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1、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
2、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401500mm，成品粒度550mm ；l中粉碎：原料粒度10100mm，成品粒度510mm ； 微粉碎：原料粒度510mm，成品粒度100m以下 ； 超微粉碎：原料粒度0.55mm，成品粒度10 25m以下；4、粉碎比（度）：粉碎前后的粒度比。粉碎比：330；超微粉碎比：3001000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
3、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
4、、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
5、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
6、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
7、：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
8、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。球磨机球磨机搅拌磨搅拌磨振动磨振动磨高频振动式高频振动式(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
9、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6080范围内，物 料充填率在100130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
10、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2040m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
11、于粘稠浆料的处理，(5)粉碎物粒度较振动磨的大，通常在40100m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。 改善食品品质，改变传统工艺，降低生产成本改善食品品质，改变传统工艺，降低生产成本 软饮料加工：茶粉软饮料加工：茶粉、植物蛋白饮料等植物蛋白饮料等 巧克力生产：巧克力配料的精磨巧克力生产
12、：巧克力配料的精磨 中药生产：促进药材成分的溶出，提高药效中药生产：促进药材成分的溶出，提高药效 水产品深加工和水产饲料生产水产品深加工和水产饲料生产食品资源的利用一）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2030m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1520m；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
13、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 50120m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
14、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1622h。此外，精炼时间持续2472h。 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
15、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
16、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12mm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H2O2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68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；
