吉林大学食品工程原理第四章概要.ppt

第四章 粉碎与筛分 第一节 粉碎 粉碎：利用机械力的方法克服固体物料内部凝聚力达到破碎的单元操作。 破碎：大料快分裂成小料块的操作。 磨碎：将小块物料分裂成细粉的操作。 粉碎可被分为粗粉碎、中粉碎、微粉碎和超微粉碎。 粉碎操作在食品工业中的作用 1.适应某些食品消费和生产的需要。 2.增加固体表面积以利于后道工序处理的顺利进行。 3.工程化食品和功能性食品的生产需要。 一、 粉碎理论 （一）粉碎物料的粒度与粒度分布 1.粒度：物料颗粒的大小，表征粉碎程度。 2.球形度：表示颗粒形状偏离球形的程度，定义为颗粒实际表面积与同体积球体表面积的比值。 3.粒度分布：粒度分布函数式。 4.平均粒度：算术平均、几何平均、调和平均。 5.粉碎度：粉碎前后的粒度比。 （二）粉碎方法与粉碎力 1.粉碎力的种类与形式 压碎 劈碎 折断 磨碎 冲击 2.物料的力学性质 硬度：弹性模量 强度：弹性极限应力 脆性：塑变区域长短 韧性：抵抗裂缝扩展 3.物料在粉碎过程中的变化 通常认为物料受到各种不同粉碎力作用后，首先要产生相应的应变以变形内能形式积蓄物料内部。当局部积蓄的变形能超过某临界值时，裂解就发生在脆弱的断裂线上。 4.粉碎能耗 积极因素：粉碎颗粒、产生新表面。 消极因素： 1.为破碎颗粒的弹性变形； 2.物料在粉碎室内的来回运转； 3.颗粒间的摩擦； 4.颗粒和磨碎机之间的摩擦； 5.发热； 6.振动的噪音； 7.传动机件和电动机的无效能耗。 （三）物料能耗假说 粉碎能耗：粉碎机械传动中的能耗。 外力做的功消耗 已有假说： 表面积假说 体积假说 裂缝假说 粉碎能耗假说 表面积假说（适合微粉碎和超微粉碎） 粉碎能耗与粉碎后物料的新生表面积成正比 体积假说（适合于粗中粉碎） 物料粉碎所消耗的能量与颗粒的体积成正比 裂缝假说（适合于两者之间1-100 mm） 物料粉碎所消耗的能量与颗粒的体积成正比 （四）粉碎方法 开路粉碎 自由粉碎 滞塞粉碎 闭路粉碎 二、 粒度的分布与测定 评价粉碎工艺和设备性能的重要参数 选择分级工艺和设备的依据 应用考虑的性能指标 1 颗粒群的粒度分布 列表法 将测定和分析的结果精确地罗列出来 图解法 结果绘成颗粒群的粒度组成特性的曲线 频率分布曲线和累计分布曲线 函数法 数学法规纳出分布规律的数学表达式 粒度分布 2 粒度测定方法 测定方法 测定方法-续 三、磨介式粉碎 利用运动的研磨介质对颗粒状物料施加冲击、研磨、摩擦、剪切等作用使物料粉碎。 环磨机 震动磨 搅拌磨 球磨机 结构：筒体、给料、卸料、传动装置 粉碎原理：离心力和重力（冲击、研磨、摩擦、剪切等作用） 棒磨机 与球磨机类似 钢棒代替球形研磨介质 搅拌磨 结构及粉碎原理 间歇式、循环式和连续式 四、 高速机械冲击微粉碎 依靠高速旋转的工件撞击和打击颗粒，并使其在转子与定子间、物料颗粒与颗粒间产生高频度的相互强力冲击、剪切而粉碎。 捶击式微粉碎 盘击式粉碎法 叶轮式超细冲击磨 五、转辊式粉碎 转动的辊子与另一相对表面之间摩擦、挤压或剪切等实现。 盘式粉碎 构造 原理：挤压和剪切 工作区域： 喂入区 接收区 引入区 研磨区 辊式磨粉机 光辊、齿辊 齿辊：齿数、齿型、斜度和排列 第二节 筛分 筛分是将颗粒或粉粒通过一层或数层带孔的筛面，使物料按宽度或厚度分成若干粒度级别的单元操作。 筛分在食品工业中的作用 1.原料清理的需要 2.物料分离的需要 3.粉碎物按粒度大小分级的需要 4.工程化食品和功能性食品生产的需要 5.粒度分析的需要 一、筛分理论 （一）筛分的基本原理与基本概念 1.筛分原理 基本条件： （1）被筛物料必须与筛面接触； （2）合适的筛孔形状与大小； （3）被筛物料与筛面间有合适的相对运动。 筛选：主要依据物料宽度或厚度的不同进行 自动分级原理：大而轻的物料浮于料层上面，小而重的物料沉于料层底部，轻而小和重而大的物料位于料层中间。 2.筛分效率 筛分效率是从数量上评定筛分过程的指标。 η= m′/(mw) m——筛分物总质量 m′——筛下物总质量 w—— 筛分物料中可筛下的物料的质量分数 （二）筛孔的种类与排列 1.筛孔的种类 （1）圆形筛孔： 物料宽度； （2）长形筛孔： 物料厚度； （3）三角形筛孔：三角形物料； （4）鱼鳞型筛孔：进风和粗糙面使用。 2.筛孔排列方式及有效筛面面积 排列方式：正位排列、错位排列。 筛孔面积百分率：筛面上筛孔总面积占整个筛面面积的百分率。 正位排列：B1=(πr2/h2) ×100% 错位排列：B2=1.16×(πr2/h2) ×100% （三）筛面运动方式 1 静止倾斜筛 ：物料靠自重在筛面作直线滑动，小于筛孔