才 会 以 控制 速 率 释 放 的 技 术 。 单 核 多 核 多 核 -无 定 型 复 合 微 胶 囊双 壁 微 胶 囊 簇微胶囊产品的大致形状微 胶 囊 的 形 状 一 般 呈 球 形 、 肾 形 、 粒 状 、 块状 等 。 囊 壁 可 以 是 单 层 结 构 ， 也 可 以 是 多 层结 构 ， 囊 壁 包 埋 的 核 心 物 质 可 以 是 单 核 的 ，也 可 以 是 多 核 的 。 微 胶 囊 颗 粒 的 大小 一 般 都 在 5200m 范 围内 ， 在 某 些 应 用中 ， 这 个 范 围 可以 扩 大 到 0.25 1000 m 。 一 、 微 胶 囊 造 粒 原 理 芯 材 ： 被 包 埋 的 物 质 ； 壁 材 ： 包 埋 芯 材 实 现 微 囊 胶 化 的 物 质 。 芯 材 可 以 是 单 一 的 固 体 、 液 体 或 气 体 ， 也 可 以 是固 液 、 液 液 、 固 固 或 气 液 混 合 体 等 。 可 以 作 为 芯 材 的 物 质 很 多 ， 如 膳 食 纤 维 、 活性 多 糖 、 SOD和 免 疫 球 蛋 白 等 生 物 活 性 物 质 、 氨 基酸 、 维 生 素 、 矿 质 元 素 、 食 用 油 脂 、 酒 类 、 微 生物 、 细 胞 、 甜 味 剂 、 酸 味 剂 等 。 微 胶 囊 的 常 用 壁 材碳 水 化 合 物变性淀粉、麦芽糊精、玉米糖浆、环糊精、蔗糖、乳糖、纤维素、胶体、葡聚糖蛋 白 质明胶、大豆蛋白、乳清蛋白、酪蛋白酸钠、谷蛋白、肽、麦醇溶蛋白、血红蛋白、鸡蛋清蛋白脂 类石蜡、蜂蜡、硬脂酸甘油三酯、单甘酯、甘油二酯、油、脂肪、氢化油、卵磷脂 碳水化合物 麦 芽 糊 精 、 玉 米 淀 粉 糖 浆 ： 具 有 高 浓 度 时 低 粘 度 的 特 点 ,因 此 与 其 他 具 有 乳化 性 的 壁 材 配 合 后 ,可 提 高 体 系 的 固 形 物 浓 度 ,有 利 于降 低 干 燥 能 耗 ,减 少 生 产 成 本 。 环 糊 精 ： 其 分 子 中 疏 水 性 空 腔 能 同 具 有 一 定 大 小 与 形 状 的疏 水 性 分 子 形 成 稳 定 的 非 共 价 复 合 物 ,从 而 起 到 稳 定心 材 ,掩 盖 心 材 异 味 的 作 用 。 壳 聚 糖 主 要 用 在 复 凝 聚 法 微 胶 囊 技 术 纤 维 素 及 其 衍 生 物 主 要 用 在 水 溶 性 食 品 添 加 剂 如 甜味 剂 、 酸 味 剂 以 及 酶 或 细 胞 的 包 埋 剂 。 蔗 糖 具 有 溶 解 速 度 快 、 热 稳 定 性 高 、 价 格 低 、 来 源广 的 特 点 ,常 被 用 来 作 为 微 胶 囊 的 壁 材 。 辛 酰 基 琥 珀 酸 酯 化 变 性 淀 粉 ： 具 有 乳 化 性 能 ,这 种 淀 粉 分 子 结 构 中 同 时包 含 亲 水 亲 脂 基 团 ,因 此 具 备 乳 化 心 材 的 能 力 , 同 时 还 具 备 高 固 形 物 浓 度 时 低 粘 度 的 特 点 。 胶质v 海 藻 胶 、 瓜 儿 胶 、 卡 拉 胶 可 分 别 用 于 高 脂 食 品 ,风味 料 ,汤 料 与 果 汁 等 的 包 埋 剂 。v阿 拉 伯 胶 由 于 含 有 约 1 %左 右 具 乳 化 性 的 蛋 白 质 ,能够 乳 化 心 材 ,而 且 溶 解 性 能 好 , 它 主 要 应 用 在 风 味 料的 微 胶 囊 化 技 术 中 ,但 阿 拉 伯 胶 的 来 源 价 格 高 且 供 应不 稳 定 。 v黄 原 胶 在 溶 液 中 粘 度 较 大 ,利 于 改 善 乳 状 液 的 流 变 性 ,增 加 乳 化 体 系 的 稳 定 性 ； 此 外 ， 在 体 系 固 形 物 含 量 较 低 时 添 加 适 量 的 黄原 胶 ,可 以 提 高 进 料 粘 度 ,这 对 于 喷 雾 干 燥 过 程 中 形成 较 大 的 雾 滴 十 分 有 利 。 来 源 广 泛 ， 成 本 较 低 。 脂质 脂 质 一 般 用 作 喷 雾 冷 却 法 微 胶 囊 工 艺 的 壁 材 ,主 要用 于 水 溶 性 材 料 或 固 体 物 质 等 的 微 胶 囊 技 术 ,以 它为 壁 材 的 微 胶 囊 产 品 在 水 中 不 溶 解 但 具 有 一 定 条 件释 放 的 功 能 。 卵 磷 脂 应 用 于 微 胶 囊 技 术 的 主 要 在 于 它 在 较 低 温 度下 就 可 形 成 卵 磷 脂 胶 束 ,因 而 可 用 于 生 物 活 性 物 质的 微 胶 囊 。 卵 磷 脂 作 为 乳 化 剂 与 其 他 壁 材 如 聚 乙 烯 复 配可 对 甜 味 剂 、 风 味 料 等 进 行 微 胶 囊 化 。 蛋白质v主 要 在 于 其 乳 化 性 能 ,能 够 在 两 相 界 面 形 成 有 良 好粘 弹 性 的 界 面 膜 ,从 而 有 效 促 进 微 胶 囊 过 程 。v乳 清 蛋 白 能 与 麦 芽 糊 精 配 合 作 为 奶 油 或 挥 发 性 良好 的 微 胶 囊 化 壁 材 。 v大 豆 蛋 白 是 一 种 分 子 量 极 大 的 球 状 蛋 白 ,在 制 备 O / W乳 状 液 时 能 定 向 吸 附 到 油 / 水 界 面 形 成 较 强的 界 面 膜 ,但 乳 化 油 滴 过 程 中 其 球 状 结 构 的 受热 展 开 使 大 量 憎 水 基 团 暴 露 ,导 致 其 在 水 相 的溶 解 度 大 大 下 降 。 因 此 以 其 为 主 要 壁 材 的 微 胶囊 产 品 溶 解 性 能 欠 佳 。 采 用 酶 法 改 性 提 高 其 溶 解 性 能 ， 可 作 为 水溶 性 微 胶 囊 化 产 品 的 壁 材 。 v明 胶 亲 水 胶 体 , 同 时 具 备 乳 化 性 ,成 膜 性 ,而 且 也易 溶 于 水 ,符 合 作 为 胶 囊 壁 材 中 蛋 白 源 要 求 。 价 格 低 ,来 源 广 。 选 择 原 则1 如 果 芯 材 是 亲 油 性 物 质 ， 一 般 宜 选 用 亲 水 性 聚 合 物 作 壁 材 ，反 之 则 选 用 非 水 溶 性 物 质 。2 包 囊 壁 材 在 包 覆 核 心 物 质 时 ， 具 有 成 膜 性 和 粘 着 力 。3 包 壁 材 料 与 核 心 物 质 不 起 化 学 反 应 ， 同 时 考 虑 渗 透 性 、 吸湿 性 、 溶 解 性 和 乳 化 性 。4 包 壁 材 料 一 定 要 符 合 食 品 卫 生 要 求 。5 材 料 要 来 源 广 泛 ， 易 得 、 成 本 比 较 低 廉 。 基 本 原 理 ： 针 对 不 同 的 心 材 和 用 途 ， 选 用 一 种或 几 种 复 合 的 壁 材 进 行 包 覆 。 油 溶 性 心 材 采 用 水 溶 性 壁 材 ， 而 水 溶 性 心材 必 须 采 用 油 溶 性 壁 材 。 微 胶 囊 的 作 用 改 变 物 料 的 存 在 状 态 、 物 料 的 质 量 与 体 积 ； 隔 离 物 料 间 的 相 互 作 用 ， 保 护 敏 感 性 物 料 ； 掩 盖 不 良 风 味 、 降 低 挥 发 性 ； 控 制 释 放 ； 降 解 食 品 添 加 剂 的 毒 理 作 用 。微 胶 囊 释 放 速 度 与 囊 壁 厚 度 微 胶 囊 的 局 限1、 释 放 速 度 的 控 制 能 否 满 足 要 求 ；2、 释 放 后 剩 下 的 壁 材 可 能 带 来 一 定 的 负 面 影 响 。 1.微 胶 囊 造 粒 的 步 骤 形 象 地 说 ， 微 胶 囊 造 粒 是 物 质 微 粒 的 包 衣 过 程 。 其过 程 可 分 为 以 下 四 个 步 骤 ： A B C D微 胶 囊 化 的 基 本 步 骤A 心 材 在 介 质 中 分 散 ； B 加 入 壁 材 ； C 壁 膜 沉 积 ； D 壁 膜 固 化 2、 微 胶 囊 造 粒 的 方 法 物 理 方 法 包 括 ： 喷 雾 干 燥 法 、 喷 雾 凝 冻 法 、 空 气 悬 浮 法 、 真 空 蒸 发 沉 积法 、 静 电 结 合 法 等 ； 物 理 化 学 方 法 包 括 ： 水 相 分 离 法 、 油 相 分 离 法 、 挤 压 法 、 囊 心 交 换 法 、 熔化 分 散 法 、 复 相 乳 液 法 等 ； 化 学 方 法 包 括 ： 界 面 聚 合 法 、 原 位 聚 合 法 、 分 子 包 囊 法 和 辐 射 包 囊 法等 。 喷 雾 干 燥 法 静 电 结 合 法 微 胶 囊 工 艺 流 程 原 理 ： 将 带 有 相 反 电 荷 的 心 材 颗 粒 和 成 膜 材 料将 喷 雾 器 释 放 到 空 中 ， 并 通 过 静 电 吸 引 而 结 合在 一 起 。 要 求 心 材 和 壁 材 颗 粒 互 不 相 溶 且 大 小相 似 ， 而 且 壁 材 颗 粒 可 以 润 湿 心 材 颗 粒 。如 图 所 示 ： 挤 压 法 是 通 过 模 头 在 压 力 作 用 下 使 物 料 挤 压 成 型 ，并 采 用 二 次 成 型 ， 即 先 挤 压 成 细 丝 ， 然 后 在 固 化液 中 借 助 力 的 作 用 打 断 成 颗 粒 。 界 面 聚 合 法 界 面 聚 合 法 是 利 用 分 别 溶 解 在 不 同 溶 剂 中 的 两 中 活 性 单 体 ， 当一 种 溶 液 分 散 在 另 一 种 溶 液 中 时 ， 两 中 活 性 单 体 相 互 间 在 界 面 发生 聚 合 ， 从 而 形 成 胶 囊 壁 的 一 种 微 胶 囊 造 粒 技 术 。 四 、 微 胶 囊 造 粒 技 术 的 应 用 微 胶 囊 化 香 料 和 风 味 剂 微 胶 囊 化 食 品 （ 果 蔬 饮 料 、 粉 末 油 脂 ） 微 胶 囊 化 微 生 物 （ 双 歧 杆 菌 ） 微 胶 囊 化 药 物 （ 缓 释 剂 ） 微 胶 囊 化 酶 实例：利用微胶囊化细胞生产天冬氨酸 天 冬 氨 酸 是 重 要 的 食 品 添 加 剂 ， 以 延 胡 索酸 和 氨 为 原 料 ， 经 天 冬 氨 酸 酶 的 催 化 作 用 来 制 备 。大 肠 杆 菌 中 的 酶 活 性 最 高 ， 因 此 对 大 肠 杆 菌 进 行 固定 化 处 理 ， 再 将 其 用 于 生 产 。大 肠 杆 菌 进 行 包 裹 化 将 包 裹 化 细 胞 用 于 L-天 冬 氨 酸 的 连续 化 生 产 。 将传统液体产品固体化后，可以延长贮藏期，方便运输和使用。（ 一 ） 粉 末 香 精 如 焙 烤 制 品 、 糖 果 食 品 、 固 体 汤 粉 调 味 品 。（ 二 ） 粉 末 酒 类 将 酒 类 微 胶 囊 化 ， 去 除 酒 中 最 大 的 组 分 水 ，保 留 酒 中 有 效 成 分 醇 和 酯 ， 制 成 粉 末 状 微 胶囊 形 式 ， 只 需 在 饮 用 前 加 水 溶 解 复 原 即 可 ， 非 常 适 合 于 作为 旅 行 食 品 等 。（ 三 ） 固 体 饮 料 果 珍 、 雀 巢 柠 檬 茶 、 菊 花 晶 、 高 乐 高 等 都 属 于 固 体 饮 料 。 、 酸 味 剂 和 甜 味 剂 的 微 胶 囊 化 ； 、 防 腐 剂 的 微 胶 囊 化 ； 、 营 养 强 化 剂 的 微 胶 囊 化 ； 如 通 过 锐 孔 法 制 备 蛋 氨 酸 微 胶 囊 ； 通 过 喷 雾 干燥 法 制 备 微 生 素 微 胶 囊 ； 通 过 喷 雾 干 燥 法 制 备 微生 素 微 胶 囊 ； 通 过 油 相 分 离 法 制 备 硫 酸 亚 铁 微 胶囊 。 、 生 理 活 性 物 质 的 微 胶 囊 化 如 膳 食 纤 维 的 微 胶 囊 化 ； 多 不 饱 和 脂 肪 酸 的 微胶 囊 化 。 五 、 微 胶 囊 产 品 的 质 量 评 定 评 定 从 以 下 几 方 面 进 行 ： 1、 溶 出 速 度 ： 反 映 心 材 的 释 放 速 度 ； 2、 心 材 含 量 的 测 定 ； 3、 微 胶 囊 尺 寸 大 小 的 测 定 。