食品工程原理 教学课件 作者 刘成梅 罗舜菁 张继鉴 主编第3章 粉碎与混合.ppt

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1、第三章粉碎与混合第一节粉碎与筛分一、粉碎能耗二、粉碎过程的颗粒变化三、筛分第二节混合一、混合的基本理论二、液体介质的搅拌混合三、高粘度浆体和塑性固体的混合四、固体粒子的混合第三节乳化第四节粉碎与混合原理在食品工业中的应用一、粉碎设备二、混合设备三、乳化设备第三章粉碎与混合1、粉碎(sizereduction)是利用机械力克服物料内聚力，使固体物料破碎或剪切成一定尺寸的小块或颗粒的单元操作。2、粉碎的目的：（1）有利于不同组分物料的均匀混合。混合物料所用的各种原料的粒度越小、越接近，混合的均匀度越高，效果越好。例如我们将蔬菜脱水后磨成粉，用于汤料粉的配制，此外还有咖啡、砂糖、香料等的粉磨

2、也有此类目的。（2）增大比表面积，以提高干燥、浸出等的加工速度，如脱水牛肉的生产，玉米淀粉的提取。（3）破坏细胞壁结构，便于胞内产物排出。提取玉米淀粉和大豆蛋白时，由于这些物质都存储于细胞内，因此需要通过粉碎破壁，便于这些物质的提取。（4）粉碎后的食物与消化液的接触面积增加，从而提高食物的消化吸收率。第一节粉碎与筛分一．粉碎能耗（一）粉碎力与粉碎方式第一节粉碎与筛分1、压碎物料置于两个粉碎面之间，施加压力后物料因压应力达到其抗压强度极限而被粉碎。对于大块的脆性物料，第一步粉碎常采用此法处理。若被处理的物料是具有韧性和塑性的，经过挤压则会得到片状产品，如轧制麦片、米片等。一．粉碎能耗（一

3、）粉碎力与粉碎方式第一节粉碎与筛分2、劈碎用一个平面和一个带尖棱的工作表面挤压物料时，由于劈裂平面上的拉应力达到或超过物料拉伸强度极限，物料沿压力作用线的方向被劈碎一．粉碎能耗（一）粉碎力与粉碎方式第一节粉碎与筛分3、折断折断被粉碎物料相当于承受集中载荷的两支点或多支点梁。当物料内的弯曲应力达到物料的弯曲强度极限时就被折断。此法多用于硬、脆性大的块状或条状物料的粉碎，如豆饼、玉米穗等的粉碎。一．粉碎能耗（一）粉碎力与粉碎方式第一节粉碎与筛分4、磨碎物料与运动的表面之间受一定的压力和剪切力作用．当剪应力达到物料的剪切强度时，物料就被粉碎。此法主要用于小块物料或韧性物料的粉磨。一．粉碎能耗

4、（一）粉碎力与粉碎方式第一节粉碎与筛分5、冲击破碎破碎物料在瞬间受到外来的冲击力而粉碎。它对粉碎脆性物料最有利。可以应用于多种食品物料，从较大块形原料的破碎到细微粉碎均可使用此法。一．粉碎能耗（二）粉碎能耗假说第一节粉碎与筛分1、粉碎能耗机理（1）机械传动损耗，如粉碎设备将动力传递给粉碎物料时的能耗，研磨介质之间的摩擦、振动及其他能量损耗等；（2）物料粉碎过程中的能量损耗，如裂解发生之前产生形变消耗的变形能，颗粒间摩擦所消耗的能量；（3）物料粉碎后发生变化消耗的能量，如形成新的表面，增加表面积消耗的表面能，产生表面活性点、表面形成无定形层等结构变化消耗的能量，以及晶体结构变化消耗的能量

5、等。粉碎能耗就是物料粉碎时外力做的功，粉碎的过程需要消耗大量的能量，主要包括以下三方面：一．粉碎能耗（二）粉碎能耗假说第一节粉碎与筛分2、粉碎能耗法则式中：dE为物料粉碎所需的能量，kJ；d(d)为物料粉碎的粒度变化，m；C为常数，通常需要根据实际情况计算，与具体粉碎过程有关物料粉碎过程中的能量消耗是巨大的，然而要精确的计算物料粉碎所需的最小能量并不容易，目前常用的能耗假说都基于这样一个假设：固体颗粒的粒度d发生微小变化-d(d)时所需的能量dE是粒度的函数。这个假说的能耗计算通式为：（3-1）一．粉碎能耗（二）粉碎能耗假说第一节粉碎与筛分2、粉碎能耗法则（1）里廷格（Rittinge

6、r）法则（2）基克（Kick）法则（3）朋特（Bond）法则第一节粉碎与筛分例3-1晶体砂糖从其粒度为0.5mm被粉碎至粒度为0.075mm，达到某一产量所需的功率为3.75kW。今欲改变要求，被粉碎后的粒度为0.1mm，但产量提高20%。假定此操作符合朋特式。试求功率消耗。解：先以原产量为基准，求出朋特常数：将E=3.75Kw，d1=0.5mm，d2=0.075mm带入式3-4得则粉碎粒度改变后所需能耗为：由计算结果可以看出，砂糖从0.5mm粉碎至0.075mm消耗的能量是物料从0.5mm粉碎至0.1mm的1.07倍左右。随着物料粒度的减小，粉碎消耗的能量急剧增加，因此在生产过程中需

7、要合理确定粉碎粒度，在保证产品品质的前提下尽量减小能耗。二．粉碎过程的颗粒变化1、粒度分布第一节粉碎与筛分以表面积为基准，若颗粒的表面积与球形颗粒的表面积相等，那么该球形颗粒的直径即为颗粒的表面积当量直径以体积为基准，若颗粒的体积与球形颗粒的体积相等，那么该球形颗粒的直径即为颗粒的体积当量直径二．粉碎过程的颗粒变化2、粉碎物料的表面积变化第一节粉碎与筛分若要计算一定质量的物料的比表面积，通常需要知道该物料的粒度分布以及颗粒的形状。对于当量直径为