吉林大学食品工程原理第四章

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1-100mm）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离心沉降电沉积筛丝网筛重力沉降测定方法-续离心沉降库尔特计数器显微镜透过法三、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锤击式盘击式叶轮叶轮式五、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。雷蒙机主机总装图

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，小于筛孔的颗粒通过筛孔进行分离。这种筛子因物料相对筛面的运动路程(筛程)较短，筛分效率较低。往复振动筛面：筛面作往复直线运动，物料沿筛面作往复滑动。筛程较长。可用来清除物料中细小杂物,其筛分效率及生产率均较高。高速振动筛面：筛面在垂直平面内作圆形或椭圆形平动，也可以作直线运动，物料在筛面上作小的跳动,颗粒不易堵塞筛孔。（三）筛面运动方式2回转筛面：筛面在水平面内作圆运动，物料在筛面上作螺旋线运动，筛程最长。筛分效率及生产率均较高。旋转筛面：筛面呈圆筒形或多角筒形、绕一倾斜轴旋转，物料在筛筒内作翻转运动而被筛选。因物料只与部分筛面接触，因而筛分效率较低。适用于物料的初清理。滚筒筛摇动筛筛析：利用筛孔大小不同的一套筛子进行粒度分级，测定和分析粉碎产物的粒度组成特性。标准筛：泰勒标准筛德国、英国、美国标准日本标准中国标准（四）筛分分析法人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，