食品工程原理粉碎与混合.ppt
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1、第三章第三章 粉碎粉碎与混合与混合2023/1/91第一节粉碎第一节粉碎2023/1/92一、概述一、概述(一)粉(一)粉碎的概念碎的概念 利用机械利用机械力将固体物料破碎力将固体物料破碎成符合要求成符合要求的的小块、颗粒或粉末的小块、颗粒或粉末的单元操作。单元操作。(二)食二)食品工业中的应用品工业中的应用 1 1、满足进一步加工或食用的需要,如香、满足进一步加工或食用的需要,如香辛料、面粉。辛料、面粉。2 2、增加物料比表面积,以利于干燥和浸、增加物料比表面积,以利于干燥和浸取,如油料破碎。取,如油料破碎。3 3、原料经粉碎后可以均匀混合,如固体、原料经粉碎后可以均匀混合,如固体饮料生产。
2、饮料生产。2023/1/93二、固体颗二、固体颗粒的粒度及表粒的粒度及表示法示法(一)颗粒大小及形状(一)颗粒大小及形状 1 1、粒度、粒度 表示颗粒的大小的物理量。表示颗粒的大小的物理量。2 2、粒度的测量方法、粒度的测量方法 (1 1)粗颗粒粗颗粒:直接测量:直接测量 (2 2)细颗粒细颗粒:采用:采用标准筛标准筛测量测量 (3 3)极细颗粒极细颗粒:显微镜下用:显微镜下用光学微米光学微米尺尺测量,取平均测量,取平均值。值。2023/1/943 3、粒度的表示方法、粒度的表示方法 球形颗粒一般用球形颗粒一般用直径直径表示。表示。非球形颗非球形颗粒以粒以“名义粒度名义粒度”(以体(以体积、面
3、积为基准)。积、面积为基准)。常见常见的的名义粒度名义粒度表示法有表示法有 以以表面积表面积为基准为基准:以以体积体积为基准为基准:2023/1/954 4、球形度和形状因数、球形度和形状因数 (1 1)球形度:)球形度:表示颗粒接近球体的程表示颗粒接近球体的程度。度。值在值在0 01 1值之间,越大越接近球形值之间,越大越接近球形。(2 2)形状因数:)形状因数:偏离规则形状的因数,偏离规则形状的因数,是球形度的倒数。是球形度的倒数。值在值在11,越小越接近球形或立方体,越小越接近球形或立方体。2023/1/965 5、平均粒度、平均粒度 粉碎后颗粒大小不一,度量颗粒群粉碎后颗粒大小不一,度
4、量颗粒群大小的单位。大小的单位。算术平均粒度算术平均粒度 几何平均粒度几何平均粒度 体面平均粒度体面平均粒度2023/1/97三、固体物料的粉碎过程三、固体物料的粉碎过程(一)粉碎比(一)粉碎比 指物料粉碎指物料粉碎前后的粒度前后的粒度之比,也称之比,也称“粉碎度粉碎度”。以以表示表示,d d1 1/d d2 2 可以反映单次粉碎的效果或多次粉碎可以反映单次粉碎的效果或多次粉碎的效的效果。果。(二)粉碎的类型(二)粉碎的类型 按产品粒度大小分为按产品粒度大小分为破碎(粗碎和中破碎(粗碎和中碎)碎)和和磨碎(细碎、超细碎)磨碎(细碎、超细碎)。2023/1/981 1、物料的力学性质、物料的力学
5、性质 硬度:硬度:物料抵抗外力压入表面发生物料抵抗外力压入表面发生变形和破裂的能力;变形和破裂的能力;强度:强度:物料在外力作用下抵抗塑性物料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。变形和断裂的能力。脆性:脆性:物料受拉力或冲击时容易破物料受拉力或冲击时容易破碎的性质。碎的性质。韧性:韧性:物料在外力突然袭击时能及物料在外力突然袭击时能及时迅速产生塑性变形的性质。时迅速产生塑性变形的性质。(三)(三)粉粉碎力与粉碎方法碎力与粉碎方法2023/1/992 2、主要粉碎力、主要粉碎力 (1 1)挤压:挤压:物料在两个工物料在两个工作构件之间受到缓慢增长的压作构件之间受到缓慢增长的压力作用而被粉碎。力
6、作用而被粉碎。应用:应用:脆性物料;若物料脆性物料;若物料具韧、塑性,经挤压可得到片具韧、塑性,经挤压可得到片状产品,麦片等。状产品,麦片等。(2 2)冲击:冲击:物料在瞬间受到物料在瞬间受到的外来的冲击力而被粉碎。的外来的冲击力而被粉碎。应用:应用:多数物料都可用。多数物料都可用。2023/1/910(3 3)剪切:剪切:物料受到相对运动的两物料受到相对运动的两个构件端面的作用而被切断。个构件端面的作用而被切断。应用:应用:韧性物料,一般果蔬、韧性物料,一般果蔬、肉类的分切。肉类的分切。(4 4)折断:折断:物料在两个工作构件间物料在两个工作构件间承受弯曲应力而被折断。承受弯曲应力而被折断。
7、应用:应用:硬、脆度大的块状或硬、脆度大的块状或条状物料,如豆饼。条状物料,如豆饼。(5 5)研磨:研磨:物料在两个相对滑动的物料在两个相对滑动的粗糙工作表面之间受到摩擦、剪粗糙工作表面之间受到摩擦、剪切等作用而被磨削成细粒。切等作用而被磨削成细粒。应用:应用:小块物料或韧性物料。小块物料或韧性物料。2023/1/911 3 3、粉碎方、粉碎方法的选法的选择原则择原则 视粉碎物料的物化性质与所要求的粉碎比视粉碎物料的物化性质与所要求的粉碎比而定。而定。对特别坚硬的物料对特别坚硬的物料用用冲击冲击或或挤压挤压法法;对韧性特别强的物料选对韧性特别强的物料选用用剪切剪切或或研磨研磨法法;对脆性物料选
8、对脆性物料选用用挤压挤压或或冲击冲击的方法;的方法;对强对强度大、度大、硬度小、脆性小、韧性大的硬度小、脆性小、韧性大的“难难”破碎物料选用破碎物料选用“组合组合”方法。方法。2023/1/912(四)(四)粉碎机理与能耗粉碎机理与能耗 1 1、粉碎机理、粉碎机理 常见的有常见的有“裂缝假说裂缝假说”及及“表面积表面积假说假说”、“体积假说体积假说”。2 2、粉碎能耗、粉碎能耗 粉碎效率偏低,能耗较大,主要粉碎效率偏低,能耗较大,主要消耗消耗有有变形能、表面能、局部错位能耗变形能、表面能、局部错位能耗、各种、各种摩擦摩擦、噪声、噪声损耗。损耗。2023/1/913(五)(五)粉碎操作方法粉碎操
9、作方法1 1、按物料、按物料在粉碎过在粉碎过程中所处状态不同程中所处状态不同(1 1)干法粉碎)干法粉碎 物料始终干燥松散。物料始终干燥松散。工艺简单,但易过热并产生粉尘。工艺简单,但易过热并产生粉尘。(2 2)湿法粉碎)湿法粉碎 物料悬浮于液体中进行粉碎,后期物料悬浮于液体中进行粉碎,后期需分离需分离制品。制品。更细,无粉尘,无过热;但耗能大,更细,无粉尘,无过热;但耗能大,设备磨损严重。设备磨损严重。2023/1/914湿法粉碎湿法粉碎2023/1/9152 2、按工艺流程不同、按工艺流程不同 一级粉碎和多级粉碎一级粉碎和多级粉碎。3 3、按粉碎过程不同、按粉碎过程不同(1 1)开路粉碎:
10、)开路粉碎:简单,不用分级设备;产简单,不用分级设备;产品粒度分布宽,能量利用不充分。品粒度分布宽,能量利用不充分。(2 2)闭路粉碎:闭路粉碎:利用分级设备,粗粒重新利用分级设备,粗粒重新粉碎粉碎,适合,适合粉碎比粉碎比较大的粉碎过程较大的粉碎过程。效率高,效率高,动力消耗低,动力消耗低,但但设备复杂设备复杂(需(需分级和输送设分级和输送设备备)。将将开路开路、闭路闭路粉碎作为基础,可衍生出粉碎作为基础,可衍生出多种组合粉碎过程。多种组合粉碎过程。2023/1/916开路粉碎开路粉碎“一风吹一风吹”粉碎机粉碎机2023/1/917闭路粉碎系统闭路粉碎系统2023/1/918四、粉碎设备四、粉
11、碎设备 粉碎设备包括粉碎设备包括破碎机破碎机和和磨碎机磨碎机两大两大类。类。(一)破碎机(一)破碎机 按所施粉碎力的不同,分为:按所施粉碎力的不同,分为:A A:挤压式破碎机挤压式破碎机:通过固定面和活:通过固定面和活动面对物料的挤压达到破碎。动面对物料的挤压达到破碎。B B:冲击式破碎机冲击式破碎机:利用高速:利用高速旋转的旋转的转子或锤片来转子或锤片来击碎物料。击碎物料。2023/1/9191 1、辊式破碎机、辊式破碎机(1 1)特点)特点 又称又称“滚筒轧碎机滚筒轧碎机”,利用一只或一只,利用一只或一只以上辊子的旋转进行破碎。常见的是以上辊子的旋转进行破碎。常见的是双辊双辊破破碎机碎机。
12、(2 2)影响粉碎比的因素:)影响粉碎比的因素:开度、辊圆周速开度、辊圆周速度、辊表面形状、物料力学性质。度、辊表面形状、物料力学性质。(3 3)用途)用途:对对谷类谷类、油料、饲、油料、饲料料等等粗粉粗粉。最大容许最大容许钳角为钳角为34342023/1/920双辊破碎机双辊破碎机2023/1/921(4 4)轧片机轧片机 用途:用途:油料油料的轧胚、面带的加的轧胚、面带的加工。工。特点:特点:双辊,双辊,辊子表面光滑,辊子表面光滑,等等速反向旋转速反向旋转2023/1/922轧片机轧片机2023/1/923(5 5)光辊磨粉机)光辊磨粉机 用途:用途:对对巧巧克力克力、面粉进行、面粉进行精
13、精磨磨,所施加力为所施加力为挤挤压和研磨压和研磨力力。特点:特点:双辊,双辊,辊子表面光滑,差辊子表面光滑,差速反向旋转速反向旋转。2023/1/924磨粉机磨粉机 2023/1/925(6 6)丝辊磨粉机)丝辊磨粉机 用途:用途:对含纤维多的物料进行粉对含纤维多的物料进行粉碎,碎,所施加力为所施加力为剪切、挤压和研磨剪切、挤压和研磨。特点:特点:双辊,辊子表面有双辊,辊子表面有具一定具一定几何形状和参数的细槽几何形状和参数的细槽(俗称俗称“拉丝拉丝”),差,差速反向旋转速反向旋转。2023/1/926麦芽粉碎机麦芽粉碎机2023/1/9272 2、锤式粉碎机、锤式粉碎机 常称为常称为万能粉碎
14、机万能粉碎机,又分为又分为固定锤式固定锤式和和活动活动锤式锤式,是,是利用高速旋转利用高速旋转的锤片对物料施以强烈的锤片对物料施以强烈作用而将物料粉碎的机作用而将物料粉碎的机器器。兼有。兼有冲击冲击和和剪切剪切作作用。用。结构简单、操作方结构简单、操作方便、生产效率高、用途便、生产效率高、用途广泛,但粉碎粒度不易广泛,但粉碎粒度不易控制,锤头易磨损。控制,锤头易磨损。活动锤式粉碎机活动锤式粉碎机2023/1/928锤击式粉碎机锤击式粉碎机2023/1/9293 3、盘击粉碎机盘击粉碎机 又称又称“爪式粉碎机爪式粉碎机”,适合纤维物料的粉,适合纤维物料的粉碎。碎。2023/1/9304 4、气流
15、式粉碎机气流式粉碎机 为较成熟的超微粉碎设备,利用空气、为较成熟的超微粉碎设备,利用空气、过热蒸汽等在高压下喷出产生的强烈湍过热蒸汽等在高压下喷出产生的强烈湍流和冲击力,带动物料高速运动,利用流和冲击力,带动物料高速运动,利用剧烈撞击、碰撞、摩擦等粉碎物料。剧烈撞击、碰撞、摩擦等粉碎物料。多级气流粉碎分级机多级气流粉碎分级机超音速喷射式粉碎机超音速喷射式粉碎机2023/1/931(二)磨碎机(二)磨碎机 分分为为慢速磨机慢速磨机和和快速磨快速磨机机。快快速速磨机:磨机:主主要要有盘磨机、锥磨机和有盘磨机、锥磨机和胶胶体体磨;磨;慢慢速速磨机:磨机:主主要有球磨机、管磨机和棒要有球磨机、管磨机和
16、棒磨机。磨机。1 1、盘式磨碎机和碾磨、盘式磨碎机和碾磨:外形图见下页:外形图见下页 2 2、球磨机和棒磨、球磨机和棒磨机:机:2023/1/932碾磨碾磨2023/1/9332023/1/934第二节筛分第二节筛分2023/1/935一、概述一、概述 筛分筛分与与粉碎粉碎操作密切关联操作密切关联。筛分的在食品加工领域的应用筛分的在食品加工领域的应用 1 1、粉碎后按要求分级、粉碎后按要求分级 2 2、工程化食品和功能性食品生产的需求工程化食品和功能性食品生产的需求 3 3、食品、食品粒度粒度分析分析(筛析筛析)4 4、分离杂质、分离杂质2023/1/936二、筛分的概念与原理二、筛分的概念与
17、原理(一)筛分的概念(一)筛分的概念 通过通过筛分器将大小不同的固体颗粒筛分器将大小不同的固体颗粒分成两种或多种粒级的过程。分成两种或多种粒级的过程。(二)筛分的原理(二)筛分的原理 根据物料粒度(厚度、宽度)或形根据物料粒度(厚度、宽度)或形状的不同进行分选。状的不同进行分选。基本条件:基本条件:直接接触直接接触且时间足够且时间足够;适宜筛孔形状与大小;有相对运动。适宜筛孔形状与大小;有相对运动。2023/1/937(三(三)筛析和筛制)筛析和筛制1 1、筛析、筛析 又称又称过筛分析法过筛分析法,利用,利用标准筛标准筛分析粉分析粉碎后颗粒的粒度分布。碎后颗粒的粒度分布。2 2、筛制:、筛制:
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