食品工业新技术及应用经典培训教程ppt课件

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1、食品工业新技术及应用食品工业新技术及应用 1目目 录录 绪论绪论 第一章第一章 食品微粉碎和超微粉碎食品微粉碎和超微粉碎 第二章第二章 微胶囊造粒技术微胶囊造粒技术 第三章第三章 微波加热技术微波加热技术 第四章第四章 食品分离新技术食品分离新技术 第五章第五章 食品蒸煮挤压技术食品蒸煮挤压技术 第六章第六章 食品生物技术食品生物技术2绪绪 论论一、一、学习本课程的意义和作用学习本课程的意义和作用二、二、学习本课程的基本要求学习本课程的基本要求3一、一、学习本课的意义和作用学习本课的意义和作用1、本课程在食品工业中的作用、本课程在食品工业中的作用（1） 满足食品保藏、加工和消费新需要。满足食品

2、保藏、加工和消费新需要。（2） 促进工艺、技术、设备的革新。促进工艺、技术、设备的革新。（3） 实现资源开发的最大化，达到经济效益的最优化。实现资源开发的最大化，达到经济效益的最优化。4二、二、学习本课程的基本要求学习本课程的基本要求1、学习新技术和设备相关基本原理，特点、学习新技术和设备相关基本原理，特点 等基本知识。等基本知识。2、学习新技术在食品工业中的典型应用。、学习新技术在食品工业中的典型应用。3、了解和学习新技术的最新发展和应用情况、了解和学习新技术的最新发展和应用情况4、尽可能地扩充新知识（相关和交叉学科），从中求发展、求创新。、尽可能地扩充新知识（相关和交叉学科），从中求发展、

3、求创新。5第一章第一章 食品微粉碎和超微粉碎食品微粉碎和超微粉碎概述概述第一节第一节 粉碎理论粉碎理论第二节第二节 干法超微粉碎和微粉碎干法超微粉碎和微粉碎第三节第三节 湿法超微粉碎湿法超微粉碎第四节第四节 粒度分布与测定粒度分布与测定第五节第五节 超微粉碎和微粉碎的应用超微粉碎和微粉碎的应用6概述概述粉碎：用机械力的方法克服固体物料内部凝聚力达到使之破碎的单元操作。粉碎：用机械力的方法克服固体物料内部凝聚力达到使之破碎的单元操作。破碎：大块物料分裂成小块物料的操作。破碎：大块物料分裂成小块物料的操作。研磨和磨碎：将小块物料分裂成细粉的操作。研磨和磨碎：将小块物料分裂成细粉的操作。7概述概述粉

4、碎：破碎和研磨的统称。粉碎：破碎和研磨的统称。 粉碎在食品工程中的作用粉碎在食品工程中的作用1、满足某些食品消费和生产的需要；、满足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处理的进行；、增加固体表面积以利于后道处理的进行；3、工程化食品和功能食品的生产需要。、工程化食品和功能食品的生产需要。 8概述概述超微粉碎技术应用结果超微粉碎技术应用结果1、可以使食品具有独特的物理化学性能、可以使食品具有独特的物理化学性能2、可以改善食品感官性能；、可以改善食品感官性能；3、使食品成分被充分利用；、使食品成分被充分利用；4、改变某些食品加工过程或生产工艺；、改变某些食品加工过程或生产工艺；5

5、、食品改进或创新。、食品改进或创新。 9第一节第一节 粉碎理论粉碎理论1、有关粉碎的基本概念、有关粉碎的基本概念根据被粉碎物料和产品粒度的大小，粉碎分为四类根据被粉碎物料和产品粒度的大小，粉碎分为四类（1）粗粉碎）粗粉碎 原料粒度原料粒度 401500mm 成品粒度成品粒度550um（2）中粉碎）中粉碎 原料粒度原料粒度 10100mm 成品粒度成品粒度510um10第一节第一节 粉碎理论粉碎理论（3）微粉碎）微粉碎 原料粒度原料粒度 510mm 成品粒度成品粒度100um以下以下（4）超微粉碎）超微粉碎 原料粒度原料粒度 0.55mm 成品粒度成品粒度1025um以下以下按粉体大小划分，超微

6、粉体可分为：按粉体大小划分，超微粉体可分为： （1）微米级）微米级 1100um （2） 亚微米级亚微米级 0.11um （3） 纳米级纳米级 1100nm11第一节第一节 粉碎理论粉碎理论粉碎比：粉碎前后的粒度比。粉碎比：粉碎前后的粒度比。 反映粉碎前后粒度变化和设备性能指标。反映粉碎前后粒度变化和设备性能指标。 超微粉碎：粉碎比超微粉碎：粉碎比3001000以上。以上。 总粉碎比（多级粉碎）：每级粉碎比之和。总粉碎比（多级粉碎）：每级粉碎比之和。 干法粉碎：在干燥状态下进行的粉碎操作。干法粉碎：在干燥状态下进行的粉碎操作。 湿法粉碎：物料悬浮于载体液流中进行的粉碎操作。湿法粉碎：物料悬浮于

7、载体液流中进行的粉碎操作。12第一节第一节 粉碎理论粉碎理论二、粉碎理论二、粉碎理论 （一）粉碎力的种类与形式（一）粉碎力的种类与形式1、种类：挤压力、冲击力、剪切力、种类：挤压力、冲击力、剪切力2、形式：施力种类和方式不同，粉碎基本方法：、形式：施力种类和方式不同，粉碎基本方法：（1）压碎：挤压强度极限。）压碎：挤压强度极限。（2）劈碎：抗伸强度极限。）劈碎：抗伸强度极限。（3）研磨：剪切强度极限。）研磨：剪切强度极限。（4）折断（弯曲）：弯曲强度极限。）折断（弯曲）：弯曲强度极限。（5）冲击：瞬间冲击力作用。）冲击：瞬间冲击力作用。13第一节第一节 粉碎理论粉碎理论（二）物料力学性质（二）

8、物料力学性质应力和应变关系、极限应力不同，分为：应力和应变关系、极限应力不同，分为：（1）硬度：弹性模量大小，抵抗弹性变形的能力。）硬度：弹性模量大小，抵抗弹性变形的能力。（2）强度：弹性极限应力大小。）强度：弹性极限应力大小。 一般硬度大，物料强度和对粉碎阻力大。普氏硬度以物料按强度分为一般硬度大，物料强度和对粉碎阻力大。普氏硬度以物料按强度分为10级。级。（3）脆性：塑变区域长短。）脆性：塑变区域长短。（4）韧性：抵抗物料裂缝扩展能力大小，反映物料吸收应变能量的能力。）韧性：抵抗物料裂缝扩展能力大小，反映物料吸收应变能量的能力。 不同于强度和硬度，脆性和韧性无确切数量概念。不同于强度和硬度

9、，脆性和韧性无确切数量概念。14第一节第一节 粉碎理论粉碎理论 可碎性和可磨性物料粉碎的难易性。可碎性和可磨性物料粉碎的难易性。 表示方法：标准单位成品的粉碎能耗；单位能耗所得标准成品的产量。表示方法：标准单位成品的粉碎能耗；单位能耗所得标准成品的产量。 具体物料的力学性质是多种力学性质的综合具体物料的力学性质是多种力学性质的综合, ,决定了粉碎方式的综合性和复杂性。决定了粉碎方式的综合性和复杂性。 15第一节第一节 粉碎理论粉碎理论选择施力方式的一般原则：选择施力方式的一般原则：（1 1）粒度大或中等硬度物料压碎、冲击、弯曲等。）粒度大或中等硬度物料压碎、冲击、弯曲等。（2 2）粒度较小且坚

10、硬物料压碎、冲击、研磨。）粒度较小且坚硬物料压碎、冲击、研磨。（3）粒状或泥状物料冲击、劈碎、研磨等。）粒状或泥状物料冲击、劈碎、研磨等。（4）韧性物料剪切或高速冲击。）韧性物料剪切或高速冲击。16第一节第一节 粉碎理论粉碎理论（三）物料在粉碎过程中的变化以及超微粉碎过程特点（三）物料在粉碎过程中的变化以及超微粉碎过程特点过程变化：在不同粉碎力作用下，产生相应应变，并以应变能形式积蓄于物料内部，过程变化：在不同粉碎力作用下，产生相应应变，并以应变能形式积蓄于物料内部，当局部应变能超过某临界值时，在脆弱的裂缝线上发生裂解。当局部应变能超过某临界值时，在脆弱的裂缝线上发生裂解。外界提供粉碎所需能量

11、的过程。外界提供粉碎所需能量的过程。粉碎至少需要两方面的能量：粉碎至少需要两方面的能量： 裂解发生前的变形能与体积有关。裂解发生前的变形能与体积有关。 裂解发生后出现新表面所需的表面能与表面积有关。裂解发生后出现新表面所需的表面能与表面积有关。17第一节第一节 粉碎理论粉碎理论 为什么粉碎随粒度减小而变得更加困难为什么粉碎随粒度减小而变得更加困难？ 为什么粉碎过程中有用功与裂缝长短有关为什么粉碎过程中有用功与裂缝长短有关？2 2、超微粉碎过程特点、超微粉碎过程特点 粉碎团聚的动态平衡过程粉碎团聚的动态平衡过程 物料粉碎至微米及亚微米级，其表面积和比表面积显著增加，微细颗粒相互团聚，物料粉碎至微

12、米及亚微米级，其表面积和比表面积显著增加，微细颗粒相互团聚，形成二次或三次颗粒的趋势逐渐增加，在一定粉碎条件和环境下，经过一定时间形成二次或三次颗粒的趋势逐渐增加，在一定粉碎条件和环境下，经过一定时间后，超微粉碎处于粉碎团聚的动态平衡过程，在此情况下，物料粉碎速度趋于后，超微粉碎处于粉碎团聚的动态平衡过程，在此情况下，物料粉碎速度趋于变缓，即使延长粉碎时间，物料的粒度不再减小，甚至出现变缓，即使延长粉碎时间，物料的粒度不再减小，甚至出现“变粗变粗”趋势。趋势。18第一节第一节 粉碎理论粉碎理论 物料物料“粉碎极限粉碎极限”：超微粉碎过程中出现粉碎团聚平衡时的物料粒度。：超微粉碎过程中出现粉碎团

13、聚平衡时的物料粒度。 粉碎过程机械化学效应粉碎过程机械化学效应 在某些粉碎工艺和条件下，由于超微粉碎时间长，强度大，成品粒度小除造成物在某些粉碎工艺和条件下，由于超微粉碎时间长，强度大，成品粒度小除造成物料粒度减小的变化外，还因机械超微粉碎作用导致被粉碎物料晶体结构和物化料粒度减小的变化外，还因机械超微粉碎作用导致被粉碎物料晶体结构和物化性质的变化。此效应称为超微粉碎机械化学效应。性质的变化。此效应称为超微粉碎机械化学效应。 19第一节第一节 粉碎理论粉碎理论 三、粉碎能耗三、粉碎能耗 粉碎能：物料粉碎时，当作用力超过颗粒之间的结合力时，产生粉碎，外力做功称粉碎能：物料粉碎时，当作用力超过颗粒

14、之间的结合力时，产生粉碎，外力做功称为粉碎能或粉碎能耗。为粉碎能或粉碎能耗。 粉碎能消耗于以下几方面：粉碎能消耗于以下几方面： 机械传动中的能耗；机械传动中的能耗； 粉碎发生前的变形能和粉碎后的储能；粉碎发生前的变形能和粉碎后的储能； 粉碎物料新增表面积的表面能；粉碎物料新增表面积的表面能； 晶体结构变化所消耗的能量；晶体结构变化所消耗的能量； 磨介间的摩擦、震动及其他能耗。磨介间的摩擦、震动及其他能耗。20第一节第一节 粉碎理论粉碎理论 能耗理论主要研究粉碎能耗与被粉碎物料和所得产品粒度之间的关系。能耗理论主要研究粉碎能耗与被粉碎物料和所得产品粒度之间的关系。 三种假说：三种假说：1 1、R

15、ittingerRittinger假说（表面积假说）假说（表面积假说） 粉碎能耗和粉碎后物料的新生表面积成正比。粉碎能耗和粉碎后物料的新生表面积成正比。 21第一节第一节 粉碎理论粉碎理论 2、kick 假说（体积假说）假说（体积假说） 粉碎能耗与颗粒的体积呈正比，粉碎后颗粒的粒度也呈正比减少。粉碎能耗与颗粒的体积呈正比，粉碎后颗粒的粒度也呈正比减少。 其中：其中：D和和d 分别为粉碎前后的粒度分别为粉碎前后的粒度22第一节第一节 粉碎理论粉碎理论3 3、BandBand假说（裂缝假说）假说（裂缝假说） 粉碎能耗与裂缝长度呈正比，裂缝长度与颗粒体积和颗粒面积均有关。粉碎能耗与裂缝长度呈正比，裂

16、缝长度与颗粒体积和颗粒面积均有关。 假设：变形功集聚于颗粒内部的裂纹附近，产生应力集中使裂纹扩展成裂缝，裂缝假设：变形功集聚于颗粒内部的裂纹附近，产生应力集中使裂纹扩展成裂缝，裂缝发展到一定程度时，颗粒被粉碎。发展到一定程度时，颗粒被粉碎。 23第一节第一节 粉碎理论粉碎理论 粉碎能耗统一公式粉碎能耗统一公式 建立能耗微分式和积分式：建立能耗微分式和积分式：dW-dW-颗粒粒度减少颗粒粒度减少dxdx时的粉碎能耗时的粉碎能耗x-x-颗粒粒度颗粒粒度c,n-c,n-系数系数24第一节第一节 粉碎理论粉碎理论积分式：积分式：当当n=1,n=1,得体积假说能耗公式得体积假说能耗公式n=1.5,n=1

17、.5,得裂纹扩展假说能耗公式得裂纹扩展假说能耗公式n=2,n=2,得表面积假说能耗公式得表面积假说能耗公式n n1时，积分得：时，积分得：25第一节第一节 粉碎理论粉碎理论式中：式中：m=n-1;k=c/n-1.m=n-1;k=c/n-1.令令D/d=D/d=i ,则则 式中，式中，m为与物料性质，产品粒度和设备类型等有关常数。如，方解石采用圆筒球磨为与物料性质，产品粒度和设备类型等有关常数。如，方解石采用圆筒球磨机粉碎时，机粉碎时，m约为约为1.23。26第一节第一节 粉碎理论粉碎理论 三种能耗理论适用范围：三种能耗理论适用范围： 表面积假说适用于产物粒度在表面积假说适用于产物粒度在10um

18、以下的粉碎；以下的粉碎； 体积假说适用于粗粒产物粉碎；体积假说适用于粗粒产物粉碎； 裂纹扩展假说适用于以上两者之间裂纹扩展假说适用于以上两者之间, 粉碎物粒度粉碎物粒度1mm10mm。 27第一节第一节 粉碎理论粉碎理论 能耗理论发展：能耗理论发展： 1、极限比表面积理论、极限比表面积理论(田中达夫）田中达夫）式中：式中：S-比表面积；比表面积；W-粉碎能；粉碎能；S-极限比表面积；极限比表面积；k-系数。系数。上式积分，且上式积分，且SS时，有时，有 28第一节第一节 粉碎理论粉碎理论 2、在综合考虑粉碎能增加、表面能转变为热能与弹性能贮藏以及固体表面某些物理在综合考虑粉碎能增加、表面能转变

19、为热能与弹性能贮藏以及固体表面某些物理化学变化基础上提出新能耗公式化学变化基础上提出新能耗公式(列宾契夫）：列宾契夫）：式中式中 -机械粉碎效率；机械粉碎效率；W-粉碎能耗；粉碎能耗；k-与粉碎颗粒形状有关参数；与粉碎颗粒形状有关参数；s粉碎产物比表粉碎产物比表面积；面积；s0-颗粒初始比表面积；颗粒初始比表面积； S-粉碎极限时的比表面积；粉碎极限时的比表面积；e, -比弹性变形能和比弹性变形能和比塑性变形能；比塑性变形能；l-物理或化学变形层厚度。物理或化学变形层厚度。29第一节第一节 粉碎理论粉碎理论 粉碎能耗理论十分复杂，除与原料粒度和产品粒度有关，还与物料性质、状态、粉粉碎能耗理论十

20、分复杂，除与原料粒度和产品粒度有关，还与物料性质、状态、粉碎设备类型、操作条件、环境因素等有关，在利用能耗理论建立的公式对粉碎能碎设备类型、操作条件、环境因素等有关，在利用能耗理论建立的公式对粉碎能耗进行估算时，需根据实验数据对各系数及实验结果进行修正，方可用于评估或耗进行估算时，需根据实验数据对各系数及实验结果进行修正，方可用于评估或比较粉碎过程和粉碎设备能耗。比较粉碎过程和粉碎设备能耗。30第一节第一节 粉碎理论粉碎理论粉碎动力学粉碎动力学 研究物料粉碎时粒度、产量和时间的关系。研究物料粉碎时粒度、产量和时间的关系。 对间歇式粉碎：粉碎速度与粗颗粒含量成正比。对间歇式粉碎：粉碎速度与粗颗粒

21、含量成正比。式中：式中： -在提在提t时的粗颗粒含量；时的粗颗粒含量；k-比例系数。比例系数。31第一节第一节 粉碎理论粉碎理论粉碎动力学公式：粉碎动力学公式：式中：式中：m-与物料性质及粉碎条件有关与物料性质及粉碎条件有关它是粉碎流程设计的依据。它是粉碎流程设计的依据。 32第二节第二节 干法超微粉碎和微粉碎干法超微粉碎和微粉碎根据生产粉碎力的原理根据生产粉碎力的原理 1、 气流式气流式 2、高频振动式、高频振动式 3、旋转球磨式、旋转球磨式 4、转辊式、转辊式 5、锤击式、锤击式 6、自磨式、自磨式33第二节第二节 干法超微粉碎和微粉碎干法超微粉碎和微粉碎 一、高频振动式超微粉碎一、高频振

22、动式超微粉碎（一）原理：利用球形或棒形研磨介质作高频振动时产生的冲击、摩擦和剪切等作用（一）原理：利用球形或棒形研磨介质作高频振动时产生的冲击、摩擦和剪切等作用力实现对物料颗粒的超微粉碎。力实现对物料颗粒的超微粉碎。 （二）振动磨（二）振动磨 装有研磨介质和物料的振动磨筒体在传动轴（轴上装有偏心重锤）的带动下作装有研磨介质和物料的振动磨筒体在传动轴（轴上装有偏心重锤）的带动下作园振动。磨桶的壁使介质受到经常性冲击。随着振动频率升高，介质起落冲击呈园振动。磨桶的壁使介质受到经常性冲击。随着振动频率升高，介质起落冲击呈放射抛射，并且在机桶壁上回转滑动和围绕桶中心运动。放射抛射，并且在机桶壁上回转滑

23、动和围绕桶中心运动。34 介质获得三种运动介质获得三种运动（1 1）强烈抛射：对物料起冲击作用）强烈抛射：对物料起冲击作用（2 2）高速同向自转：对物料起研磨作用）高速同向自转：对物料起研磨作用（3 3）慢速公转：对物料起均化作用）慢速公转：对物料起均化作用（三）、影响粉碎过程因素（三）、影响粉碎过程因素 粉碎物比表面积与粉碎时间关系：见粉碎物比表面积与粉碎时间关系：见p16p16 研磨介质越小，粉碎产品粒度越小；研磨介质越小，粉碎产品粒度越小； 振动频率越高，粉碎产品粒度越小振动频率越高，粉碎产品粒度越小35第二节第二节 干法超微粉碎和微粉碎干法超微粉碎和微粉碎（四）振动磨特点（四）振动磨特

24、点1 1、研磨效率高、研磨效率高研磨介质小，比表面积大；磨介装填系数（研磨介质小，比表面积大；磨介装填系数（60608080）比球磨机（）比球磨机（28284545）大，）大，冲击次数多，冲击力大，研磨效率高（比球磨机高几倍至十几倍。冲击次数多，冲击力大，研磨效率高（比球磨机高几倍至十几倍。2 2、研磨成品粒度细，平均粒径达、研磨成品粒度细，平均粒径达2 23um3um以下。以下。3 3、可实现连续化生产并采用封闭生产。、可实现连续化生产并采用封闭生产。4 4、外形尺寸小，占地面积小，操作方便，维修容易。、外形尺寸小，占地面积小，操作方便，维修容易。5 5、干湿法研磨均可，但运转噪音大。、干湿

25、法研磨均可，但运转噪音大。 36第二节第二节 干法超微粉碎和微粉碎干法超微粉碎和微粉碎二、转辊式微或超微粉碎二、转辊式微或超微粉碎 （一）原理：利用转动的磨辊在另一相对表面之间产生的摩擦、挤压、剪切等作用力，（一）原理：利用转动的磨辊在另一相对表面之间产生的摩擦、挤压、剪切等作用力，达到粉碎物料的目的。达到粉碎物料的目的。（二）辊磨机工作原理（二）辊磨机工作原理 在磨机内，磨辊表面光滑或带齿槽，由于磨辊转速不同使夹在辊间物料受到剪切、在磨机内，磨辊表面光滑或带齿槽，由于磨辊转速不同使夹在辊间物料受到剪切、挤压等作用而粉碎。挤压等作用而粉碎。37第二节第二节 干法超微粉碎和微粉碎干法超微粉碎和微

26、粉碎（三）齿辊技术特性（三）齿辊技术特性1、齿数（牙数）：单位圆周上拉丝形成拉线数。例如小麦磨粉，常采用、齿数（牙数）：单位圆周上拉丝形成拉线数。例如小麦磨粉，常采用1232齿数。齿数。2、齿形：见、齿形：见p27 其中牙角：锋面与钝角之间的夹角其中牙角：锋面与钝角之间的夹角 锋角：锋面与直径之间的夹角锋角：锋面与直径之间的夹角 钝角：钝面与直径之间的夹角钝角：钝面与直径之间的夹角 齿顶：齿顶：0.1-0.4mm，防止磨损。，防止磨损。38第二节第二节 干法超微粉碎和微粉碎干法超微粉碎和微粉碎3、磨齿排列：锋对锋、锋对钝、钝对锋、钝对钝、磨齿排列：锋对锋、锋对钝、钝对锋、钝对钝 锋对锋：先挤压

27、，后剪切锋对锋：先挤压，后剪切 钝对钝：先挤压，后略剪切钝对钝：先挤压，后略剪切4、拉丝斜度：平稳研磨条件：拉丝有一定斜度且、拉丝斜度：平稳研磨条件：拉丝有一定斜度且 相互平行。一般相互平行。一般020 斜度越小则径向分力越大，粉碎率越高，同时轴向分力越小，物料不易克服磨齿的摩擦斜度越小则径向分力越大，粉碎率越高，同时轴向分力越小，物料不易克服磨齿的摩擦阻力而滑向一边。阻力而滑向一边。39第二节第二节 干法超微粉碎和微粉碎干法超微粉碎和微粉碎（四）特点（四）特点1、研磨效果好，且能耗小。、研磨效果好，且能耗小。2、粉碎物料平均粒度可达、粉碎物料平均粒度可达4050um。三、气流式超微粉碎三、气

28、流式超微粉碎（一）基本原理（一）基本原理 利用空气、蒸汽或其它气体通过一定压力的喷嘴喷射产生高能气流，颗粒在气流作用下利用空气、蒸汽或其它气体通过一定压力的喷嘴喷射产生高能气流，颗粒在气流作用下悬浮输送，相互之间发生强烈冲击、碰撞和摩擦作用，加上高速气流对颗粒剪切冲击悬浮输送，相互之间发生强烈冲击、碰撞和摩擦作用，加上高速气流对颗粒剪切冲击作用，使物料粉碎并均匀混合。作用，使物料粉碎并均匀混合。40第二节第二节 干法超微粉碎和微粉碎干法超微粉碎和微粉碎（二）气流式超微粉碎特点（二）气流式超微粉碎特点1、粉碎比大，粉碎颗粒成品平均粒度在、粉碎比大，粉碎颗粒成品平均粒度在5um以下；以下；2、设备

29、结构紧凑、磨损小且易于维修，但动力消耗大；、设备结构紧凑、磨损小且易于维修，但动力消耗大；3、粉碎过程设置具有一定分级作用，保证成品粒度均匀性；、粉碎过程设置具有一定分级作用，保证成品粒度均匀性；4、压缩空气（过热蒸汽）膨胀吸热产生致冷作用，有利于热敏性物料的粉碎；、压缩空气（过热蒸汽）膨胀吸热产生致冷作用，有利于热敏性物料的粉碎；41第二节第二节 干法超微粉碎和微粉碎干法超微粉碎和微粉碎5、易实现多单元联合操作；如粉碎与干燥联合处理；粉碎与混合联合处理；粉碎与、易实现多单元联合操作；如粉碎与干燥联合处理；粉碎与混合联合处理；粉碎与包埋联合处理。包埋联合处理。6、易实现无菌操作，卫生条件好。、

30、易实现无菌操作，卫生条件好。（三）圆盘式气流粉碎机（三）圆盘式气流粉碎机 示意图见示意图见p11,粉碎室呈扁平圆形粉碎室呈扁平圆形,沿圆壁等距设置若干喷嘴，喷射流桶圆周呈沿圆壁等距设置若干喷嘴，喷射流桶圆周呈45度，度，将粉碎室分成靠周边的粉碎区和中间的分级区。由于各层射流速率差异，颗粒间将粉碎室分成靠周边的粉碎区和中间的分级区。由于各层射流速率差异，颗粒间发生冲击、碰撞和研磨，达到粉碎目的。发生冲击、碰撞和研磨，达到粉碎目的。42第二节第二节 干法超微粉碎和微粉碎干法超微粉碎和微粉碎分级作用：粒度不同颗粒在旋转运动气流离心场中径向运动速度不同，粒度大颗粒径分级作用：粒度不同颗粒在旋转运动气流

31、离心场中径向运动速度不同，粒度大颗粒径向速度大，而粒度小的径向速度小，粉碎时同时进行分级，粗颗粒被抛向外围重新粉向速度大，而粒度小的径向速度小，粉碎时同时进行分级，粗颗粒被抛向外围重新粉碎。碎。适用范围：进料粒度通常小于适用范围：进料粒度通常小于0.15mm，一般不超过，一般不超过6mm，成品粒度，成品粒度0.2-5um.43第三节湿法超微粉碎第三节湿法超微粉碎湿法超微粉碎主要设备：均质机和胶体磨湿法超微粉碎主要设备：均质机和胶体磨一、胶体磨一、胶体磨（一）工作原理：（一）工作原理： 工作构件由一个固定的磨体（定子）和一个高速旋转磨体（转子）组成，两磨体间工作构件由一个固定的磨体（定子）和一个

32、高速旋转磨体（转子）组成，两磨体间可调节间歇。可调节间歇。 当物料通过间歇时，由于转子高速旋转，使附着在转子上物料速度达最大，而附着当物料通过间歇时，由于转子高速旋转，使附着在转子上物料速度达最大，而附着于定子上物料速度为零，因而产生较大速度梯度，物料于定子上物料速度为零，因而产生较大速度梯度，物料 44第三节湿法超微粉碎第三节湿法超微粉碎受到强烈的剪切、摩擦等作用而被粉碎。受到强烈的剪切、摩擦等作用而被粉碎。（二）特点（二）特点1、可在较短时间内实现对悬浮液中固形物进行超微粉碎，同时具有混合、搅拌、分、可在较短时间内实现对悬浮液中固形物进行超微粉碎，同时具有混合、搅拌、分散、乳化作用。散、乳

33、化作用。2、可调间歇（小于、可调间歇（小于1um)达到控制成品粒度。达到控制成品粒度。3、效率高、产量大。、效率高、产量大。4、结构简单、操作方便、占地面积小。、结构简单、操作方便、占地面积小。45第三节湿法超微粉碎第三节湿法超微粉碎 二、均质机二、均质机（一）工作原理：工作部件高压均质阀（一）工作原理：工作部件高压均质阀 工作原理与胶体磨相似，当高压物料在阀盘和阀座间流过时产生了较大速度梯度，工作原理与胶体磨相似，当高压物料在阀盘和阀座间流过时产生了较大速度梯度，速度在缝隙的中心最大，而附着在阀盘和阀座上物料速度为零，由于速度梯度产速度在缝隙的中心最大，而附着在阀盘和阀座上物料速度为零，由于

34、速度梯度产生的强烈剪切生的强烈剪切 作用使物料细化。作用使物料细化。46第三节湿法超微粉碎第三节湿法超微粉碎（二）特点（二）特点1、适于产量粘度较低物料。、适于产量粘度较低物料。2、乳化、分散作用更大。、乳化、分散作用更大。47第四节粒度分布与测定第四节粒度分布与测定一、粉碎物料粒度与粒度分布一、粉碎物料粒度与粒度分布1、粒度表示方法、粒度表示方法物料粉碎后，分散状态的个体物理单元颗粒物料粉碎后，分散状态的个体物理单元颗粒颗粒大小的量度粒度。颗粒大小的量度粒度。球形颗粒：颗粒直径粒径球形颗粒：颗粒直径粒径非球形颗粒：非球形颗粒：（1）按某种规定的线性尺寸表示粒径）按某种规定的线性尺寸表示粒径如

35、采用球体、立方体或长方体的代表尺寸。如采用球体、立方体或长方体的代表尺寸。 48第四节粒度分布与测定第四节粒度分布与测定（2）定义与颗粒各现象对应的当量直径（名义粒度）定义与颗粒各现象对应的当量直径（名义粒度） 如如 表面积为基准的名义粒度外表面积等于该颗粒表面积的球体直径。表面积为基准的名义粒度外表面积等于该颗粒表面积的球体直径。 设颗粒表面积为设颗粒表面积为S，则，则 49第四节粒度分布与测定第四节粒度分布与测定 如定义总体积等于该颗粒体积的球体直径，则有以体积为基准的名义粒度。如定义总体积等于该颗粒体积的球体直径，则有以体积为基准的名义粒度。 平均粒度：实际超微粉体为各种粒度颗粒的集合（

36、颗粒群）。平均粒度：实际超微粉体为各种粒度颗粒的集合（颗粒群）。 平均粒度计算方法：统计数学的方法。平均粒度计算方法：统计数学的方法。50第四节粒度分布与测定第四节粒度分布与测定 设体系中某一微分区间的粒度为设体系中某一微分区间的粒度为di,相应粒径的颗粒数为相应粒径的颗粒数为n,则颗粒群的平均粒径以个则颗粒群的平均粒径以个数为基准时，有多种表示和计算方法。数为基准时，有多种表示和计算方法。2、粒度分布、粒度分布 平均粒度：颗粒大小的平均程度，不能表示粒度分布的特征。如两批粉体平均粒径平均粒度：颗粒大小的平均程度，不能表示粒度分布的特征。如两批粉体平均粒径相同，具有相同粒径的颗粒数量（质量、体

37、积）可能不同。为全面描述粉体粒度，相同，具有相同粒径的颗粒数量（质量、体积）可能不同。为全面描述粉体粒度，引入粒度分布（频率分布或相对分布）。引入粒度分布（频率分布或相对分布）。 在粒径间隔在粒径间隔d（dc）内的所有颗粒的质量百分数为）内的所有颗粒的质量百分数为d，相应的颗粒粒数和表面积百，相应的颗粒粒数和表面积百分数为分数为dF和的和的dS。 粒径的计数相对频率粒径的计数相对频率51第四节粒度分布与测定第四节粒度分布与测定 粒径的表面积相对频率粒径的表面积相对频率 粒径的体积（质量）相对频率粒径的体积（质量）相对频率粒径相对频率分布曲线粒径相对频率分布曲线 根据上述定义式，利用积分即可得任

38、何粒径范围内的所有颗粒的计数、表面积和体根据上述定义式，利用积分即可得任何粒径范围内的所有颗粒的计数、表面积和体积（质量）百分数。积（质量）百分数。52第四节粒度分布与测定第四节粒度分布与测定在在 范围内的颗粒所占的计数百分数为：范围内的颗粒所占的计数百分数为：粉径小于和等于粉径小于和等于dc的颗粒所占的粒数百分数（即累计粒数百分数）的颗粒所占的粒数百分数（即累计粒数百分数） 在整个粒径分布范围内，颗粒的累计粒数百分数为在整个粒径分布范围内，颗粒的累计粒数百分数为100% 53第四节粒度分布与测定第四节粒度分布与测定 粒度分布粒度分布表示方法：表示方法：1、列表法、列表法2、图解法、图解法3、

39、函数法、函数法54第四节粒度分布与测定第四节粒度分布与测定 粉体频率分布表粉体频率分布表粒径范围/um质量/g频率分布/%粒径范围/um质量/g频率分布/%160-12012640-205025120-80402020-018980-408040556、施工图设计、施工图设计初步设计文件批准后，分专业进行施工图设计。初步设计文件批准后，分专业进行施工图设计。 工艺人员完成工艺设计施工图，并向其它相关设计工作提出各种数据要求，使设计协工艺人员完成工艺设计施工图，并向其它相关设计工作提出各种数据要求，使设计协调和谐，满足工艺要求调和谐，满足工艺要求。 施工图作用：指导施工。施工图作用：指导施工。

40、在初步设计图基础上，进一步细化（如所有尺寸标注）和补充（如设备安装图、管道安在初步设计图基础上，进一步细化（如所有尺寸标注）和补充（如设备安装图、管道安装图）。装图）。56第四节粒度分布与测定第四节粒度分布与测定图解法：图解法： 粉体粒径为横指标，分别以频率分别和累积分布数值为纵坐标可绘制出相对百分率粉体粒径为横指标，分别以频率分别和累积分布数值为纵坐标可绘制出相对百分率和累积百分率曲线（见上图）。和累积百分率曲线（见上图）。 其中相对百分率曲线的峰值所对应的粒径为众数粒径，指颗粒出现最多的粒径值。其中相对百分率曲线的峰值所对应的粒径为众数粒径，指颗粒出现最多的粒径值。中位径（中位径（d50)

41、d50)指累积百分率曲线上占颗粒总数指累积百分率曲线上占颗粒总数5050的粒子所对应的粒径；的粒子所对应的粒径；d90d90和和d10d10分别表示在累积分布曲线上占颗粒总数分别表示在累积分布曲线上占颗粒总数9090和和1010的粒子所对应的粒径。的粒子所对应的粒径。衡量粒度分布范围时，常用分布宽度（衡量粒度分布范围时，常用分布宽度（SPAN)SPAN)表示表示57第四节粒度分布与测定第四节粒度分布与测定 函数法函数法 图形表示颗粒的粒径分布虽然直观，但不便于计算，为了计算方便，用数学函数表图形表示颗粒的粒径分布虽然直观，但不便于计算，为了计算方便，用数学函数表示。粉尘粒径分布函数通过采用概率

42、论或近似函数的经验方法来寻找示。粉尘粒径分布函数通过采用概率论或近似函数的经验方法来寻找 粒度分布规粒度分布规律的数学表达式，常用的分布函数有正态分布函数和对数正态分布函数。见律的数学表达式，常用的分布函数有正态分布函数和对数正态分布函数。见p41 58正态分布方程正态分布方程对数正态分布方程对数正态分布方程 59第四节粒度分布与测定第四节粒度分布与测定平均粒度平均粒度平均粒度有各种表示方法，多数以粒数频率分布进行加权平均，平均时，采用基平均粒度有各种表示方法，多数以粒数频率分布进行加权平均，平均时，采用基准可以不同，平均的方法也可以不同，相应有几种平均粒度计数方法。准可以不同，平均的方法也可

43、以不同，相应有几种平均粒度计数方法。 见见p42 表表16 重点掌握算术平均，几何平均和调和平均粒度计数方法。重点掌握算术平均，几何平均和调和平均粒度计数方法。60第四节粒度分布与测定第四节粒度分布与测定3、颗粒形状、颗粒形状颗粒形状影响粉体性能。颗粒形状影响粉体性能。颗粒形状有：球形、正方体、柱状、针状、片状、纤维状等颗粒形状有：球形、正方体、柱状、针状、片状、纤维状等为了以数学语言表示颗粒形状，引入形状系数，它表示颗粒各种立体几何变量之间的为了以数学语言表示颗粒形状，引入形状系数，它表示颗粒各种立体几何变量之间的关系。关系。常用形状系数如下：常用形状系数如下：61 第四节粒度分布与测定第四

44、节粒度分布与测定表面积形状系数表面积形状系数体积形状系数体积形状系数比表面积形状系数比表面积形状系数62第四节粒度分布与测定第四节粒度分布与测定二、粒度分布测定方法二、粒度分布测定方法传统筛分法（最细标准筛传统筛分法（最细标准筛500目，相当与目，相当与25um)，不能用于超微粉体，不能用于超微粉体(小于小于10um)测定测定.1、显微镜法：、显微镜法：光学显微镜：测定范围光学显微镜：测定范围1500um63第四节粒度分布与测定第四节粒度分布与测定电子显微镜电子显微镜扫描电子显微镜扫描电子显微镜透射电子显微镜透射电子显微镜 测定范围（测定范围（0.001-100um)沉降法沉降法重力沉降法（重

45、力沉降法（0.1-100um)离心沉降法（离心沉降法（0.01-30um)64激光光散射法（激光光散射法（0.05-3000um) 激光通过超微粉体悬浮液时，照射到颗粒表面而发生散射，当粒径远大于入射波波激光通过超微粉体悬浮液时，照射到颗粒表面而发生散射，当粒径远大于入射波波长时，颗粒越小，散射角越大，通过测定散射角可得平均粒径和粒度分布；当粒长时，颗粒越小，散射角越大，通过测定散射角可得平均粒径和粒度分布；当粒径与入射波波长相近时，散射光强度发生波动，通过测定波动速率来测定粒度和径与入射波波长相近时，散射光强度发生波动，通过测定波动速率来测定粒度和粒度分布。（见前图）粒度分布。（见前图）65

46、第五节超微粉碎工艺第五节超微粉碎工艺一、超微粉碎工艺流程一、超微粉碎工艺流程1、开路流程：物料经粉碎作用区后即作为成品卸出，粗粒不再循环。特点：工艺简、开路流程：物料经粉碎作用区后即作为成品卸出，粗粒不再循环。特点：工艺简单；缺点：成品粒度分布范围广。气流粉碎因具有自动分级功能采用开路流程，单；缺点：成品粒度分布范围广。气流粉碎因具有自动分级功能采用开路流程，间歇式粉碎也采用开路流程。间歇式粉碎也采用开路流程。2、闭路流程：、闭路流程： 特点：粉碎机和分级机共同构成粉碎分级闭路系统。胶体磨和振动磨连续粉碎采特点：粉碎机和分级机共同构成粉碎分级闭路系统。胶体磨和振动磨连续粉碎采用此流程。能及时移

47、走细粉，提高粉碎效率。用此流程。能及时移走细粉，提高粉碎效率。3、66 第五节超微粉碎工艺第五节超微粉碎工艺3、带预先分级的开路流程、带预先分级的开路流程特点：预先将达到要求细粉分离出来，降低能耗和生产成本特点：预先将达到要求细粉分离出来，降低能耗和生产成本4、带预先分级的闭路系统、带预先分级的闭路系统特点：提高粉碎效率，降低单位成品能耗，可控成品粒度分布。特点：提高粉碎效率，降低单位成品能耗，可控成品粒度分布。5、带最终分级的开路系统、带最终分级的开路系统 特点：可在粉碎机后设置一台或多台分级机，得多种不同粒度与粒度分布的成品。特点：可在粉碎机后设置一台或多台分级机，得多种不同粒度与粒度分布

48、的成品。67第五节超微粉碎工艺第五节超微粉碎工艺6、带预先分级与最终分级的开路流程、带预先分级与最终分级的开路流程特点：不仅可以预先分离出部分符合要求的细粒成品，减轻粉碎机负荷，而且可通过特点：不仅可以预先分离出部分符合要求的细粒成品，减轻粉碎机负荷，而且可通过最终分级得到多种不同粒径和粒度分布的成品。最终分级得到多种不同粒径和粒度分布的成品。粉碎段数主要取决于原料粒度和产品粒度。一般超微粉碎采用多段流程。粉碎段数主要取决于原料粒度和产品粒度。一般超微粉碎采用多段流程。粉碎方式来看，超微粉碎流程可分为：粉碎方式来看，超微粉碎流程可分为： 干法（一段或多段）粉碎；湿法（一段或多段粉碎）；干湿组合

49、（多段）粉碎干法（一段或多段）粉碎；湿法（一段或多段粉碎）；干湿组合（多段）粉碎68第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用 超微粉碎技术在食物资源的充分利用、新型功能食品的开发、传统工艺改进、食品超微粉碎技术在食物资源的充分利用、新型功能食品的开发、传统工艺改进、食品品质改善等方面的作用。品质改善等方面的作用。一、巧克力一、巧克力 超微颗粒的多相分散体系，分散相为细小的糖和可可，连续相为油脂。巧克力重要超微颗粒的多相分散体系，分散相为细小的糖和可可，连续相为油脂。巧克力重要的质构特征：口感细腻滑润。的质构特征：口感细腻滑润。 决定因素：巧克力配料的粒度；平均粒度决定因素：巧克

50、力配料的粒度；平均粒度25um，大部分在，大部分在15-20um;口感细腻；口感细腻；平均粒度大于平均粒度大于40um,口感粗糙。口感粗糙。 69第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用 加工关键技术：加工关键技术： 初磨微粉碎（辊磨、盘磨机）初磨微粉碎（辊磨、盘磨机） 精磨超微粉碎（五辊精磨和球磨机）精磨超微粉碎（五辊精磨和球磨机） 精炼改形：不规则形状变为光滑球体（旋转式精炼机）精炼改形：不规则形状变为光滑球体（旋转式精炼机）其中精磨是保证巧克力口感特征的关键。其中精磨是保证巧克力口感特征的关键。70第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用二、以蛋白质微粒为

51、基础成分的代脂产品二、以蛋白质微粒为基础成分的代脂产品 将牛奶和鸡蛋白为原料，经过轻度热变性处理后，通过湿法超微粉碎得到蛋白将牛奶和鸡蛋白为原料，经过轻度热变性处理后，通过湿法超微粉碎得到蛋白颗粒大小为颗粒大小为0.1-2um产品。该产品具有滑腻柔和的脂肪口感特性，但热量仅有产品。该产品具有滑腻柔和的脂肪口感特性，但热量仅有5.43kJ/g，成为理想的低热值代脂产品。此外以淀粉质为基础成分，通过湿法，成为理想的低热值代脂产品。此外以淀粉质为基础成分，通过湿法超微粉碎技术也可能开发相似的代脂产品。超微粉碎技术也可能开发相似的代脂产品。71第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用三

52、、膳食纤维三、膳食纤维 膳食纤维的生理活性与持水力和膨胀力有很大关系，是两个重要的功能指标。它们膳食纤维的生理活性与持水力和膨胀力有很大关系，是两个重要的功能指标。它们与产品粒度有关。目前已应用超微粉碎技术于蔗渣膳食纤维的制备，大大提高了与产品粒度有关。目前已应用超微粉碎技术于蔗渣膳食纤维的制备，大大提高了膳食纤维的生理活性，同时改善了产品的口感。膳食纤维的生理活性，同时改善了产品的口感。 工艺：清理、粗粉碎、漂洗、脱出异味（加碱蒸煮）、漂白脱色、干燥、微粉碎、工艺：清理、粗粉碎、漂洗、脱出异味（加碱蒸煮）、漂白脱色、干燥、微粉碎、功能活化。功能活化。72第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微

53、粉碎或微粉碎的应用四、面粉四、面粉 小麦经过超细粉碎后, 通过分级机将小麦中不同粒度的颗粒分离开来,从而使小麦中蛋白质发生“转移”和集中, 生产出高、中、低三种蛋白含量的小麦,也可根据实际生产需要, 生产蛋白含量不同的多种用途的产品,其中蛋白含量较高的强力粉可以配制面包粉; 蛋白含量中等的中力粉可做饺子粉、面条粉、馒头粉; 蛋白含量低的弱力粉可做饼干粉、蛋糕粉。该技术在小麦深加工中得到应用, 将会减少我国专用粉的进口量, 还可为专用粉的生产厂以及食品行业带来显著的经济效益。欧洲国家(德国、法国、英国) 已采用了对小麦粉直接进行气流分级的技术, 达到了提取高蛋白小麦和低蛋白小麦的目的。给相应企业

54、带来可观利润。国内对该技术的研究还处于始发阶段，它在粮食行业的应用将具有广阔的前景。73第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用以高速打击为原理的冲击式粉碎机这种粉碎机利用围绕垂直轴高速旋转的转子对以高速打击为原理的冲击式粉碎机这种粉碎机利用围绕垂直轴高速旋转的转子对物料进行强烈冲击、碰撞和剪切。其特点是粉碎比大、运转稳定物料进行强烈冲击、碰撞和剪切。其特点是粉碎比大、运转稳定, 适合于中软硬适合于中软硬度物料的粉碎。度物料的粉碎。小麦经过小麦经过CH - 300 CH - 300 型机械冲击粉碎机粉碎型机械冲击粉碎机粉碎, ,选择两选择两种不同的加工工艺。种不同的加工工艺。1

55、 号工艺号工艺是冲击转子是冲击转子5000r/ min ,分级转子分级转子3000 r/ min , 2 3000 r/ min , 2 号工艺是冲击转子号工艺是冲击转子7000 r/ min ,分级转子分级转子5000 r/ min。 74第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用75第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用激光粒度仪测试粒度激光粒度仪测试粒度,测试数据见表测试数据见表1 ,两种试品的粒度微分分布见图两种试品的粒度微分分布见图1。76第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用77第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应

56、用如图所示如图所示, ,冲击转速越高冲击转速越高, ,则粉碎的粉末越细则粉碎的粉末越细, ,其粒度分布也逐渐集中其粒度分布也逐渐集中, ,工艺工艺2 # 2 # 的的D D10 10 达到达到3. 48m3. 48m。78第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用工艺工艺1 # 1 # 和工艺和工艺2 # 2 # 的微分分布图的展宽度分别为的微分分布图的展宽度分别为: : 1 # : ( D90 - D10) / D50 = 1. 627 2 # : ( D90 - D10) / D50 = 0. 798 其相应的比表面积为其相应的比表面积为0. 72 m2/ g 0. 72 m

57、2/ g 和和1. 17 m2/ g , 2 # 1. 17 m2/ g , 2 # 样品超微小麦不但颗粒很细样品超微小麦不但颗粒很细, ,而且粒度分布非常均匀而且粒度分布非常均匀, ,生物显微镜照片显示出超微粉碎后的形貌生物显微镜照片显示出超微粉碎后的形貌, ,如图如图2.2.79第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用80第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用 采用凯氏定氮法采用凯氏定氮法, ,分别测试了小麦原样、工艺分别测试了小麦原样、工艺1 #1 #样品和工艺样品和工艺2 # 2 # 样品的蛋白质、样品的蛋白质、水份和灰份含量水份和灰份含量, ,结果见

58、表结果见表2 2。81第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用小麦经高速粉碎后小麦经高速粉碎后,总的水份减少。工艺总的水份减少。工艺2 # 的水份减少了的水份减少了47. 1 %。这与粉碎过程。这与粉碎过程中物料与空气充分接触有关中物料与空气充分接触有关,在负压气流系统中在负压气流系统中,水份被大量蒸发。水份被大量蒸发。经过粉碎、分级后经过粉碎、分级后,小麦的蛋白质含量发生的变化。工艺小麦的蛋白质含量发生的变化。工艺1 # 加工的小麦的蛋白质加工的小麦的蛋白质含量约有减小含量约有减小,用工艺用工艺2 # 加工加工,当粒度当粒度D90 小于小于10m 后后,蛋白质含量增加了一倍多

59、。蛋白质含量增加了一倍多。82第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用 在此粒度范围蛋白质大幅增加在此粒度范围蛋白质大幅增加, , 可能是小麦在机械冲击粉碎室内将小麦进行强可能是小麦在机械冲击粉碎室内将小麦进行强烈的撞击粉碎烈的撞击粉碎, ,使小麦中淀粉粒、蛋白质及类脂体等聚集而成的粒度较大的胚乳粒使小麦中淀粉粒、蛋白质及类脂体等聚集而成的粒度较大的胚乳粒被再度粉碎被再度粉碎, ,导致淀粉粒蛋白片相互分开导致淀粉粒蛋白片相互分开, ,变成游离状态而且粒度更细的颗粒。当变成游离状态而且粒度更细的颗粒。当它们进入气流分级机时它们进入气流分级机时, ,由于淀粉的粒度、比重、悬浮速度比

60、蛋白质的大由于淀粉的粒度、比重、悬浮速度比蛋白质的大, ,通过调通过调节设备的风量控制阀门和气流速度的参数节设备的风量控制阀门和气流速度的参数, ,将已粉碎的小麦将已粉碎的小麦, ,按粒度重新再分级按粒度重新再分级, ,从从而得到不同蛋白质含量的小麦。其中而得到不同蛋白质含量的小麦。其中, ,先被分级出去的较细的粒度是含蛋白片较多、先被分级出去的较细的粒度是含蛋白片较多、淀粉粒较少的高蛋白粉淀粉粒较少的高蛋白粉; ;余下的粒度较粗的小麦则含蛋白质较少余下的粒度较粗的小麦则含蛋白质较少, ,含淀粉粒较多。含淀粉粒较多。83第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用 利用机械冲击粉碎

61、小麦效果良好利用机械冲击粉碎小麦效果良好, 能使能使D90 达到达到1 0m以下以下, 平均粒径平均粒径5. 85m ,而而且粒度分布均匀集中。超微小麦形貌规整、对称性好、分散性好。蛋白质发生重且粒度分布均匀集中。超微小麦形貌规整、对称性好、分散性好。蛋白质发生重新分布新分布,而蛋白质总的含量不变。超微化后小麦蛋白质重新分配这一特性而蛋白质总的含量不变。超微化后小麦蛋白质重新分配这一特性,有益于根有益于根据小麦产品的不同要求作进一步的深加工。据小麦产品的不同要求作进一步的深加工。84第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用五、细胞破壁五、细胞破壁 花粉被誉为花粉被誉为“完全营养

62、品完全营养品”, 但是花粉具有坚韧的细胞壁，既影响营养物质的吸但是花粉具有坚韧的细胞壁，既影响营养物质的吸收，也影响提取时营养物质的释放，因此花粉的破壁十分重要。收，也影响提取时营养物质的释放，因此花粉的破壁十分重要。 目前花粉破壁技术大体分为两类，发酵法和机械法目前花粉破壁技术大体分为两类，发酵法和机械法, 发酵法设备简单易行，破壁发酵法设备简单易行，破壁率可达率可达9095，但时间长，速度慢。机械法又可分为湿法和干法两种，湿法破，但时间长，速度慢。机械法又可分为湿法和干法两种，湿法破壁多采用胶体磨，此法破壁率只能达壁多采用胶体磨，此法破壁率只能达7080，而且给保存、包装、运输带来不，而且

63、给保存、包装、运输带来不便。干法破壁国内较多的是采用气流粉碎法，由于某些花粉的外壁有弹性，气流便。干法破壁国内较多的是采用气流粉碎法，由于某些花粉的外壁有弹性，气流对撞的结果只能使外壁变形或向内塌陷，破壁效果不是很理想。在国外采用先将对撞的结果只能使外壁变形或向内塌陷，破壁效果不是很理想。在国外采用先将花粉低温冷冻再气流粉碎或者直接用冷冻惰性气体低温粉碎破壁花粉低温冷冻再气流粉碎或者直接用冷冻惰性气体低温粉碎破壁, ，此法破壁率可，此法破壁率可达达90以上，但这种方法设备昂贵，能耗较大，致使粉体成本大幅度提高。以上，但这种方法设备昂贵，能耗较大，致使粉体成本大幅度提高。85第六节超微粉碎或微粉

64、碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用 利用利用振动超微粉碎法振动超微粉碎法粉碎茶花粉工艺过程粉碎茶花粉工艺过程 将茶花粉在真空干燥箱中常温减压干燥将茶花粉在真空干燥箱中常温减压干燥12h12h，用粉碎机粗碎，用粉碎机粗碎，60 60 目标准筛，然后目标准筛，然后将粉体用振动超微粉碎机组进行超微粉碎，振动介质为不锈钢球，直径将粉体用振动超微粉碎机组进行超微粉碎，振动介质为不锈钢球，直径8mm8mm，介质，介质填充率填充率80%80%，物料填充率，物料填充率100%100%，粉碎时间为，粉碎时间为20min20min。最后将所得花粉过。最后将所得花粉过320320目标准筛。目标准筛。86第六节超微

65、粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用入射角入射角 0 30 60 D 45H 1.3H 1.0H一般取一般取 1.31.5H87第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用显微形貌观测显微形貌观测 茶花粉呈比较规则的圆饼状，表面布满网状纹理，其直径约茶花粉呈比较规则的圆饼状，表面布满网状纹理，其直径约30um。在扫描电镜。在扫描电镜的视场中可以看到，经过振动超微碎，绝大部分花粉的结构都已经破坏的视场中可以看到，经过振动超微碎，绝大部分花粉的结构都已经破坏,颗粒细胞颗粒细胞外壁已经完全打开，内容物已全部释放出来。外壁已经完全打开，内容物已全部释放出来。88第六节超微粉碎或微

66、粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用89第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用 粒径微分分布直方图可以看出，粉碎后花粉粒径比较均匀，基本呈正态分布，粒径粒径微分分布直方图可以看出，粉碎后花粉粒径比较均匀，基本呈正态分布，粒径主要集中分布在主要集中分布在5-15um 5-15um 之间，其中位直径之间，其中位直径D50D50为为8.22um8.22um，即有，即有50%50%的粒子粒径小于的粒子粒径小于8.22um 8.22um ，完整花粉粒子的直径在，完整花粉粒子的直径在30um30um左右，如果认为粒径小于左右，如果认为粒径小于20um 20um 的花粉粒的花粉粒子细胞壁

67、已经受到破坏，则此种花粉超微粉的破壁率为子细胞壁已经受到破坏，则此种花粉超微粉的破壁率为94%.94%.90第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用 茶花粉经过茶花粉经过20min20min超微粉碎，粉体中位直径达超微粉碎，粉体中位直径达8.22um8.22um，破壁率达，破壁率达95%95%左右，粉体色泽鲜，左右，粉体色泽鲜，口感好，入口即化而无砂感。口感好，入口即化而无砂感。 振动超微粉碎破壁技术为食品工业在现代技术条件下寻找理想有效的花粉破壁方法开振动超微粉碎破壁技术为食品工业在现代技术条件下寻找理想有效的花粉破壁方法开辟了重要途径，此法与其他现有的方法比较，具有粉碎破壁

68、率高，粉碎过程温升小辟了重要途径，此法与其他现有的方法比较，具有粉碎破壁率高，粉碎过程温升小40，对营养成分无破坏，简便易行能耗低，破壁后花粉干燥易于包装、存放和运输，对营养成分无破坏，简便易行能耗低，破壁后花粉干燥易于包装、存放和运输，生产速度快，易于工业规模生产等优点，是一项值得推广的花粉加工技术。生产速度快，易于工业规模生产等优点，是一项值得推广的花粉加工技术。91第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用玉米花粉破壁玉米花粉破壁 利用可调参数式行星球磨机对玉米花粉进行超微化。超微化破壁的最佳工艺参数为利用可调参数式行星球磨机对玉米花粉进行超微化。超微化破壁的最佳工艺参数为

69、:转速转速476 r/ min ,粉碎时间为粉碎时间为1. 2 h ,球料比为球料比为7 ,花粉含水率控制在花粉含水率控制在5 %以下。此时花粉以下。此时花粉颗粒直径小于颗粒直径小于8m ,花粉破壁率达花粉破壁率达100 %。92第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用 结构变化：结构变化：93第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用 通过超微粉碎通过超微粉碎,使花粉颗粒直径达到使花粉颗粒直径达到8m 以下以下,并且粒度分布均匀合理并且粒度分布均匀合理,适于将其直接适于将其直接添加到花粉营养口服液以及化妆品等功能保健品当中添加到花粉营养口服液以及化妆品等功能保健

70、品当中,不会产生沉淀或有较粗颗粒不会产生沉淀或有较粗颗粒感觉。感觉。94第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用五、纳米淀粉五、纳米淀粉 淀粉用机械方法破碎导致淀粉颗粒结构发生改变，从而使淀粉易于被酶作用。纳米级大米淀粉用机械方法破碎导致淀粉颗粒结构发生改变，从而使淀粉易于被酶作用。纳米级大米淀粉具有独特的理化特性，如良好的分散性、吸附性、溶解性，易被人体吸收消化等，可淀粉具有独特的理化特性，如良好的分散性、吸附性、溶解性，易被人体吸收消化等，可用于化妆品扑粉、照相纸粉末、造纸施胶、糖果糖衣和药片赋形剂等。糊化后的纳米级大用于化妆品扑粉、照相纸粉末、造纸施胶、糖果糖衣和药片赋形

71、剂等。糊化后的纳米级大米淀粉吸水快，质构柔滑似奶油，具有口感细腻、热量低、成本低等优点，是目前市场上米淀粉吸水快，质构柔滑似奶油，具有口感细腻、热量低、成本低等优点，是目前市场上最佳的奶油和黄油代用品，可以用于无奶油奶酪、低脂冰淇淋、无脂人造奶油、沙司和色最佳的奶油和黄油代用品，可以用于无奶油奶酪、低脂冰淇淋、无脂人造奶油、沙司和色拉调味料的生产。其应用前景广阔，经济效益可观。拉调味料的生产。其应用前景广阔，经济效益可观。95第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用 超高压均质是一个通过压力能的释放和高速运动使物料粉碎的过程。在超高压超高压均质是一个通过压力能的释放和高速运动使

72、物料粉碎的过程。在超高压均质过程中，剧烈的处理条件如液体高速撞击、高剪切、空穴爆炸、高速振荡均质过程中，剧烈的处理条件如液体高速撞击、高剪切、空穴爆炸、高速振荡等作用可能会导致大分子结构的变化。通过超高压均质技术和超微粉碎制备纳等作用可能会导致大分子结构的变化。通过超高压均质技术和超微粉碎制备纳米级大米淀粉。米级大米淀粉。96第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用超高压均质技术能有效地减小大米淀粉的颗粒粒度，将平均粒径由超高压均质技术能有效地减小大米淀粉的颗粒粒度，将平均粒径由2800 nm 减小减小到到350 nm。97第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应

73、用超高压均质后再超微粉碎能进一步减小大米淀粉的颗粒粒度，最小的平均粒度达超高压均质后再超微粉碎能进一步减小大米淀粉的颗粒粒度，最小的平均粒度达到了到了74.8 nm74.8 nm。超高压均质压力最适压力为。超高压均质压力最适压力为120 MPa 120 MPa 。98第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用 随着粒度的减小，淀粉与水的结合能力增强，吸湿性能、溶解度和膨胀率明显提高，随着粒度的减小，淀粉与水的结合能力增强，吸湿性能、溶解度和膨胀率明显提高，体现了纳米级大米淀粉的表面效应和小尺寸效应。利用纳米级大米淀粉的溶解性体现了纳米级大米淀粉的表面效应和小尺寸效应。利用纳米级大

74、米淀粉的溶解性好、粒度小等性能，可能替代奶油用于低脂冰淇淋、低脂人造奶油及化装品、造好、粒度小等性能，可能替代奶油用于低脂冰淇淋、低脂人造奶油及化装品、造纸等生产。纸等生产。99第六节超微粉碎或微粉碎的应用第六节超微粉碎或微粉碎的应用六、纳米茶纳米茶 茶叶纳米化处理，提高有效成分的溶出率及人体吸收率，充分体现茶叶保健功能。茶叶纳米化处理，提高有效成分的溶出率及人体吸收率，充分体现茶叶保健功能。 制备工艺：制备工艺： 普通粉碎处理（普通粉碎处理（80100目）目） 气流超微粉碎（气流超微粉碎（10um） 纳米球磨机（纳米球磨机（100纳米以纳米以下）下） 每步工艺加工时间每步工艺加工时间15-3

75、0min,同时控制温度和防止氧化。同时控制温度和防止氧化。100作业 10102(%)2030408240507014700708617.21204908216.414761106813.61496101作业 1305210.41352150367.21080170265.2804190183.668421010242023020.472102作业103第二章微胶囊造粒技术微胶囊造粒技术 微胶囊造粒技术利用天然和合成高分子材料，将分散固体、液体或气体物质封装微胶囊造粒技术利用天然和合成高分子材料，将分散固体、液体或气体物质封装包埋在一种微型胶囊内形成一种固体微粒产品的技术。作为一种食品加工新技

76、术，包埋在一种微型胶囊内形成一种固体微粒产品的技术。作为一种食品加工新技术，在食品工业中发挥重要作用。在食品工业中发挥重要作用。 微胶囊功能微胶囊功能1、改变物料的理化性质、改变物料的理化性质 （1）固体化利于加工、储藏和运输）固体化利于加工、储藏和运输 （2）改变物料密度或体积）改变物料密度或体积 （3）改变物质性能）改变物质性能104第二章微胶囊造粒技术微胶囊造粒技术 2、隔离物料间相互作用，保护敏感性物料、隔离物料间相互作用，保护敏感性物料 3、掩蔽不良风味、降低挥发性、掩蔽不良风味、降低挥发性 4、控制释放、控制释放 5、降低对健康的危害，减少毒副作用、降低对健康的危害，减少毒副作用1

77、05第一节概论概论一、微胶囊造粒基本概念一、微胶囊造粒基本概念 微胶囊：一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物。微胶囊：一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物。 微胶囊造粒技术：利用天然和合成高分子材料，将分散固体、液体或气体物质封装包埋微胶囊造粒技术：利用天然和合成高分子材料，将分散固体、液体或气体物质封装包埋在一种微型胶囊内形成一种固体微粒产品的技术。在一种微型胶囊内形成一种固体微粒产品的技术。 大小、形状和结构：大小、形状和结构： 11000um，小于，小于1um(纳米胶囊），大于纳米胶囊），大于1000um（大胶囊）（大胶囊） 球形、粒状、块状、肾形、不规则状。球形、粒状、块状、肾形、不规

78、则状。 单核、多核、双壁或多膜微胶囊、复合微胶囊单核、多核、双壁或多膜微胶囊、复合微胶囊106第一节概论概论(一）芯材：微胶囊内部装载的物料（囊芯物料），涉及所有食品物料、微生物和酶芯材：微胶囊内部装载的物料（囊芯物料），涉及所有食品物料、微生物和酶等。等。（1）生物活性物质）生物活性物质（2）氨基酸）氨基酸（3）矿物元素和维生素）矿物元素和维生素（4）油脂和食品添加剂）油脂和食品添加剂（5）微生物细胞和酶制剂）微生物细胞和酶制剂107第一节概论概论（二）壁材（膜材）（二）壁材（膜材） 外部包囊的壁膜材料外部包囊的壁膜材料选择原则：选择原则：1、能与芯材配伍但不发生化学反应、能与芯材配伍但不发

79、生化学反应2、满足食品卫生安全要求、满足食品卫生安全要求3、具备适当的物化性质渗透性、溶解性和稳定性等。、具备适当的物化性质渗透性、溶解性和稳定性等。108第一节概论概论 壁材：天然和人工合成高分子材料壁材：天然和人工合成高分子材料（1）植物胶）植物胶（2）多糖）多糖（3）淀粉及其改性产品）淀粉及其改性产品（4）纤维素）纤维素（5）蛋白质）蛋白质（6）聚合物）聚合物（7）类脂物）类脂物109第一节概论概论二、微胶囊造粒的步骤和分类二、微胶囊造粒的步骤和分类（一）微胶囊造粒的步骤（一）微胶囊造粒的步骤微胶囊化过程：微胶囊化过程：1、芯材悬浮、芯材悬浮 芯材分散于微胶囊化的介质中。芯材分散于微胶囊

80、化的介质中。2、三相体系建立、三相体系建立 将壁材分散于含芯材的介质中形成三相体系。将壁材分散于含芯材的介质中形成三相体系。3、聚合物沉积、聚合物沉积 通过某种微胶囊化方法，使壁材聚集、沉积或包覆在分散芯材周围，形成通过某种微胶囊化方法，使壁材聚集、沉积或包覆在分散芯材周围，形成初级微胶囊。初级微胶囊。4、囊壁固化、囊壁固化 囊壁不稳定，需通过物理化学方法处理，提高其机械强度。囊壁不稳定，需通过物理化学方法处理，提高其机械强度。110第一节概论概论（二）微胶囊造粒方法（二）微胶囊造粒方法微胶囊造粒方法：物理、物理化学和化学微胶囊造粒方法：物理、物理化学和化学1、物理法、物理法 喷雾干燥法、喷雾

81、凝冻法、空气悬浮法、真空蒸发沉积法、静电结合法、多孔离心喷雾干燥法、喷雾凝冻法、空气悬浮法、真空蒸发沉积法、静电结合法、多孔离心法等。法等。2、物化法、物化法相分离法、囊芯交换法、挤压法、锐孔法、粉末床法、熔化分散法、复相乳液法。相分离法、囊芯交换法、挤压法、锐孔法、粉末床法、熔化分散法、复相乳液法。3、化学法、化学法界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法、辐射包囊法。界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法、辐射包囊法。111第一节概论概论三、释放类型三、释放类型 芯材释放是基于一种或几种控制机制（时间、地点、速率特定条件下）。芯材释放是基于一种或几种控制机制（时间、地点、速率特定条件下）。 瞬间释放

82、和缓慢释放两大类。瞬间释放和缓慢释放两大类。 瞬间释放方法（破坏囊壁）：瞬间释放方法（破坏囊壁）： 1、物理方法：机械压碎、摩擦；加热熔化，微波、超声波等。、物理方法：机械压碎、摩擦；加热熔化，微波、超声波等。 2、化学方法：溶剂溶胀或溶解、膨胀剂、萃取、化学方法：溶剂溶胀或溶解、膨胀剂、萃取、pH变化等变化等 3、生化方法：酶反应、生化方法：酶反应112第一节概论概论 缓释胶囊释放：一般芯材通过溶解、渗透、扩散方式经半透囊壁缓慢释放。缓释胶囊释放：一般芯材通过溶解、渗透、扩散方式经半透囊壁缓慢释放。四、微胶囊分类四、微胶囊分类 据释放类型据释放类型 1、缓释型微胶囊、缓释型微胶囊 2、压敏型

83、微胶囊、压敏型微胶囊 3、热敏型微胶囊、热敏型微胶囊 4、pH型微胶囊型微胶囊 5、膨胀型微胶囊、膨胀型微胶囊113第一节概论概论五、微胶囊产品的质量评定五、微胶囊产品的质量评定（一）囊形和粒径（一）囊形和粒径 形状规则统一、大小均匀、粒径分布集中，满足结构要求、不影响芯材释放。如双形状规则统一、大小均匀、粒径分布集中，满足结构要求、不影响芯材释放。如双膜微胶囊应界面清晰。粒径分布和计算同前章。膜微胶囊应界面清晰。粒径分布和计算同前章。（二）释放速率（溶出速率）（二）释放速率（溶出速率） 微囊片剂：转篮法（微囊片剂：转篮法（50r/min）和改进烧杯法测定。）和改进烧杯法测定。（三）含量测定（

84、三）含量测定 1、含挥发油类芯材：蒸馏法和索氏抽提法、含挥发油类芯材：蒸馏法和索氏抽提法 2、溶剂提取法、溶剂提取法 3、水提取法、水提取法 114第一节概论概论影响微囊质量的因素影响微囊质量的因素 1、影响胶囊大小因素、影响胶囊大小因素 芯料细度与性质；壁材的性质；制备方法和条件（搅拌速度、温度）。芯料细度与性质；壁材的性质；制备方法和条件（搅拌速度、温度）。 2、影响芯材释放的因素、影响芯材释放的因素 芯材理化性质（溶解性）、壁材性质和壁厚、制备方法和条件。芯材理化性质（溶解性）、壁材性质和壁厚、制备方法和条件。115第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术喷雾干燥、喷雾冻凝法、空气

85、悬浮法喷雾干燥、喷雾冻凝法、空气悬浮法一、喷雾干燥法一、喷雾干燥法 特点：特点：1、适合热敏性物料微胶囊造粒、适合热敏性物料微胶囊造粒3、干燥速度快、时间短、干燥速度快、时间短2、工艺简单，易实现工业化生产，生产能力大。、工艺简单，易实现工业化生产，生产能力大。 缺点：包埋率低，芯材易粘附于微囊表面；设备造价高，能耗大。缺点：包埋率低，芯材易粘附于微囊表面；设备造价高，能耗大。116第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术（一）造粒原理（一）造粒原理 芯材分散于已液化的壁材中混合均匀，将此混合物经雾化器雾化成小液滴，此小芯材分散于已液化的壁材中混合均匀，将此混合物经雾化器雾化成小液滴，此

86、小液滴基本已形成湿胶囊，在喷雾干燥室内使之与热气流直接接触，使溶解壁材的液滴基本已形成湿胶囊，在喷雾干燥室内使之与热气流直接接触，使溶解壁材的溶剂瞬间挥发除去，促使壁膜形成与固化，形成一种颗粒粉末状微胶囊产品。溶剂瞬间挥发除去，促使壁膜形成与固化，形成一种颗粒粉末状微胶囊产品。117第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术造粒质量取决于调制初始溶液过程。造粒质量取决于调制初始溶液过程。调制：由芯材和壁材和溶剂制成溶液（初始溶液）的过程。调制：由芯材和壁材和溶剂制成溶液（初始溶液）的过程。初始溶液性质不同，有三种类型初始溶液性质不同，有三种类型1、水溶液型、水溶液型 壁材能溶于水，芯材为油

87、状或固体非水溶性。壁材能溶于水，芯材为油状或固体非水溶性。2、有机溶剂型、有机溶剂型 壁材为非水溶性聚合物，芯材为疏水溶性或水溶性。壁材为非水溶性聚合物，芯材为疏水溶性或水溶性。118第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术3、囊浆型、囊浆型 囊浆型初始溶液：已微胶囊化的浆状分散液。囊浆型初始溶液：已微胶囊化的浆状分散液。 双壁微胶囊：在囊浆型初始溶液加入聚合物经喷雾干燥可制得双壁微胶囊（微胶囊双壁微胶囊：在囊浆型初始溶液加入聚合物经喷雾干燥可制得双壁微胶囊（微胶囊簇）。簇）。119第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术（二）喷雾微胶囊造粒装置（二）喷雾微胶囊造粒装置装置组成装置

88、组成1、初始溶液调制系统（调配缸、胶体磨、均质机等）、初始溶液调制系统（调配缸、胶体磨、均质机等）2、溶液输送系统（螺杆泵，蠕动泵、雾化器）、溶液输送系统（螺杆泵，蠕动泵、雾化器）3、空气加热输送系统（空气过滤器、加热器、风机）、空气加热输送系统（空气过滤器、加热器、风机）4、干燥系统（干燥室）、干燥系统（干燥室）5、产品分离和气体净化系统（卸料器，粉末回收）、产品分离和气体净化系统（卸料器，粉末回收）120第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术关键装置：关键装置：雾化器（离心式、压力式和气流式）雾化器（离心式、压力式和气流式）干燥室：干燥室： （锥形、平底、斜底）液滴与干燥介质进行热

89、质传递和交换。（锥形、平底、斜底）液滴与干燥介质进行热质传递和交换。工艺：顺流、逆流、混合流（接触流动方向）工艺：顺流、逆流、混合流（接触流动方向）顺流工艺特点：干燥效率高、产品质量好。但回收困难。顺流工艺特点：干燥效率高、产品质量好。但回收困难。逆流工艺特点：热效率高，但已干燥物料与高温气体接触，不适合热敏性物料干燥。逆流工艺特点：热效率高，但已干燥物料与高温气体接触，不适合热敏性物料干燥。混合工艺特点：接触紧密，接触面积大，并有搅拌作用，脱水效率高。混合工艺特点：接触紧密，接触面积大，并有搅拌作用，脱水效率高。 121第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术产品性能产品性能 粒径粒径

90、10300um;芯材填充量芯材填充量60（2030）；适于于水溶性和油溶性芯材包埋；低）；适于于水溶性和油溶性芯材包埋；低沸点极性物质包埋较难（如乙酸乙酯）沸点极性物质包埋较难（如乙酸乙酯）122第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术二、喷雾冻凝法二、喷雾冻凝法1、原理：将芯材分散于熔融的壁材中，混合物喷雾于冷空气流中，使囊膜凝固而成、原理：将芯材分散于熔融的壁材中，混合物喷雾于冷空气流中，使囊膜凝固而成微囊。微囊。 与喷雾干燥法比较与喷雾干燥法比较相同点：芯材分散于已液化的壁材中；相同点：芯材分散于已液化的壁材中； 喷雾法造粒；喷雾法造粒； 外界条件固化囊壁。外界条件固化囊壁。123

91、第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术不同点：不同点： 壁材液化方式不同；壁材液化方式不同； 壁膜固化手段不同；壁膜固化手段不同；2、材料、材料 在室温下为固体，高温下能熔融的包埋材料。在室温下为固体，高温下能熔融的包埋材料。3、适用范围：、适用范围： 热敏感性芯材热敏感性芯材 124第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术三、空气悬浮法三、空气悬浮法 空气悬浮法是流态化与微胶囊技术相结合而形成的一种微胶囊造粒方法。空气悬浮法是流态化与微胶囊技术相结合而形成的一种微胶囊造粒方法。 流态化技术：将固体颗粒与气体接触转变为类似流体状态的技术。流态化技术：将固体颗粒与气体接触转变为类似

92、流体状态的技术。1、原理、原理当空气流速界于临界流态化速度和悬浮速度之间时，固体颗粒在流化床所产生的空气当空气流速界于临界流态化速度和悬浮速度之间时，固体颗粒在流化床所产生的空气流中剧烈翻滚运动，将壁材溶液以喷雾形式喷射于颗粒表面，支持悬浮颗粒的流流中剧烈翻滚运动，将壁材溶液以喷雾形式喷射于颗粒表面，支持悬浮颗粒的流气流使壁材溶液中的溶剂蒸发，使芯材上沉积壁膜，完成芯材的包埋和固化过程。气流使壁材溶液中的溶剂蒸发，使芯材上沉积壁膜，完成芯材的包埋和固化过程。125第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术2、装置、装置基本组成：直立的柱筒、流化床、喷雾管基本组成：直立的柱筒、流化床、喷雾管

93、见见p65柱筒：成膜段和沉积段柱筒：成膜段和沉积段 当颗粒进入沉积段，空气流速减小，颗粒降落返回至成膜段，然后再次进入沉积段，当颗粒进入沉积段，空气流速减小，颗粒降落返回至成膜段，然后再次进入沉积段，如此循环往复直至成膜厚度达到要求。如此循环往复直至成膜厚度达到要求。126第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术3、适用范围和特点适用范围和特点 芯材为固体颗粒，细颗粒容易损失（空气流带走）；若壁材选择不当，易发生颗粒凝聚形芯材为固体颗粒，细颗粒容易损失（空气流带走）；若壁材选择不当，易发生颗粒凝聚形成大胶囊；胶囊易磨损，造成外观粗糙。成大胶囊；胶囊易磨损，造成外观粗糙。 壁厚均匀；生产周

94、期短；芯材含量高；壁材用量少，可制备多壁微胶囊。壁厚均匀；生产周期短；芯材含量高；壁材用量少，可制备多壁微胶囊。127第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术 包囊产品的粒度包囊产品的粒度50 um左右。左右。4、材料、材料 植物和动物胶、淀粉及衍生物、纤维素衍生物、蜡质类、脂肪酸酯、脂肪醇等。植物和动物胶、淀粉及衍生物、纤维素衍生物、蜡质类、脂肪酸酯、脂肪醇等。 壁材形式：水溶液、溶剂溶液、乳液、分散液、热熔融物。壁材形式：水溶液、溶剂溶液、乳液、分散液、热熔融物。128第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术四、静电结合法四、静电结合法1、原理、原理 如果两种带相反电荷的气溶胶

95、（芯材和壁材颗粒）相互碰撞，由于静电吸引作用而结合如果两种带相反电荷的气溶胶（芯材和壁材颗粒）相互碰撞，由于静电吸引作用而结合形成微胶囊。形成微胶囊。2、形成微胶囊条件、形成微胶囊条件 芯材和壁材颗粒互不相溶；芯材和壁材颗粒互不相溶； 芯材和壁材颗粒大小接近；芯材和壁材颗粒大小接近；129第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术壁材颗粒可润湿芯材颗粒表面；壁材颗粒可润湿芯材颗粒表面；壁材表面张力比芯材表面张力低；壁材表面张力比芯材表面张力低；电导率满足要求，保证形成良好雾状颗粒；电导率满足要求，保证形成良好雾状颗粒；高压电源可使颗粒带电；高压电源可使颗粒带电；喷雾器喷射方向和速度恰当；喷

96、雾器喷射方向和速度恰当；空间颗粒密度合适，提高结合概率。空间颗粒密度合适，提高结合概率。130第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术五、锅包法五、锅包法 1、原理、原理 利用糖衣锅对囊芯进行滚制，用壁材包覆形成微胶囊的方法。利用糖衣锅对囊芯进行滚制，用壁材包覆形成微胶囊的方法。 2、设备、设备 糖衣锅：圆球形，直径糖衣锅：圆球形，直径1m. 3、特点、特点131第二节物理法微胶囊造粒技术物理法微胶囊造粒技术 操作简单、易于推广。形成微胶囊固体颗粒较大（大于操作简单、易于推广。形成微胶囊固体颗粒较大（大于500um)，呈球形、易流动；，呈球形、易流动；干燥速率低、能源消耗大；适用于以粘度

97、较低的壁材溶液制备较大球形颗粒微胶干燥速率低、能源消耗大；适用于以粘度较低的壁材溶液制备较大球形颗粒微胶囊。囊。4、材料、材料 芯材含糖和淀粉等物质；芯材含糖和淀粉等物质； 蜡质物质（硬脂酸单甘油酯、白蜂蜡）或明胶；蜡质物质（硬脂酸单甘油酯、白蜂蜡）或明胶； 132第三节物化法微胶囊造粒技术主要技术：水相分离法、油相分离法、囊芯交换法、挤压法、锐孔法、粉末床法、主要技术：水相分离法、油相分离法、囊芯交换法、挤压法、锐孔法、粉末床法、熔化分散法和复相乳液法。熔化分散法和复相乳液法。一、水相分离法一、水相分离法 相分离法（凝聚相分离法）：在含有芯材和壁材的初始溶液中，加入另一种物质相分离法（凝聚相

98、分离法）：在含有芯材和壁材的初始溶液中，加入另一种物质或溶剂或采用其他方法使壁材的溶解度降低，从初始溶液中凝聚形成一个新相并或溶剂或采用其他方法使壁材的溶解度降低，从初始溶液中凝聚形成一个新相并分离出来。分离出来。133第三节物化法微胶囊造粒技术步骤：步骤：1、三种互不相溶化学相调制、三种互不相溶化学相调制 将芯材相分散于含壁材聚合物的溶液中，聚合物的溶剂称液体介质相。将芯材相分散于含壁材聚合物的溶液中，聚合物的溶剂称液体介质相。2、囊壁层析出、囊壁层析出 通过改变聚合物溶液温度、加入无机盐、沉淀溶剂、不配伍聚合物和诱发聚合物相互作用通过改变聚合物溶液温度、加入无机盐、沉淀溶剂、不配伍聚合物和

99、诱发聚合物相互作用等方法促进壁材相形成。等方法促进壁材相形成。134第三节物化法微胶囊造粒技术3、囊壁层的固化、囊壁层的固化 利用壁材的物理化学性质，通过加热、高分子交联或去除溶剂等方法来固化囊壁层。利用壁材的物理化学性质，通过加热、高分子交联或去除溶剂等方法来固化囊壁层。相分离法分类：相分离法分类： 水相分类法：凝聚相从水溶液中分离出来。水相分类法：凝聚相从水溶液中分离出来。 油相分类法：凝聚相从有机溶液中分离出来油相分类法：凝聚相从有机溶液中分离出来。135第三节物化法微胶囊造粒技术水相分离法分类水相分离法分类 单凝聚法和复凝聚法（凝聚机理不同）单凝聚法和复凝聚法（凝聚机理不同）（一）单凝

100、聚法（一）单凝聚法1、原理：以一种高分子壁材，将芯材分散在壁材水溶液中，加入凝聚剂（乙醇）等亲水性、原理：以一种高分子壁材，将芯材分散在壁材水溶液中，加入凝聚剂（乙醇）等亲水性非电解质或（硫酸钠溶液）强亲水性电解质，使壁材胶粒水合膜中水与凝聚剂结合，非电解质或（硫酸钠溶液）强亲水性电解质，使壁材胶粒水合膜中水与凝聚剂结合，造成壁材的溶解度降低而凝聚分离出来，形成微胶囊。造成壁材的溶解度降低而凝聚分离出来，形成微胶囊。136第三节物化法微胶囊造粒技术适合范围：非水溶性物质的微胶囊化。适合范围：非水溶性物质的微胶囊化。常见体系：水、明胶和醇；芯材不溶于水也不溶于醇。常见体系：水、明胶和醇；芯材不溶

101、于水也不溶于醇。凝聚方法凝聚方法 1、使用无机盐的单凝聚法、使用无机盐的单凝聚法（1）明胶与无机盐单凝聚法盐析反应）明胶与无机盐单凝聚法盐析反应 阴离子凝聚能力强于阳离子阴离子凝聚能力强于阳离子137第三节物化法微胶囊造粒技术（2）聚乙烯醇与无机盐的单凝聚法）聚乙烯醇与无机盐的单凝聚法2、调节、调节pH值的凝聚法值的凝聚法 高分子电解质电离与高分子电解质电离与pH值有关。酪蛋白（壁材）值有关。酪蛋白（壁材） 初始碱性加盐酸调节初始碱性加盐酸调节pH值促进凝聚。值促进凝聚。3、使用非溶剂的单凝聚法、使用非溶剂的单凝聚法 亲水性有机溶剂破坏水溶性高分子在水中溶解作用。如乙醇对明胶水溶液。亲水性有机

102、溶剂破坏水溶性高分子在水中溶解作用。如乙醇对明胶水溶液。138第三节物化法微胶囊造粒技术4、使用亲水性更强的高分子单凝聚法、使用亲水性更强的高分子单凝聚法 在高分子溶液中加入水溶性比它更强的高分子浓溶液，从而引发高分子浓缩而凝聚，形在高分子溶液中加入水溶性比它更强的高分子浓溶液，从而引发高分子浓缩而凝聚，形成微胶囊。如甲基纤维素溶液中加入葡聚糖浓溶液可引起甲基纤维素凝聚。成微胶囊。如甲基纤维素溶液中加入葡聚糖浓溶液可引起甲基纤维素凝聚。139第三节物化法微胶囊造粒技术(二）复凝聚法二）复凝聚法1、原理：当一种带正电荷的胶体溶液与一种带负电荷的胶体溶液混合时，由于电荷、原理：当一种带正电荷的胶体

103、溶液与一种带负电荷的胶体溶液混合时，由于电荷中和作用形成一种复合物，使包埋材料溶解度降低，从溶液中凝聚析出，形成微中和作用形成一种复合物，使包埋材料溶解度降低，从溶液中凝聚析出，形成微胶囊。胶囊。 复凝聚条件：两种聚合物离子电荷相反；离子数量相等。复凝聚条件：两种聚合物离子电荷相反；离子数量相等。140第三节物化法微胶囊造粒技术2、影响因素、影响因素 影响凝聚相的构成和数量体系影响凝聚相的构成和数量体系pH，温度、浓度和盐含量，温度、浓度和盐含量3、明胶阿拉伯胶复凝聚法、明胶阿拉伯胶复凝聚法 明胶：两性高分子电解质，等电点明胶：两性高分子电解质，等电点pH=4-9 等电点以下，带正电荷的粒子等

104、电点以下，带正电荷的粒子 等电点以上，带负电荷的粒子等电点以上，带负电荷的粒子 阿拉伯胶：水中带负电荷（阿拉伯胶：水中带负电荷（pH3除外除外)阴离子型高分子电解质阴离子型高分子电解质141第三节物化法微胶囊造粒技术必要条件：必要条件： 浓度浓度3%； pH35, 通常通常40 ；温度过低可能形成单凝胶；温度过低可能形成单凝胶； 体系中无机盐含量低于临界值。盐效应体系中无机盐含量低于临界值。盐效应 抑制凝聚。抑制凝聚。142第三节物化法微胶囊造粒技术制备工艺制备工艺 1、芯材分散（疏水性固体和溶液）于明胶溶液。、芯材分散（疏水性固体和溶液）于明胶溶液。 2、复凝聚：加阿拉伯胶溶液产生复凝聚作用

105、。、复凝聚：加阿拉伯胶溶液产生复凝聚作用。 控制工艺：控制工艺： 稀释法稀释法其他条件不变，加温水调节溶液浓度。其他条件不变，加温水调节溶液浓度。143第三节物化法微胶囊造粒技术pH调节法调节法调节溶液调节溶液pH值，形成凝聚。值，形成凝聚。温度调节法温度调节法壁材溶液保持浓度和壁材溶液保持浓度和pH最佳调节，通过与芯材混合升温实现包埋。最佳调节，通过与芯材混合升温实现包埋。3、固化：凝聚过程可逆、固化：凝聚过程可逆 固化方法：化学交联固化方法：化学交联 醛（甲醛、戊二醛）醛（甲醛、戊二醛）+ 明胶明胶 醛化蛋白质醛化蛋白质144第三节物化法微胶囊造粒技术 金属螯合盐（硫酸铜、明矾）；单宁酸、

106、五倍子酸及其铁盐反应；氧化交联和羧甲金属螯合盐（硫酸铜、明矾）；单宁酸、五倍子酸及其铁盐反应；氧化交联和羧甲基纤维素钠处理。基纤维素钠处理。4、后处理：醛可使壁膜微交联，但仍具亲水性，易溶胀，在不絮集情况下难干燥。、后处理：醛可使壁膜微交联，但仍具亲水性，易溶胀，在不絮集情况下难干燥。 降低亲水性：低降低亲水性：低pH下甲醛处理提高交联度，降低溶胀性。下甲醛处理提高交联度，降低溶胀性。 145第三节物化法微胶囊造粒技术特点：特点： 材料无毒、易降解，使用简便，芯材与壁材调节范围大，适于非极性易挥发油性液体包材料无毒、易降解，使用简便，芯材与壁材调节范围大，适于非极性易挥发油性液体包埋。埋。 壁

107、材：壁材： 阴离子高分子物质：褐藻酸钠、琼脂、羧甲基纤维素钠；阴离子高分子物质：褐藻酸钠、琼脂、羧甲基纤维素钠； 阳离子高分子物质：酪蛋白、聚乙烯吡咯烷酮。阳离子高分子物质：酪蛋白、聚乙烯吡咯烷酮。146第三节物化法微胶囊造粒技术二、油相分离法二、油相分离法 1、原理：以有机溶剂溶解壁材聚合物，加入水溶性芯材调成三种互不相溶的化学相，通、原理：以有机溶剂溶解壁材聚合物，加入水溶性芯材调成三种互不相溶的化学相，通过絮凝剂或其他方法使壁材相溶解度降低而凝聚出来，实现微胶囊化。过絮凝剂或其他方法使壁材相溶解度降低而凝聚出来，实现微胶囊化。 2、基本方法、基本方法 溶剂非溶剂法溶剂非溶剂法147第三节

108、物化法微胶囊造粒技术非溶剂指与有机溶剂相结合的沉淀溶剂。非溶剂指与有机溶剂相结合的沉淀溶剂。 将可凝胶的聚合物乳化分散在有机溶剂中，形成凝胶聚合物液滴，然后加入非溶剂（有机将可凝胶的聚合物乳化分散在有机溶剂中，形成凝胶聚合物液滴，然后加入非溶剂（有机溶剂或水），使聚合物沉淀于液滴上。溶剂或水），使聚合物沉淀于液滴上。 如以水作为非溶剂，芯材水溶液使用疏水性有机溶剂（丙酮）。如以水作为非溶剂，芯材水溶液使用疏水性有机溶剂（丙酮）。148第三节物化法微胶囊造粒技术2、加入高分子聚合物的油相分离法、加入高分子聚合物的油相分离法 聚合物引发与温度引发相结合工艺。首先制备聚合物稀溶液，然后加入另一种聚合

109、聚合物引发与温度引发相结合工艺。首先制备聚合物稀溶液，然后加入另一种聚合物引发相分离，随温度升高，亲水性成膜聚合物溶解性降低，形成微胶囊。物引发相分离，随温度升高，亲水性成膜聚合物溶解性降低，形成微胶囊。149第三节物化法微胶囊造粒技术改变温度的油相分离法改变温度的油相分离法 一种壁材，室外基本不溶，高温溶解度较大，改变温度使聚合物相分离成凝聚液滴，包埋一种壁材，室外基本不溶，高温溶解度较大，改变温度使聚合物相分离成凝聚液滴，包埋芯材。芯材。 特点：特点： 适合制备水溶性芯材微胶囊。适合制备水溶性芯材微胶囊。 缺点：难于完全去除溶剂和非溶剂；溶剂用量大，安全不易保障；工艺控制难（非溶剂和缺点：

110、难于完全去除溶剂和非溶剂；溶剂用量大，安全不易保障；工艺控制难（非溶剂和变温工艺控制瞬间析出难），应用有限。变温工艺控制瞬间析出难），应用有限。150第三节物化法微胶囊造粒技术三、挤压法与锐孔法挤压法与锐孔法 原理相似：通过模头（锐孔）在压力作用下成型；但挤压法需二次成型。原理相似：通过模头（锐孔）在压力作用下成型；但挤压法需二次成型。（一）挤压法（一）挤压法1、原理：将芯材混悬于液化的碳水化合物中（糖与水解淀粉混合物），通过系列模、原理：将芯材混悬于液化的碳水化合物中（糖与水解淀粉混合物），通过系列模孔挤入凝固液中，冷却固化形成细丝状微胶囊初级产品，在搅拌作用下打断形成孔挤入凝固液中，冷却固

111、化形成细丝状微胶囊初级产品，在搅拌作用下打断形成细小棒状产品。细小棒状产品。151第三节物化法微胶囊造粒技术壁材：玉米糖浆粉、葡萄糖等壁材：玉米糖浆粉、葡萄糖等凝固液：异丙醇等醇类凝固液：异丙醇等醇类挤压法装置：挤压法装置：p80 2、特点：适合热不稳定油溶性和水溶性香料、维生素、色素包埋；产品保质期长。、特点：适合热不稳定油溶性和水溶性香料、维生素、色素包埋；产品保质期长。（二）锐孔法（二）锐孔法 1、原理：含芯材的聚合物溶液（壁材）或熔融的混合物，预先通过锐孔成型，然后、原理：含芯材的聚合物溶液（壁材）或熔融的混合物，预先通过锐孔成型，然后进入固化液固化或冷却形成微胶囊。进入固化液固化或冷

112、却形成微胶囊。152第三节物化法微胶囊造粒技术第三节物化法微胶囊造粒技术壁材：海藻酸钠、蜡、脂肪壁材：海藻酸钠、蜡、脂肪固化液或冷却气体：固化液或冷却气体：CaCl2水溶液水溶液成型装置：锐孔基本类型成型装置：锐孔基本类型 p811、一根管或喷嘴组成、一根管或喷嘴组成 2、同轴内外管组成的双锐孔结构、同轴内外管组成的双锐孔结构3、双锐孔结构，但内管末端位于外管末端上部。、双锐孔结构，但内管末端位于外管末端上部。153第三节物化法微胶囊造粒技术第三节物化法微胶囊造粒技术4、改进型：利用离心力，使较大液滴变成细小液滴。、改进型：利用离心力，使较大液滴变成细小液滴。特点：微胶囊大小可调，生产效率提高

113、。特点：微胶囊大小可调，生产效率提高。 对热熔融壁材常用此法生产，要求对热熔融壁材常用此法生产，要求 壁材粘度不高，能快速固化。壁材粘度不高，能快速固化。工艺差别：旋转悬浮分离工艺差别：旋转悬浮分离 旋转盘制备壁材包埋芯材颗粒，在制造室固化形成微胶囊。旋转盘制备壁材包埋芯材颗粒，在制造室固化形成微胶囊。154第三节物化法微胶囊造粒技术第三节物化法微胶囊造粒技术四、囊芯交换法四、囊芯交换法 复合凝聚法不能实现对水溶性芯材包埋。复合凝聚法不能实现对水溶性芯材包埋。1、原理：、原理： 先通过复凝聚法实现对非极性溶剂（油性成分）进行包埋，在固化之前囊壁尚保持先通过复凝聚法实现对非极性溶剂（油性成分）进

114、行包埋，在固化之前囊壁尚保持渗透性，用极性溶剂（水溶性成分）置换囊芯中非极性溶剂，实现对水溶性芯材渗透性，用极性溶剂（水溶性成分）置换囊芯中非极性溶剂，实现对水溶性芯材包埋，交换完成后，用非溶剂处理胶囊，使囊壁固化变成非渗透性。包埋，交换完成后，用非溶剂处理胶囊，使囊壁固化变成非渗透性。155第三节物化法微胶囊造粒技术第三节物化法微胶囊造粒技术2、特点：、特点： 适合于兼含水溶性和油溶性成分芯材包埋；适合于兼含水溶性和油溶性成分芯材包埋； 注意：交换溶剂水溶性芯材溶解于极性有机溶剂中，该溶剂介电常数不能超过注意：交换溶剂水溶性芯材溶解于极性有机溶剂中，该溶剂介电常数不能超过20，否，否则溶剂进

115、入量过大，易造成胶囊破裂。则溶剂进入量过大，易造成胶囊破裂。156第三节物化法微胶囊造粒技术第三节物化法微胶囊造粒技术五、复相乳液法（挥发溶剂沉积法）五、复相乳液法（挥发溶剂沉积法） 原理：将壁材和芯材混合物以微滴状态分散到介质（挥发性）中，然后挥发除去分原理：将壁材和芯材混合物以微滴状态分散到介质（挥发性）中，然后挥发除去分散液滴中的溶剂形成囊壁。散液滴中的溶剂形成囊壁。 挥发除去介质方法：挥发除去介质方法： 加热、减压、溶剂萃取、冷冻干燥加热、减压、溶剂萃取、冷冻干燥 水中干燥法（水中干燥法（W/O/W复相乳液法复相乳液法)和油中干燥法和油中干燥法(O/W/O复相乳液法复相乳液法)157第

116、三节物化法微胶囊造粒技术第三节物化法微胶囊造粒技术（一）水中干燥法（一）水中干燥法1、原理：选择一种与水不混溶溶剂，其沸点低于水的挥发性溶剂，将壁材溶于该溶、原理：选择一种与水不混溶溶剂，其沸点低于水的挥发性溶剂，将壁材溶于该溶剂中，然后芯材水溶液分散于上述溶液中，形成剂中，然后芯材水溶液分散于上述溶液中，形成W/O（油包水）型乳化液；然后（油包水）型乳化液；然后加入含保护胶体稳定的水溶液，形成加入含保护胶体稳定的水溶液，形成W/O/W型复相乳液，中搅拌作用下，加热或型复相乳液，中搅拌作用下，加热或减压等方法，挥发去除有机溶剂，使壁材溶液浓缩沉积固化形成囊壁层。减压等方法，挥发去除有机溶剂，使

117、壁材溶液浓缩沉积固化形成囊壁层。158第三节物化法微胶囊造粒技术第三节物化法微胶囊造粒技术2、工艺要点工艺要点 保持保持W/O/W型复相乳液稳定，避免影响产率和发生逆向转化释放芯材。型复相乳液稳定，避免影响产率和发生逆向转化释放芯材。 方法：加入保护性胶体水溶液；加入阴离子型表面活性剂。方法：加入保护性胶体水溶液；加入阴离子型表面活性剂。3、材料、材料 壁材：乙基纤维素，聚苯乙烯壁材：乙基纤维素，聚苯乙烯 溶剂：苯、四氯化碳、乙酸乙酯溶剂：苯、四氯化碳、乙酸乙酯 胶体材料：明胶、聚乙烯醇胶体材料：明胶、聚乙烯醇159第三节物化法微胶囊造粒技术第三节物化法微胶囊造粒技术4、特点、特点 壁材高分子

118、为线性结构，形成囊壁有微孔，可允许透过小分子物质（如水、无机盐），壁材高分子为线性结构，形成囊壁有微孔，可允许透过小分子物质（如水、无机盐），不能透过大分子物质（蛋白质），适合包埋酶、细胞等。不能透过大分子物质（蛋白质），适合包埋酶、细胞等。 缺点：壁材溶剂去除时间长。缺点：壁材溶剂去除时间长。160第三节物化法微胶囊造粒技术第三节物化法微胶囊造粒技术（二）油中干燥法（二）油中干燥法1、原理：先将芯材、原理：先将芯材(油溶性）乳化在聚合物水溶液中形成油溶性）乳化在聚合物水溶液中形成O/W型乳化液，然后将其分散到型乳化液，然后将其分散到稳定的油性材料（液体石蜡、油）中形成稳定的油性材料（液体石蜡

119、、油）中形成O/W/O型复相乳液，经冷冻、干燥等脱出水型复相乳液，经冷冻、干燥等脱出水形成囊壁层。形成囊壁层。2、特点：适合油溶性芯材微胶囊化。、特点：适合油溶性芯材微胶囊化。 注意：同样需避免发生相转化。注意：同样需避免发生相转化。161第三节物化法微胶囊造粒技术第三节物化法微胶囊造粒技术（三）复相乳液法特点：（三）复相乳液法特点： 方法简单、反应条件温和、无需特殊设备和反应试剂；微胶囊小；缺点是反应时间长，方法简单、反应条件温和、无需特殊设备和反应试剂；微胶囊小；缺点是反应时间长，不易控制，产量较低。不易控制，产量较低。 162第四节化学法微胶囊造粒技术第四节化学法微胶囊造粒技术建立在化学

120、反应基础上的微胶囊造粒技术。主要有：界面聚合法、原位聚合法、建立在化学反应基础上的微胶囊造粒技术。主要有：界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法和辐射包囊法。分子包囊法和辐射包囊法。一、界面聚合法一、界面聚合法1、原理：利用分散相（水相）和连续相（有机相）中的溶解单体，在液液相界面、原理：利用分散相（水相）和连续相（有机相）中的溶解单体，在液液相界面产生聚合反应（缩聚反应和加聚反应）生成高分子聚合物（壁材），实现对芯材产生聚合反应（缩聚反应和加聚反应）生成高分子聚合物（壁材），实现对芯材包埋。包埋。163第四节化学法微胶囊造粒技术第四节化学法微胶囊造粒技术缩聚反应：链增长过程中，包括单体与增长链之

121、间以及各种低聚物之间的缩合反缩聚反应：链增长过程中，包括单体与增长链之间以及各种低聚物之间的缩合反应。应。加聚反应：单体与增长链之间的缩合反应。加聚反应：单体与增长链之间的缩合反应。2、材料：、材料： 单体：二元酰氯、二元氯代甲酸酯单体：二元酰氯、二元氯代甲酸酯 （溶（溶 于有机相）于有机相） 二元胺、二元酚（溶于水相）二元胺、二元酚（溶于水相）164第四节化学法微胶囊造粒技术第四节化学法微胶囊造粒技术二元酰氯二元酰氯 二元胺二元胺 聚酰胺聚酰胺二元酰氯二元酰氯 二元酚二元酚 聚酯聚酯二元氯代甲酸酯二元氯代甲酸酯 二元胺二元胺 聚氨酯聚氨酯2、特点：、特点： 界面反应速度快，囊壁薄，具有半透性

122、；囊壁可塑性小，不易变性；胶囊大小均匀，粒界面反应速度快，囊壁薄，具有半透性；囊壁可塑性小，不易变性；胶囊大小均匀，粒径可控；不适合对酸敏感物料（反应产酸）和食品物料（单体残存）包埋。径可控；不适合对酸敏感物料（反应产酸）和食品物料（单体残存）包埋。165第四节化学法微胶囊造粒技术第四节化学法微胶囊造粒技术二、原位聚合法二、原位聚合法（一）原理（一）原理 利用一种单体在催化剂作用下发生聚合反应生成聚合物膜包埋芯材，实现芯材的微利用一种单体在催化剂作用下发生聚合反应生成聚合物膜包埋芯材，实现芯材的微胶囊化。胶囊化。（二）与界面聚合法区别（二）与界面聚合法区别 1、单体和催化剂位于芯材液滴的内部或

123、外部，形成聚合物不可溶；固体芯材原位聚、单体和催化剂位于芯材液滴的内部或外部，形成聚合物不可溶；固体芯材原位聚合，单体和催化剂位于微胶囊介质中；合，单体和催化剂位于微胶囊介质中；166第四节化学法微胶囊造粒技术第四节化学法微胶囊造粒技术 芯材为液体时，单体和催化剂位于芯材液滴的内部或位于微胶囊化的介质中；单体来源芯材为液体时，单体和催化剂位于芯材液滴的内部或位于微胶囊化的介质中；单体来源于微胶囊化介质，包括水、有机溶剂或气体。于微胶囊化介质，包括水、有机溶剂或气体。2、界面聚合由两种单体反应生成薄膜。它们分别位于芯材液滴内部和外部，分散相和连续、界面聚合由两种单体反应生成薄膜。它们分别位于芯材

124、液滴内部和外部，分散相和连续相均是活性单体的库源。相均是活性单体的库源。167第四节化学法微胶囊造粒技术第四节化学法微胶囊造粒技术3、反应类型、反应类型（1）均聚反应：一种单体加成聚合形成高分子聚合物的反应。产物分子量超过一定，）均聚反应：一种单体加成聚合形成高分子聚合物的反应。产物分子量超过一定，不溶于溶剂。不溶于溶剂。（2）共聚反应：两种单体加成聚合形成高分子聚合物的反应。）共聚反应：两种单体加成聚合形成高分子聚合物的反应。（3）缩聚反应：与界面聚合反应不同，由一种多官能团的单体或其低聚合度的预聚）缩聚反应：与界面聚合反应不同，由一种多官能团的单体或其低聚合度的预聚体自身缩合形成高分子聚合

125、物的反应。体自身缩合形成高分子聚合物的反应。168第四节化学法微胶囊造粒技术第四节化学法微胶囊造粒技术4、特点、特点 反应需使用催化剂，反应时间一般较长，控制聚合物沉积较困难，实际应用少。反应需使用催化剂，反应时间一般较长，控制聚合物沉积较困难，实际应用少。三、分子包囊法三、分子包囊法1、原理：利用、原理：利用环糊精作为包囊介质，一种分子水平上形成的微胶囊。环糊精作为包囊介质，一种分子水平上形成的微胶囊。169第四节化学法微胶囊造粒技术第四节化学法微胶囊造粒技术2、环糊精性能环糊精性能 含含7个吡喃葡萄糖单元，分子具有立体结构，空腔外表面具有一定亲水性，空腔内部表现个吡喃葡萄糖单元，分子具有立

126、体结构，空腔外表面具有一定亲水性，空腔内部表现为非极性和疏水性。可利用其疏水性和空间体积匹配效应，与一定大小、形状和疏水为非极性和疏水性。可利用其疏水性和空间体积匹配效应，与一定大小、形状和疏水性分子通过非共价相互作用形成稳定包埋物。有限溶解性性分子通过非共价相互作用形成稳定包埋物。有限溶解性170第四节化学法微胶囊造粒技术第四节化学法微胶囊造粒技术2、制备微胶囊方法、制备微胶囊方法 包囊物形成条件：水存在时，通过置换反应，非极性的分子置换由包囊物形成条件：水存在时，通过置换反应，非极性的分子置换由环糊精非极性基环糊精非极性基团占据的水分子。团占据的水分子。（1） 环糊精水溶液中反应环糊精水溶

127、液中反应 制备制备15 环糊精水溶液（环糊精水溶液（70），加芯材溶液，降温冷却，沉淀析出，过滤干燥。），加芯材溶液，降温冷却，沉淀析出，过滤干燥。171第四节化学法微胶囊造粒技术第四节化学法微胶囊造粒技术（2）直接与）直接与环糊精浆液混合环糊精浆液混合 芯材与固体芯材与固体环糊精混合，加水调制成糊，搅拌干燥。环糊精混合，加水调制成糊，搅拌干燥。（3）芯材蒸汽通入）芯材蒸汽通入环糊精水溶液环糊精水溶液 油性芯材蒸汽通入油性芯材蒸汽通入环糊精水溶液反应，形成微胶囊。环糊精水溶液反应，形成微胶囊。172第四节化学法微胶囊造粒技术第四节化学法微胶囊造粒技术3、特点、特点 芯材含量芯材含量615，无味

128、晶体状，可缓释，包埋均匀牢固，吸湿性低，便于长期保藏。缺，无味晶体状，可缓释，包埋均匀牢固，吸湿性低，便于长期保藏。缺点是对包埋分子大小要求较高（与空腔大小相近），原料价格较高，溶解度有限。点是对包埋分子大小要求较高（与空腔大小相近），原料价格较高，溶解度有限。四、辐射包囊法四、辐射包囊法1、原理、原理173第四节化学法微胶囊造粒技术第四节化学法微胶囊造粒技术 以聚乙烯醇或明胶为壁材，利用以聚乙烯醇或明胶为壁材，利用r-射线、射线、x-射线或电子束进行辐照使壁材在乳浊液状射线或电子束进行辐照使壁材在乳浊液状态发生交联，形成球状实体胶囊，浸泡于芯材水溶液中吸收芯材，干燥得微胶囊态发生交联，形成球

129、状实体胶囊，浸泡于芯材水溶液中吸收芯材，干燥得微胶囊产品。产品。 2、特点、特点 成型容易，胶囊大小成型容易，胶囊大小50um以下，适合于水溶性芯材包埋，辐射要求高，推广应用以下，适合于水溶性芯材包埋，辐射要求高，推广应用难。难。174第五节微胶囊造粒技术进展第五节微胶囊造粒技术进展一、纳米胶囊制备一、纳米胶囊制备 纳米胶囊：纳米胶囊：11000nm，具有独特性质，如药物纳米胶囊具有良好的靶向性和缓释，具有独特性质，如药物纳米胶囊具有良好的靶向性和缓释作用。作用。（一）乳液聚合法（一）乳液聚合法1、原理、原理 在表面活性剂、乳化剂存在的条件下，利用机械搅拌或强烈振动方法将不溶于溶剂在表面活性剂

130、、乳化剂存在的条件下，利用机械搅拌或强烈振动方法将不溶于溶剂的单体分散于溶剂中形成乳浊液，利用引发剂引发聚合反应。的单体分散于溶剂中形成乳浊液，利用引发剂引发聚合反应。关键：利用上述方法将单体和芯材分散到纳米级。关键：利用上述方法将单体和芯材分散到纳米级。175第五节微胶囊造粒技术进展第五节微胶囊造粒技术进展2、体系组成：分散介质（水和有机溶剂）、单体、乳化剂、引发剂。、体系组成：分散介质（水和有机溶剂）、单体、乳化剂、引发剂。3、基本过程、基本过程 聚合反应在含芯材和增溶（单体聚合反应在含芯材和增溶（单体“溶解溶解”于胶束内部）单体的表面活性剂胶束之间进行。于胶束内部）单体的表面活性剂胶束之

131、间进行。聚合反应引发后，胶束内单体迅速形成聚合物，同时胶束外单体扩散入胶束继续聚合。聚合反应引发后，胶束内单体迅速形成聚合物，同时胶束外单体扩散入胶束继续聚合。胶束外乳化剂亲水膜保证纳米胶束内聚合物胶粒稳定和均匀分散。胶束外乳化剂亲水膜保证纳米胶束内聚合物胶粒稳定和均匀分散。176第五节微胶囊造粒技术进展第五节微胶囊造粒技术进展二、糖玻璃胶囊化技术二、糖玻璃胶囊化技术 糖玻璃是结晶糖加热熔化经快速冷却后，转化为透明的非晶体、无定型玻璃态固体。糖玻璃是结晶糖加热熔化经快速冷却后，转化为透明的非晶体、无定型玻璃态固体。 影响熔融所需温度的因素：影响熔融所需温度的因素： 1、分子结构、分子结构 2、

132、水分含量、水分含量177第五节微胶囊造粒技术进展第五节微胶囊造粒技术进展水的作用：溶剂，促进熔融、降低内聚力，加快液化糖形成；增塑剂，一定程度上提高活水的作用：溶剂，促进熔融、降低内聚力，加快液化糖形成；增塑剂，一定程度上提高活性和自由度，重组回复到晶体状态。性和自由度，重组回复到晶体状态。玻璃化转变温度：糖玻璃加热到某一临界温度，在水作用下，糖分子可重组形成结晶。糖玻璃化转变温度：糖玻璃加热到某一临界温度，在水作用下，糖分子可重组形成结晶。糖玻璃所处温度越低于转变温度，其稳定性越高，芯材保护性越强。玻璃所处温度越低于转变温度，其稳定性越高，芯材保护性越强。178第五节微胶囊造粒技术进展第五节

133、微胶囊造粒技术进展三、改性三、改性环糊精环糊精 化学改性：提高化学改性：提高环糊精溶解性和芯材稳定性。环糊精溶解性和芯材稳定性。 烷基化改性（甲基化改性，水溶性大于烷基化改性（甲基化改性，水溶性大于30）和羟烷基化改性（羟乙基和羟丙基化，水）和羟烷基化改性（羟乙基和羟丙基化，水溶性大于溶性大于50）。在保护易挥发性芯材、除不良成分方面）。在保护易挥发性芯材、除不良成分方面2羟丙基羟丙基环糊精最佳。环糊精最佳。179第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用应用：应用： 1、酶或细胞的固定化、酶或细胞的固定化 2、液体产品的固体粉末化、液体产品的固体粉末化 3、食品成分和添加剂的胶囊化、食

134、品成分和添加剂的胶囊化180第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用一、微胶囊造粒技术在固定化酶和固定化细胞上的应用微胶囊造粒技术在固定化酶和固定化细胞上的应用（一）固定化酶的特点（一）固定化酶的特点 1、优点、优点（1）产物与底物易分离）产物与底物易分离（2）可长时间反复分批或装柱连续反应）可长时间反复分批或装柱连续反应（3）提高酶稳定性）提高酶稳定性（4）反应过程可控）反应过程可控（5）简化提纯工艺）简化提纯工艺181第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用（6）较水溶性酶更适合多酶反应）较水溶性酶更适合多酶反应（7）提高得率，提高产物质量）提高得率，提高产物质量（8）降低

135、生产成本）降低生产成本2、固定化细胞优点、固定化细胞优点（1）省去酶分离）省去酶分离（2）无需辅酶再生）无需辅酶再生（3）细胞生长停滞时间短）细胞生长停滞时间短（4）细胞多，反应快）细胞多，反应快182第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用（5）抗污染能力强）抗污染能力强（6）可实现连续化发酵）可实现连续化发酵（7）分离提纯无需去除细胞）分离提纯无需去除细胞（8）提高细胞稳定性）提高细胞稳定性（9）可反复连续使用，节约养料消耗）可反复连续使用，节约养料消耗（10）避免反馈抑制和产物消耗）避免反馈抑制和产物消耗3、缺点：、缺点：（1）菌体自溶影响产物纯度）菌体自溶影响产物纯度（2）细胞

136、蛋白酶对产物分解）细胞蛋白酶对产物分解（3）细胞多酶引起副产物形成）细胞多酶引起副产物形成（4）细胞膜造成底物渗透和扩散）细胞膜造成底物渗透和扩散183第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用（二）微胶囊化酶实例（二）微胶囊化酶实例 实例实例1：除去啤酒中的奶油异味（丁二酮的气味）：除去啤酒中的奶油异味（丁二酮的气味） 方法：加少量双乙酰还原酶。但在啤酒的方法：加少量双乙酰还原酶。但在啤酒的pH范围（范围（3.9-4.4），双乙酰还原酶的协同），双乙酰还原酶的协同因子（还原态烟酰胺腺嘌呤双核苷酸）易酸解失效。通过微胶囊包埋保护双乙酰因子（还原态烟酰胺腺嘌呤双核苷酸）易酸解失效。通过微胶

137、囊包埋保护双乙酰还原酶及协同因子。还原酶及协同因子。 184第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用 明胶包埋工艺：明胶包埋工艺：4g双乙酰还原酶和双乙酰还原酶和1.6g协同因子在协同因子在3040下加水形成下加水形成25的浆状液，的浆状液，加入加入100g25的明胶溶液，搅拌分散于的明胶溶液，搅拌分散于200ml矿物油中形成油包水型乳液，混合物冷矿物油中形成油包水型乳液，混合物冷却至却至1020 ，加入，加入200ml乙醇（非溶剂），形成明胶包埋酶微胶囊。过滤，洗涤乙醇（非溶剂），形成明胶包埋酶微胶囊。过滤，洗涤（正己烷），流化床干燥（正己烷），流化床干燥（510 ），得），得711

138、水分的产品。水分的产品。185第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用应用：应用： 100ml啤酒加入啤酒加入14g 酶微胶囊，即使保持酶微胶囊，即使保持2低温，低温，24h后啤酒中的丁二酮含量由后啤酒中的丁二酮含量由 0.65mg/ml 降至降至0.38mg/ml。186第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用实例实例2：壳聚糖纳米胶囊固定：壳聚糖纳米胶囊固定-淀粉酶淀粉酶 原理：利用壳聚糖和三聚磷酸钠两相混合物之间的离子静电作用力相互凝结，其中一相是原理：利用壳聚糖和三聚磷酸钠两相混合物之间的离子静电作用力相互凝结，其中一相是壳聚糖，另一相为三聚磷酸纳盐，使阳离子基团的氨基

139、和阴离子基团的相互作用形成壳聚糖，另一相为三聚磷酸纳盐，使阳离子基团的氨基和阴离子基团的相互作用形成微粒。微粒。（离子凝胶化法）离子凝胶化法）187第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用 制备工艺：在壳聚糖浓度制备工艺：在壳聚糖浓度/三聚磷酸钠浓度为三聚磷酸钠浓度为3/1条件下混合获得纳米胶囊。条件下混合获得纳米胶囊。-淀粉淀粉酶在三聚磷酸钠溶液中。酶在三聚磷酸钠溶液中。188第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用固定固定-淀粉酶淀粉酶性能：性能：1、 固定酶在固定酶在50-70温度范围内均表现出较高的活力。酶在固定前后的最适温度范围内均表现出较高的活力。酶在固定前后的最适

140、pH范范围都在围都在5.5-7.5。2、在、在70和和80条件下，固定酶比游离酶的酶活力损失小。在条件下，固定酶比游离酶的酶活力损失小。在4和和34储藏储藏4天时天时间后，固定酶的活力分别降低了间后，固定酶的活力分别降低了6.1%，9.1%，而游离酶的活力分别降低了，而游离酶的活力分别降低了13.5%，22.1%。酶纳米胶囊固定化以后表现出了比游离酶高的热稳定性和储藏。酶纳米胶囊固定化以后表现出了比游离酶高的热稳定性和储藏稳定性。稳定性。 189第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用固定化细胞实例固定化细胞实例 利用微胶囊化细胞生产利用微胶囊化细胞生产L天冬氨酸天冬氨酸 见见p931

141、90第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用二、传统液体产品的粉末化二、传统液体产品的粉末化实例实例1：传统酥油茶是以酥油（青藏高原牦牛乳中提炼的乳脂肪）、砖茶汁为主要原料并辅：传统酥油茶是以酥油（青藏高原牦牛乳中提炼的乳脂肪）、砖茶汁为主要原料并辅以适量食盐、牛奶等，通过搅拌混合制成的饮料，它集酥油和茶的营养于一体，营养以适量食盐、牛奶等，通过搅拌混合制成的饮料，它集酥油和茶的营养于一体，营养价值高，风味浓郁独特，深受广大藏族等兄弟民族喜爱。价值高，风味浓郁独特，深受广大藏族等兄弟民族喜爱。191第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用 酥油茶制作仍然沿用传统加工方式，加工水

142、平低，加工手段落后，且产品卫生质量不稳酥油茶制作仍然沿用传统加工方式，加工水平低，加工手段落后，且产品卫生质量不稳定，食用不便，不易保藏，难以推向市场。定，食用不便，不易保藏，难以推向市场。 研制营养丰富、食用方便、耐保藏的速溶微胶囊酥油茶粉。研制营养丰富、食用方便、耐保藏的速溶微胶囊酥油茶粉。 192工艺流程壁材、茶汁、蔗糖脂、卵磷脂、奶粉、盐壁材、茶汁、蔗糖脂、卵磷脂、奶粉、盐 酥油、单甘脂酥油、单甘脂 混合混合 胶磨胶磨 均质均质 喷喷雾干燥雾干燥 筛分筛分 包装包装 选用阿拉伯胶和选用阿拉伯胶和-环糊精（环糊精（2:8）作为包埋酥油茶的壁材，采用乳化和喷雾干燥工）作为包埋酥油茶的壁材，

143、采用乳化和喷雾干燥工艺处理，可制得品质优良的微胶囊酥油茶粉。确定的最佳工艺条件为：均质压力艺处理，可制得品质优良的微胶囊酥油茶粉。确定的最佳工艺条件为：均质压力40 MPa，进料流量，进料流量200 mL/ min，进风温度，进风温度200，出风温度，出风温度100。酥油茶包。酥油茶包埋率埋率90%以上。以上。193第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用实例实例2多重控制释放香精微胶囊多重控制释放香精微胶囊 由粒径由粒径20100um、对水敏感微球以及包埋在该微球中疏水性固体纳米胶囊（、对水敏感微球以及包埋在该微球中疏水性固体纳米胶囊（0.01-5um）组成。与水接触，先快速释放微球

144、中芯材，然后缓慢释放纳米微胶囊包埋芯材。）组成。与水接触，先快速释放微球中芯材，然后缓慢释放纳米微胶囊包埋芯材。具有香味转换功能。具有香味转换功能。 194第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用1500g水中加入水中加入500g变性淀粉，边搅拌边加热至变性淀粉，边搅拌边加热至90。另取。另取100g树蜡（熔点树蜡（熔点3090）加热熔化，将）加热熔化，将50g薄荷油香精和维生素薄荷油香精和维生素E混合到熔化物，将其倒入上述水混合到熔化物，将其倒入上述水溶液中，加入溶液中，加入300g果味香精后均质（果味香精后均质（12um）处理，冷却至室温形成悬浮液。）处理，冷却至室温形成悬浮液。喷

145、雾干燥得产品，其中喷雾干燥得产品，其中5薄荷油香精、薄荷油香精、10树蜡、树蜡、30果味香精和果味香精和50变性淀变性淀粉，薄荷油香精和维生素粉，薄荷油香精和维生素E在疏水性固体纳米胶囊内。在疏水性固体纳米胶囊内。195第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用应用：将微胶囊加入巧克力中，入口后果味香精立刻释放应用：将微胶囊加入巧克力中，入口后果味香精立刻释放“爆释爆释”，产生强烈的果香，产生强烈的果香味，品尝味，品尝1min后，可感觉香味转换为薄荷香味，且薄荷香味停留时间较长后，可感觉香味转换为薄荷香味，且薄荷香味停留时间较长“缓释缓释”。196第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒

146、技术应用三、食品添加剂微胶囊化三、食品添加剂微胶囊化 实例：在玻璃态介质中以油包埋矿物质或维生素实例：在玻璃态介质中以油包埋矿物质或维生素 解决口感（沙粒感等）解决口感（沙粒感等） 、气味、颜色（褐变等）问题和提高吸收率。、气味、颜色（褐变等）问题和提高吸收率。 钙微胶囊制备实例钙微胶囊制备实例 以低聚果糖单独或与乳糖混合作为形成玻璃态的基质，芯材为碳酸钙和中等链长的以低聚果糖单独或与乳糖混合作为形成玻璃态的基质，芯材为碳酸钙和中等链长的三酸甘油酯，两种质量比为三酸甘油酯，两种质量比为85:15。197第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用 制备工艺：将低聚果糖或低聚果糖与乳糖混合物

147、通过挤压机的加热室加热熔化，熔化物制备工艺：将低聚果糖或低聚果糖与乳糖混合物通过挤压机的加热室加热熔化，熔化物被输送至混合室，与由泵输送来的碳酸钙和油的浆状混合物混合均匀，然后通过挤压被输送至混合室，与由泵输送来的碳酸钙和油的浆状混合物混合均匀，然后通过挤压模头挤出成柔软不透明条状物，收集于盘中冷却至室温，形成易碎玻璃态，研磨粉碎模头挤出成柔软不透明条状物，收集于盘中冷却至室温，形成易碎玻璃态，研磨粉碎筛分，得粒径筛分，得粒径300500um的微胶囊。提高吸收率。的微胶囊。提高吸收率。198第六节微胶囊造粒技术应用第六节微胶囊造粒技术应用 油先包埋矿物质优点：油先包埋矿物质优点： 防止矿物质与

148、基质发生反应；控制矿物质释放；作为增塑剂，提高基质可挤压性；可减防止矿物质与基质发生反应；控制矿物质释放；作为增塑剂，提高基质可挤压性；可减少增塑剂（水），省去干燥工艺；改善口感（滑润细腻）。少增塑剂（水），省去干燥工艺；改善口感（滑润细腻）。199第三章微波技术应用微波：电磁波（波长微波：电磁波（波长1mm-1m,频率频率300-30万万MHz）。）。微波加热：微波加热： 二战后（二战后（1946），微波加热方法及食品制造应用专利和家用和商用微波炉；），微波加热方法及食品制造应用专利和家用和商用微波炉； 1952年连续式微波加热设备；年连续式微波加热设备； 1962年防微波泄漏大开口连续式微

149、波加热。年防微波泄漏大开口连续式微波加热。200第三章微波技术应用国际规定民用国际规定民用4个波段：个波段：915MHz、2450MHz、5850MHz和和22125MHz。加热常用：加热常用： 915MHz、2450MHz微波加热特点：微波加热特点：（1）加热速度快）加热速度快（2）加热均匀性好）加热均匀性好（3）加热易于瞬时控制）加热易于瞬时控制（4）加热选择性好）加热选择性好（5）热效率高）热效率高201第三章微波技术应用（1）加热速度快）加热速度快 加热物体自身作为发热体而进行内部加热（内热源），温度迅速提高，加热时间短。加热物体自身作为发热体而进行内部加热（内热源），温度迅速提高，加

150、热时间短。一般加热时间为常规加热方法的一般加热时间为常规加热方法的1/10-1/100.（2）加热均匀性好）加热均匀性好 内部加热，且具有自动平衡能力，易达均匀加热。但加热均匀性取决于多种因素。内部加热，且具有自动平衡能力，易达均匀加热。但加热均匀性取决于多种因素。如电场分布均匀性，物料组成均匀性等。如电场分布均匀性，物料组成均匀性等。202第三章微波技术应用（3）加热易于瞬时控制）加热易于瞬时控制 微波加热热惯性小，可以立即发热升温，易于控制。微波加热热惯性小，可以立即发热升温，易于控制。（4）加热选择性好）加热选择性好 某些成分易于吸收微波，另一些成分不易吸收微波，选择性加热有利于提高产品

151、质量。某些成分易于吸收微波，另一些成分不易吸收微波，选择性加热有利于提高产品质量。203第三章微波技术应用（5）加热效率高）加热效率高 除微波加热设备中电源部分和微波管消耗部分能量外，基本不辐射散热，热效率高（除微波加热设备中电源部分和微波管消耗部分能量外，基本不辐射散热，热效率高（80）。同时改变环境高温，改善劳动条件，也缩小设备占地面积。）。同时改变环境高温，改善劳动条件，也缩小设备占地面积。应用领域：应用领域： 烹调、脱水干燥、解冻、杀菌、烘烤等。烹调、脱水干燥、解冻、杀菌、烘烤等。204第一节微波加热原理一、微波加热原理一、微波加热原理 被加热的介质是由许多一端带正电，另一端带负电的分

152、子（偶极子）组成。在没有被加热的介质是由许多一端带正电，另一端带负电的分子（偶极子）组成。在没有电场作用下，这些偶极子在介质中作杂乱无规则运动，当介质处于直流电场作用电场作用下，这些偶极子在介质中作杂乱无规则运动，当介质处于直流电场作用下，偶极子分子重新排列。带正电一端朝向负极，带正电一端朝向正极，杂乱无下，偶极子分子重新排列。带正电一端朝向负极，带正电一端朝向正极，杂乱无规则排列的偶极子，变成有一定取向的有规则排列的偶极子。即外加电场给予偶规则排列的偶极子，变成有一定取向的有规则排列的偶极子。即外加电场给予偶极子一定极子一定“位能位能”。205第一节微波加热原理 介质分子极化程度越高，介电常

153、数越大，介质储存能量越多。介质分子极化程度越高，介电常数越大，介质储存能量越多。 若改变电场方向，则偶极子的取向也随之改变。若电场迅速交替改变方向，则偶极若改变电场方向，则偶极子的取向也随之改变。若电场迅速交替改变方向，则偶极子也随之作迅速摆动，由于分子热运动和相邻分子间的相互作用，偶极子随外加子也随之作迅速摆动，由于分子热运动和相邻分子间的相互作用，偶极子随外加电场方向改变而作规则摆动受到干扰和阻碍，即产生类似摩擦作用，使分子获得电场方向改变而作规则摆动受到干扰和阻碍，即产生类似摩擦作用，使分子获得能量，并以热的形式表现出来，表现为介质升温。能量，并以热的形式表现出来，表现为介质升温。206

154、第一节微波加热原理外加电场变化频率越高，分子摆动越快，产生的热量越多。外加电场变化频率越高，分子摆动越快，产生的热量越多。外加电场越强，分子的振幅越大，产生热量越大。外加电场越强，分子的振幅越大，产生热量越大。微波频率微波频率915MHz：1s内内9.15108次电场变换，分子频繁摆动，产生热量。次电场变换，分子频繁摆动，产生热量。207第一节微波加热原理微波传输过程中遇到不同物质，将会同光波一样产生反射、吸收和穿透现象。微波传输过程中遇到不同物质，将会同光波一样产生反射、吸收和穿透现象。在介质内部传输的微波，其部分能量被吸收而转化为热。在介质内部传输的微波，其部分能量被吸收而转化为热。（一）

155、计算公式（一）计算公式1、介质吸收微波功率（能量）、介质吸收微波功率（能量）208第一节微波加热原理P单位体积介质吸收微波功率单位体积介质吸收微波功率w/m3E电场强度电场强度v/m 真空介电常数真空介电常数 8.85410-12 介质相对介电系数介质相对介电系数 介质损耗角正切介质损耗角正切 介质相对损耗系数介质相对损耗系数f微波频率微波频率209第一节微波加热原理电场强度电场强度P0微波功率微波功率Z阻抗阻抗b波导窄边尺寸波导窄边尺寸 210第一节微波加热原理2 、 物料温升计算式物料温升计算式 物料密度物料密度kg/m3 比热容比热容J/kg k3、微波穿透深度计算式、微波穿透深度计算式

156、 211第一节微波加热原理（二）影响微波加热因素分析（二）影响微波加热因素分析1、频率、频率 微波频率越高，加热速度越快。微波频率越高，加热速度越快。 考虑微波穿透深度，频率越高，微波波长越短，其穿透深度越小。考虑微波穿透深度，频率越高，微波波长越短，其穿透深度越小。 频率影响介质损耗系数：频率影响介质损耗系数： 一般，频率越高，介质损耗系数越大。一般，频率越高，介质损耗系数越大。212第一节微波加热原理2、电场强度、电场强度 微波加热功率大，电场强，加热速度快。微波加热功率大，电场强，加热速度快。 微波加热具有随输出功率改变而迅速改变的加热特征，可满足不同加工阶段有不同加热微波加热具有随输出

157、功率改变而迅速改变的加热特征，可满足不同加工阶段有不同加热要求的场合。要求的场合。213第一节微波加热原理3、物料介电性质、物料介电性质 不同介质不同介电系数和损耗角正切。不同介质不同介电系数和损耗角正切。 水的介电系数和损耗角正切比一般介质大。水的介电系数和损耗角正切比一般介质大。 一般情况下，加工物料含水量越大，其介质损耗越大。一般情况下，加工物料含水量越大，其介质损耗越大。214第一节微波加热原理温度对介质损耗系数影响：温度对介质损耗系数影响：1、温度升高，介质损耗系数降低，出现自动平衡，保证某些物料加热均匀，避免过、温度升高，介质损耗系数降低，出现自动平衡，保证某些物料加热均匀，避免过

158、热。热。2、温度升高，介质损耗系数增大，出现快速升温和过热现象，造成热失控。、温度升高，介质损耗系数增大，出现快速升温和过热现象，造成热失控。215第一节微波加热原理 利用介电性质与温度关系，分析加热情况利用介电性质与温度关系，分析加热情况 。 图图42给出水和冰介质损耗系数随温度变化曲线。给出水和冰介质损耗系数随温度变化曲线。 冰介质损耗系数远远小于水，因此，在加热冰冻食品时，需要及时排除融化的水，冰介质损耗系数远远小于水，因此，在加热冰冻食品时，需要及时排除融化的水，避免微波能主要被水吸收，而冰得不到加热，影响冰冻食品加热和解冻效果。避免微波能主要被水吸收，而冰得不到加热，影响冰冻食品加热

159、和解冻效果。 216第一节微波加热原理介电系数与微波频率关系：介电系数与微波频率关系： 微波频率主要影响损耗系数。对多数食品物料，微波频率主要影响损耗系数。对多数食品物料， 915MHz下损耗系数下损耗系数2450MHz下下损耗系数。损耗系数。4、物料密度、物料密度 密度大，升温速度慢。密度大，升温速度慢。物料密度对微波加热影响：物料密度对微波加热影响：1、直接影响单位体积热容量、直接影响单位体积热容量2、间接影响物料介电性质、间接影响物料介电性质217第一节微波加热原理 如空气损耗系数小，因此，含空气物料不易被加热。面包等疏松制品的损耗系数小，如空气损耗系数小，因此，含空气物料不易被加热。面

160、包等疏松制品的损耗系数小，吸收微波功率速度慢，但由于微波加热穿透作用（体加热），微波焙烤面包时间吸收微波功率速度慢，但由于微波加热穿透作用（体加热），微波焙烤面包时间较传统焙烤时间短。较传统焙烤时间短。 高密度骨系数微波差，且反射作用大，易成为加热（杀菌）冷点（带）。高密度骨系数微波差，且反射作用大，易成为加热（杀菌）冷点（带）。 介电系数随物料密度呈近似线性关系增加。介电系数随物料密度呈近似线性关系增加。218第一节微波加热原理5、物料比热容、物料比热容 比热容小的物料温度升高速度快。比热容小的物料温度升高速度快。 对多组分混合体系的食品，不同组分的比热容不同，介电性质也不同，因此吸收微波功

161、对多组分混合体系的食品，不同组分的比热容不同，介电性质也不同，因此吸收微波功率不同。率不同。 控制比热容，达到各组分加热速度基本一致。控制比热容，达到各组分加热速度基本一致。219第一节微波加热原理三、微波加热工艺计算三、微波加热工艺计算（一）加热物料耗用的微波功率（一）加热物料耗用的微波功率（二）物料干燥耗用的微波功率（二）物料干燥耗用的微波功率（三）电源总功率估算（三）电源总功率估算220第一节微波加热原理 微波加热效率，一般微波加热效率，一般0.5-0.8. 微波功率：物料吸收功率、微波加热器消耗功率和反射损耗于波导内功率。电源总功率微波功率：物料吸收功率、微波加热器消耗功率和反射损耗于

162、波导内功率。电源总功率根据微波加热效率确定。根据微波加热效率确定。221第二节微波加热设备一、微波加热设备类型一、微波加热设备类型 微波加热设备组成：电源、微波管、连接波导，加热器和冷却系统。微波加热设备组成：电源、微波管、连接波导，加热器和冷却系统。 电源：提供直流高压电流；电源：提供直流高压电流； 微波管：将电能转换为微波能量；微波管：将电能转换为微波能量； 连接波导：传输微波能；连接波导：传输微波能； 加热器：加热物料；加热器：加热物料； 冷却系统：微波管腔体和阴极冷却。冷却系统：微波管腔体和阴极冷却。222第二节微波加热设备按被加热物料和微波场作用形式分类：按被加热物料和微波场作用形式

163、分类：1、驻波场谐振腔加热器、驻波场谐振腔加热器2、行波场波导加热器、行波场波导加热器3、辐射型加热器、辐射型加热器4、慢波型加热器、慢波型加热器按加热器结构分类：按加热器结构分类： 箱式微波加热器、隧道式、平板式、波导式。箱式微波加热器、隧道式、平板式、波导式。223第二节微波加热设备（一）箱式微波加热器（一）箱式微波加热器 常用间歇式微波加热器微波炉常用间歇式微波加热器微波炉 基本结构：谐振腔、输入波导、反射板和搅拌器。基本结构：谐振腔、输入波导、反射板和搅拌器。 谐振腔每边长度均大于谐振腔每边长度均大于1/2时时 ，不同方向有波反射，物料从各方向受热。箱壁反射作用，不同方向有波反射，物料

164、从各方向受热。箱壁反射作用，保证物料反复加热，提供加热效率。保证物料反复加热，提供加热效率。224第二节微波加热设备适用于块状物料加热，加热速度快。适用于块状物料加热，加热速度快。（二）隧道式加热器（二）隧道式加热器 连续式谐振腔加热器连续式谐振腔加热器 结构：见结构：见p136 重点：防止微波泄漏装置（金属档板、金属链、水负荷）、排湿装置和重点：防止微波泄漏装置（金属档板、金属链、水负荷）、排湿装置和 增加微波管数，增加微波管数，提高输出功率。提高输出功率。225第二节微波加热设备（三）波导型微波加热器（三）波导型微波加热器 波导型加热器：在波导一端输入微波，在另一端有吸收剩余能量的水负载，

165、使微波在波导波导型加热器：在波导一端输入微波，在另一端有吸收剩余能量的水负载，使微波在波导内无反射地传输，构成行波场。内无反射地传输，构成行波场。行波场波导加热器行波场波导加热器1、开槽波导加热器（曲折波导加热器）、开槽波导加热器（曲折波导加热器） 结构：波导弯曲成蛇形，在波导宽边中间沿传输方向开槽缝。见结构：波导弯曲成蛇形，在波导宽边中间沿传输方向开槽缝。见p137226第二节微波加热设备作用：槽缝处场强最大，保证物料通过时吸收微波功率最大。作用：槽缝处场强最大，保证物料通过时吸收微波功率最大。适用范围：片状和颗粒状物料加热和干燥。适用范围：片状和颗粒状物料加热和干燥。2、V型波导加热器型波

166、导加热器 加热器结构：加热器结构： 矩形波导变为矩形波导变为V字形波导字形波导 作用：改善电场分布，使物料均匀加热。作用：改善电场分布，使物料均匀加热。 227第二节微波加热设备3、直波导加热器、直波导加热器 结构：主波导为直矩形波导。见结构：主波导为直矩形波导。见 p138. 作用：便于设置多个微波管，通过微波输入功率。作用：便于设置多个微波管，通过微波输入功率。 适用范围：薄片物料加热和干燥适用范围：薄片物料加热和干燥（四）辐射型微波加热器（四）辐射型微波加热器 结构：利用微波发生器产生的微波通过一定的转换装置，经辐射器向外辐射。结构：利用微波发生器产生的微波通过一定的转换装置，经辐射器向

167、外辐射。228第二节微波加热设备 特点：加热方法简单，易实现连续加热，设计制造方便。特点：加热方法简单，易实现连续加热，设计制造方便。（五）慢波型加热器（表面波加热器）（五）慢波型加热器（表面波加热器） 一种微波沿波导表面传输的加热器。一种微波沿波导表面传输的加热器。 特点：特点： 1、微波传输速度比空间传输速度低。、微波传输速度比空间传输速度低。 2、电场相对集中，加热效率高。、电场相对集中，加热效率高。229第二节微波加热设备单脊梯形加热器单脊梯形加热器结构：矩形波导中设置脊，脊上波导壁开与波导管轴正交的多个槽。结构：矩形波导中设置脊，脊上波导壁开与波导管轴正交的多个槽。作用：微波集中在槽

168、附近传播，槽附近获得较大电场强度。作用：微波集中在槽附近传播，槽附近获得较大电场强度。特点：加热效率高特点：加热效率高适用范围：薄片状和线状物料适用范围：薄片状和线状物料230第二节微波加热设备二、微波加热器的选择二、微波加热器的选择（一）影响微波加热器选择的因素（一）影响微波加热器选择的因素 食品种类和形状不同，加工规模和要求不同，考虑以下因素。食品种类和形状不同，加工规模和要求不同，考虑以下因素。 频率选择：频率选择：（1 1）加工食品的体积和厚度）加工食品的体积和厚度 厚度较大和体积较大食品厚度较大和体积较大食品 915MHz（2 2）加工食品含水量和介质损耗）加工食品含水量和介质损耗

169、一般含水量越大，介质损耗越大；微波频率越高，介质损耗越大。一般含水量越大，介质损耗越大；微波频率越高，介质损耗越大。 含水量越高食品含水量越高食品915MHz 231第二节微波加热设备含水量低的食品含水量低的食品2450MHz2450MHz注意：介质损耗数据应根据实验确定。注意：介质损耗数据应根据实验确定。（3 3）生产量和成本）生产量和成本915MHz915MHz磁控管磁控管30kW30kW或或60kW60kW2450MHz2450MHz磁控管磁控管5kW5kW915MHz915MHz磁控管工作效率比磁控管工作效率比2450MHz2450MHz高高10102020232第二节微波加热设备 大

170、批量食品加工大批量食品加工 915MHz915MHz或先或先915MHz915MHz再再2450MHz2450MHz。（4 4）设备体积）设备体积 2450MHz2450MHz的磁控管和波导小，加热器较的磁控管和波导小，加热器较915MHz915MHz小。小。（二）加热器型式选择（二）加热器型式选择 大批量连续生产有输送带的连续加热器。大批量连续生产有输送带的连续加热器。233第二节微波加热设备小批量、间歇式加工箱式加热器小批量、间歇式加工箱式加热器薄片物料开槽波导或慢波结构加热器薄片物料开槽波导或慢波结构加热器较大或形状复杂物料隧道式加热器较大或形状复杂物料隧道式加热器234第二节微波加热在

171、食品加工中的应用第二节微波加热在食品加工中的应用 微波技术应用于食品加工起始于微波技术应用于食品加工起始于19461946年，年，19601960年前，微波加热主要用于食品烹调和解冻，年前，微波加热主要用于食品烹调和解冻，6060年代以后，微波加热应用于食品加工，主要在食品干燥领域。以后，逐渐应用于食年代以后，微波加热应用于食品加工，主要在食品干燥领域。以后，逐渐应用于食品加工的其他领域。目前微波应用涉及领域非常广泛。主要用于食品解冻、预煮、干品加工的其他领域。目前微波应用涉及领域非常广泛。主要用于食品解冻、预煮、干燥、杀菌、焙烤。燥、杀菌、焙烤。235第二节微波加热在食品加工中的应用第二节微

172、波加热在食品加工中的应用一、食品微波干燥一、食品微波干燥（一）微波干燥过程与微波干燥特点（一）微波干燥过程与微波干燥特点 一般干燥过程食品首先外部加热，表明干燥，然后，次外层受热，次外层干燥。由于热一般干燥过程食品首先外部加热，表明干燥，然后，次外层受热，次外层干燥。由于热量传递与水分扩散传递方向相反，次外层干燥时，水分通过最外层，对最外层起再复量传递与水分扩散传递方向相反，次外层干燥时，水分通过最外层，对最外层起再复水作用。内外各层的干燥再复水再干燥依次反复的向内层推进。水作用。内外各层的干燥再复水再干燥依次反复的向内层推进。236食品微波干燥食品微波干燥特点：热量向内层传递速度减慢；水分向

173、外层传递愈来愈慢。食品中心加热和干特点：热量向内层传递速度减慢；水分向外层传递愈来愈慢。食品中心加热和干燥（脱水）是关键。燥（脱水）是关键。 微波干燥：微波加热属内部加热，干燥时，最内层首先干燥，最内层水分蒸发迁移微波干燥：微波加热属内部加热，干燥时，最内层首先干燥，最内层水分蒸发迁移至次内层，外层水分愈来愈高，随干燥进行，外层传热系数不会降低。微波干燥至次内层，外层水分愈来愈高，随干燥进行，外层传热系数不会降低。微波干燥中，水分由内层向外层迁移速度快，干燥速度快于一般干燥。中，水分由内层向外层迁移速度快，干燥速度快于一般干燥。237食品微波干燥食品微波干燥微波干燥优点微波干燥优点1、生产能力

174、大，厂房利用率高、生产能力大，厂房利用率高2、干燥速度快，时间短、干燥速度快，时间短3、产品质量好。干燥均匀，温度易控，保证感官和营养质量；含菌少，多孔结构有利于复、产品质量好。干燥均匀，温度易控，保证感官和营养质量；含菌少，多孔结构有利于复水。水。4、卫生条件好。不易受外界环境污染。、卫生条件好。不易受外界环境污染。238食品微波干燥食品微波干燥（二）微波干燥系统与实例（二）微波干燥系统与实例1、食品微波干燥系统、食品微波干燥系统 图图414微波干燥系统示意图。微波干燥系统示意图。 由微波发生器产生的微波输入干燥区。物料由输送带输入微波场，同时热空气从输送带由微波发生器产生的微波输入干燥区。

175、物料由输送带输入微波场，同时热空气从输送带下部向上吹送，将蒸发水分带走。两端吸收装置防止微波泄漏。下部向上吹送，将蒸发水分带走。两端吸收装置防止微波泄漏。239食品微波干燥食品微波干燥连续式微波干燥设备连续式微波干燥设备240食品微波干燥食品微波干燥微波后续干燥实例：微波后续干燥实例： 两段式干燥面条工艺：首先热风干燥将含水分两段式干燥面条工艺：首先热风干燥将含水分30的湿面条干燥至的湿面条干燥至18，然后用微波，然后用微波热风干燥至要求水分含量（热风干燥至要求水分含量（13），此段干燥时间），此段干燥时间12min，与一段式热风干燥相比，与一段式热风干燥相比，总干燥时间由总干燥时间由8h降至

176、降至1.5h。241食品微波干燥食品微波干燥2、微波真空干燥、微波真空干燥 特点：干燥温度低、干燥时间短，保证干燥产品质量，尤其对热敏性、易氧化物料的干特点：干燥温度低、干燥时间短，保证干燥产品质量，尤其对热敏性、易氧化物料的干燥。已应用于果汁、谷物种子等热敏性物料干燥。燥。已应用于果汁、谷物种子等热敏性物料干燥。实例：实例： 速溶桔子和葡萄干燥工艺：速溶桔子和葡萄干燥工艺：242食品微波干燥食品微波干燥使用真空干燥设备技术参数（使用真空干燥设备技术参数（48kw48kw、2450MHz2450MHz，生产能力，生产能力49Kg/h)49Kg/h)桔子或葡萄桔子或葡萄果汁浓缩至果汁浓缩至636

177、3。BxBx，然后在，然后在8080100mmHg100mmHg真空度条件下，干燥至含水率小于真空度条件下，干燥至含水率小于2 2，干燥时间，干燥时间40min.40min.产品质量优于喷雾干燥产品，产品质量优于喷雾干燥产品，VcVc保留率高。保留率高。243食品微波干燥食品微波干燥连续式真空微波干燥设备真空微波干燥设备244食品微波干燥食品微波干燥无油型微波方便面生产线是在油炸方便面生产流水线基础上，除去油炸锅，用微无油型微波方便面生产线是在油炸方便面生产流水线基础上，除去油炸锅，用微波设备进行干燥，工艺流程为：成型机波设备进行干燥，工艺流程为：成型机蒸煮机蒸煮机切割分排机切割分排机热风机热

178、风机微波加微波加工机工机冷却包装机冷却包装机节油型微波方便面生产线是在油炸方便面生产流水线基础上，用微波设备进行后，节油型微波方便面生产线是在油炸方便面生产流水线基础上，用微波设备进行后，再经油炸锅处理，缩短了油炸面条的时间，使方便面含油由再经油炸锅处理，缩短了油炸面条的时间，使方便面含油由24242626降低到降低到17171919，工艺流程为：成型机，工艺流程为：成型机蒸煮机蒸煮机切割分排机切割分排机微波处理机微波处理机油炸锅油炸锅冷却冷却包装机包装机245食品微波干燥食品微波干燥微波干燥机主要技术参数为：微波干燥机主要技术参数为：微波功率：微波功率：30KW30KW（连续可调）（连续可调

179、）微波频率：微波频率：245050 MHz245050 MHz 传送带速度：传送带速度：0.40.45 5 /min/min （连续可调）（连续可调）生产量：生产量：20002000千包千包/ /小时小时246食品微波杀菌和保鲜 二、微波杀菌作用二、微波杀菌作用（一）食品微波杀菌作用机理（一）食品微波杀菌作用机理1、热效应、热效应 微波作用于食品，食品吸收微波能，温度升高，使食品中微生物受高温热作用，微波作用于食品，食品吸收微波能，温度升高，使食品中微生物受高温热作用，蛋白质变性，使细菌失去营养、繁殖和生存的条件而死亡。此杀菌作用机制属微蛋白质变性，使细菌失去营养、繁殖和生存的条件而死亡。此杀

180、菌作用机制属微波加热产生的致死效应。波加热产生的致死效应。 247食品微波杀菌和保鲜2、非热生化效应、非热生化效应 微波作用使微生物在其生命化学过程中产生的大量带电粒子的生物性排列组合状态微波作用使微生物在其生命化学过程中产生的大量带电粒子的生物性排列组合状态和运动规律发生改变，即其生理活性物质发生变化。同时微波电场改变细胞膜断和运动规律发生改变，即其生理活性物质发生变化。同时微波电场改变细胞膜断面的电位分布，影响细胞周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细面的电位分布，影响细胞周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，细菌结构功能紊乱，生长发育

181、受到抑制而菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，细菌结构功能紊乱，生长发育受到抑制而死亡。此外，决定细菌正常生长和稳定遗传繁殖的核酸（死亡。此外，决定细菌正常生长和稳定遗传繁殖的核酸（RNA）和脱氧核糖酸）和脱氧核糖酸（DNA），是由若干氢键紧密连接而成的卷曲形大分子。足够强的微波场可以导），是由若干氢键紧密连接而成的卷曲形大分子。足够强的微波场可以导致氢键松弛、断裂和重组，从而诱发遗传基因突变，或染色体畸变，甚至断裂。致氢键松弛、断裂和重组，从而诱发遗传基因突变，或染色体畸变，甚至断裂。 248食品微波杀菌和保鲜 实例：微波杀菌在食品工业中的应用早在实例：微波杀菌在食品工业中的应用早在1976年

182、就已开始，据日本某公司统计用于年就已开始，据日本某公司统计用于糕点、米面等食品杀菌的微波功率容量已占工业微波总量的糕点、米面等食品杀菌的微波功率容量已占工业微波总量的34%。与此同时，在。与此同时，在瑞典、德国、丹麦、意大立等国早已把微波杀菌用于切片面包的包装线上，因面瑞典、德国、丹麦、意大立等国早已把微波杀菌用于切片面包的包装线上，因面包切片在冷却过程中，会受空气中霉菌的污染，从而大大缩短面包的保存期。瑞包切片在冷却过程中，会受空气中霉菌的污染，从而大大缩短面包的保存期。瑞典一家公司安装一台典一家公司安装一台2450MHz的面包杀菌机，处理的面包杀菌机，处理4400磅磅/小时的面包片，经微小

183、时的面包片，经微波处理的面包温度由波处理的面包温度由20上升到上升到80，时间仅需，时间仅需12分钟，处理后的面包片保存分钟，处理后的面包片保存期由原来的期由原来的34天延长到天延长到3040天。天。249食品微波杀菌和保鲜荷兰的每日食品公司将微波技术用于对盒装鱼、肉食品进行保鲜处理，产品均匀加热荷兰的每日食品公司将微波技术用于对盒装鱼、肉食品进行保鲜处理，产品均匀加热到到7275后，可在后，可在04冷藏柜中保存冷藏柜中保存6星期，保证原味不变，新鲜如初，价格与星期，保证原味不变，新鲜如初，价格与冷冻现成食品接近。处理量为冷冻现成食品接近。处理量为1500公斤公斤/小时，该设备已在荷兰、比利时

184、、卢森堡使用。小时，该设备已在荷兰、比利时、卢森堡使用。250食品微波杀菌和保鲜用用20KW微波食品杀菌机可以对袋包装熏鱼、鸡、鸭、肉松等熟食品的杀菌处理，微波食品杀菌机可以对袋包装熏鱼、鸡、鸭、肉松等熟食品的杀菌处理，其生产能力为其生产能力为250kg/h,杀菌效果良好。如广式叉烧经处理后在杀菌效果良好。如广式叉烧经处理后在28温度下，保存温度下，保存期可延长期可延长7天。天。微波设备生产鱼片，不仅加热干燥，而且进行杀菌灭霉。原采用远红外线烘烤鱼微波设备生产鱼片，不仅加热干燥，而且进行杀菌灭霉。原采用远红外线烘烤鱼片，每天产量片，每天产量1.5吨，耗电吨，耗电40Kwh，现微波只需用电，现微

185、波只需用电17Kwh，节能，节能50%以上，鱼以上，鱼片更显酥脆可口。且彻底解决了易霉变问题。片更显酥脆可口。且彻底解决了易霉变问题。 251食品微波杀菌和保鲜牛奶生产过程中，消毒杀菌是最重要的工艺，传统方法是采用高温短时巴氏杀菌。牛奶生产过程中，消毒杀菌是最重要的工艺，传统方法是采用高温短时巴氏杀菌。其缺陷是需要庞大的锅炉和复杂的管道系统，且能耗高、煤场占地大、劳动强度其缺陷是需要庞大的锅炉和复杂的管道系统，且能耗高、煤场占地大、劳动强度高，还会带来环境污染等问题。使用微波液体杀菌机，对牛奶进行杀菌消毒，高，还会带来环境污染等问题。使用微波液体杀菌机，对牛奶进行杀菌消毒，10KW10KW微波

186、功率加工能力为微波功率加工能力为125125200kg/h200kg/h，鲜奶在，鲜奶在8080左右处理数分钟后，杂菌和左右处理数分钟后，杂菌和大肠肝菌完全达到国家卫生标准要求，不仅营养成分保持不变，而且经微波作用大肠肝菌完全达到国家卫生标准要求，不仅营养成分保持不变，而且经微波作用的脂肪球直径变小，有均质作用，增加了乳汗香味，有利于营养成分的吸收。的脂肪球直径变小，有均质作用，增加了乳汗香味，有利于营养成分的吸收。252食品微波杀菌和保鲜微波液体灭菌机微波液体灭菌机 253微波萃取技术 三、三、微波萃取微波萃取 起始于起始于1986年，属年，属食品和中药有效成分提取的一项新技术。食品和中药有

187、效成分提取的一项新技术。已应用到香料、调味已应用到香料、调味品、天然色素、中草药、化妆品和土壤分析等领域。品、天然色素、中草药、化妆品和土壤分析等领域。 将样品放置于普通家用微波炉里只需短短的几分钟就可萃取传统加热需要几个小时将样品放置于普通家用微波炉里只需短短的几分钟就可萃取传统加热需要几个小时甚至十几个小时的目标物质。甚至十几个小时的目标物质。 254微波萃取微波萃取机理微波萃取机理微波萃取是高频电磁波穿透萃取媒质，到达被萃取物料的内部，微波能迅速转化微波萃取是高频电磁波穿透萃取媒质，到达被萃取物料的内部，微波能迅速转化为热能使细胞内部温度快速上升，当细胞内部压力超过细胞壁承受能力，细胞破

188、为热能使细胞内部温度快速上升，当细胞内部压力超过细胞壁承受能力，细胞破裂，细胞内有效成分自由流出，在较低的温度下溶解于萃取媒质再通过进一步过裂，细胞内有效成分自由流出，在较低的温度下溶解于萃取媒质再通过进一步过滤和分离，便获得萃取物料。在微波辐射作用下被萃取物料成分加速向萃取溶剂滤和分离，便获得萃取物料。在微波辐射作用下被萃取物料成分加速向萃取溶剂界面扩散，从而使萃取速率提高数倍，同时还降低了萃取温度，最大限度保证萃界面扩散，从而使萃取速率提高数倍，同时还降低了萃取温度，最大限度保证萃取的质量。取的质量。255微波萃取微波萃取优点微波萃取优点a a、消除热梯度，消除热梯度，质量高，可有效地保护

189、食品、药品以及其他化工物料中的功能成质量高，可有效地保护食品、药品以及其他化工物料中的功能成分；分；b b、纯度高、萃取率高，、纯度高、萃取率高，可水提、醇提、脂提可水提、醇提、脂提 ；c c、对萃取物具有高选择性；、对萃取物具有高选择性；d d、速度快、省时，可节省、速度快、省时，可节省50%-90%50%-90%以上的时间；以上的时间；e e、溶剂用量少（可较常规方法少、溶剂用量少（可较常规方法少50%-90%50%-90%以上）；以上）；f f、安全、节能，无污染，生产设备较简单，节省投资。、安全、节能，无污染，生产设备较简单，节省投资。256微波萃取实例：微波能提高金银花有效成分的提取

190、率实例：微波能提高金银花有效成分的提取率最佳提取条件为最佳提取条件为3535的乙醇溶液、的乙醇溶液、3030倍的溶剂倍量、倍的溶剂倍量、0.100.10兆帕的压力下，加热兆帕的压力下，加热6060秒。微波提取绿原酸类化合物收率秒。微波提取绿原酸类化合物收率 6.122 6.122 ，而超声波提取绿原酸类化合物收，而超声波提取绿原酸类化合物收率率 为为5.126 5.126 。 微波辅助萃取设备的微波功率从微波辅助萃取设备的微波功率从700W700W100KW100KW，容积从，容积从2 2升升3 3立方米，萃取温度可立方米，萃取温度可以从以从3030100100任意设定。萃取溶剂可以是水、醇、

191、油。任意设定。萃取溶剂可以是水、醇、油。 257微波萃取连续逆流微波提取设备连续逆流微波提取设备 258微波解冻四、四、微波解冻微波解冻 实例：以重量为实例：以重量为25Kg25Kg，外形尺寸为，外形尺寸为 600mm400mm150mm600mm400mm150mm的袋装肉在的袋装肉在-18-18左右通过微波解冻设备只需左右通过微波解冻设备只需2 24 4分钟就可回分钟就可回温到温到-4-4-2-2。处理能力与肉的品质有关，即与肉质的介电常数有关。肉质越。处理能力与肉的品质有关，即与肉质的介电常数有关。肉质越肥处理量越大，对精瘦肉的处理能力比肥肉相对小些。肥处理量越大，对精瘦肉的处理能力比肥

192、肉相对小些。 259微波解冻微波回温解冻设备微波回温解冻设备260微波解冻 1 1、频率：、频率：91550MHz 91550MHz 2 2、微波输出功率：、微波输出功率：40KW40KW（可调）（可调） 3 3、进出料口高度：、进出料口高度：300mm 300mm 4 4、传输带宽度：、传输带宽度：540mm 540mm 5 5、传输速度：、传输速度：0.50.55m/min 5m/min 6 6、外型尺寸（长、外型尺寸（长宽宽高）高）136008001650mm 136008001650mm 7 7、工作环境：、工作环境：55 6060、相对湿度、相对湿度80% 80% 8 8、产量：每小

193、时产量为、产量：每小时产量为200kg 200kg 261微波焙烤与烘烤五、微波焙烤五、微波焙烤（一）优点和缺点（一）优点和缺点 1、焙烤温度较低，时间短，营养损失少；、焙烤温度较低，时间短，营养损失少； 2、内部水分迅速气化，形成无数孔道，产品结构蓬松。、内部水分迅速气化，形成无数孔道，产品结构蓬松。 3、设备占地面积小。、设备占地面积小。 焙烤温度表面温度低，不易形成金黄色表皮。焙烤温度表面温度低，不易形成金黄色表皮。262微波焙烤与烘烤（二）实例（二）实例 微波功率微波功率202040KW40KW，915MHz915MHz的微波加热器对瓜子，花生等焙炒，含水量的微波加热器对瓜子，花生等焙

194、炒，含水量3535左右降至左右降至5%5%以下，产品质量好。以下，产品质量好。 雀巢公司雀巢公司10KW10KW，2450MHz2450MHz微波设备焙炒可可豆，焙炒时间微波设备焙炒可可豆，焙炒时间4 45min,5min,设备生产能力设备生产能力70-70-120kg/h120kg/h。263第四章食品分离新技术第一节膜分离技术第一节膜分离技术膜分离是使用膜的分离方法。膜分离是使用膜的分离方法。膜浓缩：若通过膜的仅是溶剂，则溶液实现浓缩。膜浓缩：若通过膜的仅是溶剂，则溶液实现浓缩。膜分离：若通过膜的不仅是溶剂，而且有选择性通过某些溶质组分，达到溶液中膜分离：若通过膜的不仅是溶剂，而且有选择性

195、通过某些溶质组分，达到溶液中不同溶质分离目的。不同溶质分离目的。264第一节膜分离技术膜分离过程推动力：压力、电动势、浓度。膜分离过程推动力：压力、电动势、浓度。1748年，发现半透膜和渗透现象。年，发现半透膜和渗透现象。20世纪世纪60年代研制实用的反渗透和超滤膜，大大提年代研制实用的反渗透和超滤膜，大大提高反渗透和超滤通量，达到工业应用水平，使膜分离技术真正实现工业化高反渗透和超滤通量，达到工业应用水平，使膜分离技术真正实现工业化。265第一节膜分离技术膜分离在食品工业应用中体现出的主要优点：膜分离在食品工业应用中体现出的主要优点：1、有利于食品成分的保存、有利于食品成分的保存2、能耗小、

196、费用低、能耗小、费用低3、工艺简单、产量高、工艺简单、产量高4、分离范围广、分离范围广266第一节膜分离技术一、膜结构、材料和特性一、膜结构、材料和特性（一）膜的分类和结构（一）膜的分类和结构按结构分类和按作用机理分类。按结构分类和按作用机理分类。1、多孔膜（微孔膜）、多孔膜（微孔膜） 具多孔性结构，膜内的孔形成通道，孔道可以是倾斜或弯曲的，从而形成类似于滤布的具多孔性结构，膜内的孔形成通道，孔道可以是倾斜或弯曲的，从而形成类似于滤布的过滤介质。孔径过滤介质。孔径0.05-20um.用作微滤膜或复合膜的支撑层。用作微滤膜或复合膜的支撑层。267第一节膜分离技术2、致密膜（均质膜）、致密膜（均质

197、膜） 无多孔性结构，而类似于一团纤维。当物质透过均质膜时，其透过速率主要取决于无多孔性结构，而类似于一团纤维。当物质透过均质膜时，其透过速率主要取决于扩散速率，因此渗透流率一般较低。主要用于其他膜分离过程（渗透汽化、电渗扩散速率，因此渗透流率一般较低。主要用于其他膜分离过程（渗透汽化、电渗析）析）3、不对称膜、不对称膜 由两层不同结构的薄层组成，上面一层很薄，厚度为由两层不同结构的薄层组成，上面一层很薄，厚度为0.1-1um,孔径小，起截留粒子孔径小，起截留粒子的作用。下面一层较厚，厚度的作用。下面一层较厚，厚度100-200um，孔径较大，增加膜强度的作用。由于，孔径较大，增加膜强度的作用。

198、由于孔径大，本身无分离作用，对滤液流动阻力小，可不计。孔径大，本身无分离作用，对滤液流动阻力小，可不计。268第一节膜分离技术 不对称膜具有高通量、机械强度好的特点，在同样压差下，其通量比同样厚度的对不对称膜具有高通量、机械强度好的特点，在同样压差下，其通量比同样厚度的对称膜高称膜高10100倍。因此在超滤和反渗透中应用广泛。倍。因此在超滤和反渗透中应用广泛。4、复合膜、复合膜 属不对称膜的一种，它与不对称膜的区别：不对称膜的皮层和支撑层使用同一种材属不对称膜的一种，它与不对称膜的区别：不对称膜的皮层和支撑层使用同一种材料，而复合膜的皮层和支撑层使用不同材料制成，其应用范围与不对称膜基本相料，

199、而复合膜的皮层和支撑层使用不同材料制成，其应用范围与不对称膜基本相同。同。269第一节膜分离技术（二）膜材料（二）膜材料 组成：有机高分子膜和无机膜组成：有机高分子膜和无机膜 相态：固态和液态膜相态：固态和液态膜 来源：天然和合成膜来源：天然和合成膜 外形：平板、管状、卷式、中空纤维式外形：平板、管状、卷式、中空纤维式1、醋酸纤维素、醋酸纤维素 特点：滤液流量高、截留性能好；原料来源丰富，价格低，生物可降解；耐特点：滤液流量高、截留性能好；原料来源丰富，价格低，生物可降解；耐pH范围范围窄（窄（28）；不耐高温（）；不耐高温（30），不利于提高流量；易被细菌和酶降解，耐氯性），不利于提高流量；

200、易被细菌和酶降解，耐氯性不强（不强（1mg/L)；有明显压密效应。；有明显压密效应。270第一节膜分离技术 2、聚酰胺、聚酰胺 脂肪族聚酰胺：耐强碱性中等，不耐强酸，耐油性好，耐温能力中等，多用于反渗透和脂肪族聚酰胺：耐强碱性中等，不耐强酸，耐油性好，耐温能力中等，多用于反渗透和气体分离膜的支撑体，也可用于微滤。气体分离膜的支撑体，也可用于微滤。 聚砜酰胺：与脂肪族聚酰胺相似，多用于微滤膜和超滤膜。聚砜酰胺：与脂肪族聚酰胺相似，多用于微滤膜和超滤膜。 芳香聚酰胺：用于反渗透膜，脱盐率可达芳香聚酰胺：用于反渗透膜，脱盐率可达99.5%，缺点不耐氯。，缺点不耐氯。271第一节膜分离技术 3、聚砜、

201、聚砜 聚砜膜特点：滤液流量高和截留性能好；耐聚砜膜特点：滤液流量高和截留性能好；耐pH范围宽（范围宽（113）；耐温性能好，能在高）；耐温性能好，能在高达达75下使用；耐氯性强，短时间作用能耐氯下使用；耐氯性强，短时间作用能耐氯200mg/kg的游离氯，长时间作用能耐的游离氯，长时间作用能耐50 mg/kg的游离氯；耐压不高，一般不高于的游离氯；耐压不高，一般不高于0.17MPa.272第一节膜分离技术4、无机膜、无机膜 属一类较新的膜，与有机膜相比具有一些优点：化学稳定性好，能耐强酸、强碱、化学属一类较新的膜，与有机膜相比具有一些优点：化学稳定性好，能耐强酸、强碱、化学溶剂和强氧化剂；热稳定

202、性能好，能在高温下长时间操作；机械强度高，使用寿命长。溶剂和强氧化剂；热稳定性能好，能在高温下长时间操作；机械强度高，使用寿命长。 应用最广的是陶瓷膜，其次为碳膜，金属膜多用于微滤。常用陶瓷材料有氧化硅、氧化应用最广的是陶瓷膜，其次为碳膜，金属膜多用于微滤。常用陶瓷材料有氧化硅、氧化铝、氧化锆等。铝、氧化锆等。273第一节膜分离技术（三）膜性能（三）膜性能测试确定性能：化学稳定性、耐热性、机械强度、耐生物降解性测试确定性能：化学稳定性、耐热性、机械强度、耐生物降解性 分离性能：分离性能： 微滤膜：溶质截留率，即被分离的粒子被截留的百分数；滤液通量，即单位膜面积上的滤微滤膜：溶质截留率，即被分离

203、的粒子被截留的百分数；滤液通量，即单位膜面积上的滤液体积流量。液体积流量。274第一节膜分离技术超滤膜：测定内容同微滤膜。改用切割相对分子量表征膜分离性能。把被截留超滤膜：测定内容同微滤膜。改用切割相对分子量表征膜分离性能。把被截留9095的分子的相对分子质量作为切割相对分子质量。的分子的相对分子质量作为切割相对分子质量。反渗透膜：测定指标反渗透膜：测定指标 纯水渗透系数即单位时间、单位面积、单位压差下纯水的通量。纯水渗透系数即单位时间、单位面积、单位压差下纯水的通量。 溶质渗透系数为膜两侧无流动时溶质的渗透性。溶质渗透系数为膜两侧无流动时溶质的渗透性。275第一节膜分离技术 反映系数为膜两侧

204、无流动时，一侧渗透压与另一侧外压之比，它表示膜的完美程度。反映系数为膜两侧无流动时，一侧渗透压与另一侧外压之比，它表示膜的完美程度。 脱盐率为盐被脱出的百分率。脱盐率为盐被脱出的百分率。276第一节膜分离技术二、膜分离理论二、膜分离理论 阐述膜分离规律，揭示溶质分离规律，表征膜分离特性，指导膜材料选择和制备。阐述膜分离规律，揭示溶质分离规律，表征膜分离特性，指导膜材料选择和制备。（一）反渗透（一）反渗透1、反渗透基本原理、反渗透基本原理 利用反渗透膜选择性透过溶剂的性质，对溶液施加超过渗透压的压力，使溶剂通过利用反渗透膜选择性透过溶剂的性质，对溶液施加超过渗透压的压力，使溶剂通过反渗透膜而与溶

205、液分离。反渗透膜而与溶液分离。277第一节膜分离技术半透膜：能够让溶液中一种或几种组分通过而其他组分不能通过的选择性膜。半透膜：能够让溶液中一种或几种组分通过而其他组分不能通过的选择性膜。渗透：用半透膜将纯溶剂和溶液分隔开，溶剂分子会从纯溶剂侧经半透膜渗透到渗透：用半透膜将纯溶剂和溶液分隔开，溶剂分子会从纯溶剂侧经半透膜渗透到溶液侧。溶液侧。渗透压：由于溶质分子不能通过半透膜向溶剂侧渗透，故溶液侧的压强上升。渗渗透压：由于溶质分子不能通过半透膜向溶剂侧渗透，故溶液侧的压强上升。渗透一直进行到溶液侧的压强高到足以使溶剂分子不再渗透为止，达到渗透平衡。透一直进行到溶液侧的压强高到足以使溶剂分子不再

206、渗透为止，达到渗透平衡。平衡时，膜两侧的压差。平衡时，膜两侧的压差。278第一节膜分离技术反渗透：如果在溶液侧施加大于渗透压的压强，则溶剂分子将从溶液侧向溶剂侧反渗透：如果在溶液侧施加大于渗透压的压强，则溶剂分子将从溶液侧向溶剂侧渗透，这一过程的传质方向与渗透扩散（浓差扩散）的方向相反，故称为反渗透。渗透，这一过程的传质方向与渗透扩散（浓差扩散）的方向相反，故称为反渗透。 如果半透膜两侧为不同浓度的溶液，同样存在渗透现象，渗透方向由稀溶液侧向浓如果半透膜两侧为不同浓度的溶液，同样存在渗透现象，渗透方向由稀溶液侧向浓溶液侧渗透。若施加大于两溶液渗透压之差的压强，则发生反渗透。溶液侧渗透。若施加大

207、于两溶液渗透压之差的压强，则发生反渗透。279第一节膜分离技术2、反渗透膜的透过机理、反渗透膜的透过机理（1）优先吸附毛细管流动模型）优先吸附毛细管流动模型 分离机理部分由表面现象控制，部分由流动现象控制。分离机理部分由表面现象控制，部分由流动现象控制。对膜有两个基本要求：对膜有两个基本要求： 膜表面有适宜的化学性质优先吸附水分子，而排斥溶质，在表面形成一层水化层。膜表面有适宜的化学性质优先吸附水分子，而排斥溶质，在表面形成一层水化层。 膜有适宜的孔径和孔数水分子通过膜表面的毛细管流出，成为滤液。膜有适宜的孔径和孔数水分子通过膜表面的毛细管流出，成为滤液。280第一节膜分离技术临界孔径临界孔径

208、：膜表面必须优先吸附水，在表面形成纯水层。纯水层厚度约为两个分：膜表面必须优先吸附水，在表面形成纯水层。纯水层厚度约为两个分子（子（12nm)的厚度。膜表面的孔必须有适宜的孔径，当孔径为吸附水层厚度的的厚度。膜表面的孔必须有适宜的孔径，当孔径为吸附水层厚度的2倍时，能获得最大的分离效果和最高的渗透通量，该孔径称为倍时，能获得最大的分离效果和最高的渗透通量，该孔径称为临界孔径临界孔径。膜表面产生选择性吸附的机理膜表面产生选择性吸附的机理 一般认为膜选择性来源于离子间和离子与膜之间相互排斥或相互吸引所需的自由能。一般认为膜选择性来源于离子间和离子与膜之间相互排斥或相互吸引所需的自由能。若此参数为正

209、，说明把离子从主体溶液带到膜表面需要能量，即离子被排斥。反若此参数为正，说明把离子从主体溶液带到膜表面需要能量，即离子被排斥。反之，若此参数为负，说明把离子从主体溶液带到膜表面放出能量，即离子被吸附。之，若此参数为负，说明把离子从主体溶液带到膜表面放出能量，即离子被吸附。281第一节膜分离技术（2）溶解扩散模型）溶解扩散模型 该模型将膜看作是一种液体，渗透物溶解于其中，并在浓度梯度的作用下进行质量该模型将膜看作是一种液体，渗透物溶解于其中，并在浓度梯度的作用下进行质量传递。传递过程分为三步：传递。传递过程分为三步： 1、溶质与水溶解于膜中；溶质与水溶解于膜中； 2、溶质与水在化学势梯度的推动下

210、，在膜内扩散；、溶质与水在化学势梯度的推动下，在膜内扩散； 3、溶质与水在膜的下游侧解吸。、溶质与水在膜的下游侧解吸。282第一节膜分离技术物质的透过率取决于扩散系数及其在膜中的溶解度。溶质扩散系数远小于水的扩物质的透过率取决于扩散系数及其在膜中的溶解度。溶质扩散系数远小于水的扩散系数，故水的透过率很大。散系数，故水的透过率很大。溶解扩散模型适合于均质膜中的扩散过程，可用于反渗透，也应用于其他均质溶解扩散模型适合于均质膜中的扩散过程，可用于反渗透，也应用于其他均质膜分离过程，如渗透汽化。缺点是未考虑膜材料和膜结构对扩散的影响。不能解膜分离过程，如渗透汽化。缺点是未考虑膜材料和膜结构对扩散的影响

211、。不能解释某些膜对水具有高吸附性和低渗透性现象。释某些膜对水具有高吸附性和低渗透性现象。283第一节膜分离技术3、反渗透特征参数、反渗透特征参数 反渗透操作中，滤液通过膜流出，大部分溶质被截留，必然在膜表面积聚，使表面溶质反渗透操作中，滤液通过膜流出，大部分溶质被截留，必然在膜表面积聚，使表面溶质浓度浓度CW高于主体溶液内的浓度高于主体溶液内的浓度CB。这种现象称为浓差极化。滤液通量计算时，考虑浓。这种现象称为浓差极化。滤液通量计算时，考虑浓差极化现象。差极化现象。 计算公式为：计算公式为： 284第一节膜分离技术计算传质系数k：层流下，湍流下，短流道 管式膜 板式膜 长流道285第一节膜分离

212、技术4、反渗透所用膜、反渗透所用膜（1）纤维素膜）纤维素膜 醋酸纤维素膜醋酸纤维素膜pH29，耐游离氯，耐游离氯5mg/kg.具备高透水率、高脱盐率和良好成膜性能。具备高透水率、高脱盐率和良好成膜性能。 (2) 聚酰胺聚酰胺 主要是芳香聚酰胺。透水率、高脱盐率较好，机械强度高，耐压实，主要是芳香聚酰胺。透水率、高脱盐率较好，机械强度高，耐压实， pH311，耐生物，耐生物降解，操作压力低，不耐氧化，抗污染能力差。降解，操作压力低，不耐氧化，抗污染能力差。286第一节膜分离技术（二）微滤和超滤二）微滤和超滤微滤：当过滤分离粒子直径为微滤：当过滤分离粒子直径为0.1um数量级时，以膜两侧压力差为推

213、动力的过滤过程。数量级时，以膜两侧压力差为推动力的过滤过程。超滤：当孔径进一步减少至超滤：当孔径进一步减少至107109m数量级时，以膜两侧压力差为推动力的过滤数量级时，以膜两侧压力差为推动力的过滤过程。过程。纳滤：用于分离比超滤更小的粒子或分子，其推动力也是压差，一般认为是介于超滤纳滤：用于分离比超滤更小的粒子或分子，其推动力也是压差，一般认为是介于超滤和反渗透之间的操作。和反渗透之间的操作。287第一节膜分离技术1、分离范围、分离范围 微滤：微滤： 0.1um数量级，如细菌、细胞、淀粉、血液细胞、花粉等。数量级，如细菌、细胞、淀粉、血液细胞、花粉等。 超滤：截留粒子更小，实际已为大分子，不

214、使用粒径概念，用截留分子的相对质量超滤：截留粒子更小，实际已为大分子，不使用粒径概念，用截留分子的相对质量MWCO表示超滤膜分离性能。一般表示超滤膜分离性能。一般MWCO范围范围5000100000，其下限，其下限1000。可分离包括病。可分离包括病毒、蛋白质、多糖、胶体等。毒、蛋白质、多糖、胶体等。288第一节膜分离技术反渗透：溶质被截留，溶剂（水）透过。反渗透的反渗透：溶质被截留，溶剂（水）透过。反渗透的MWCO为为18。纳滤：纳滤： MWCO值为值为1005000（或（或1000）微滤和超滤属筛分过程。纳滤和反渗透不属筛分过程。微滤和超滤属筛分过程。纳滤和反渗透不属筛分过程。2、微滤和超

215、滤的操作特点、微滤和超滤的操作特点289第一节膜分离技术一般认为微滤和超滤的机理与常规过滤过程相同，但截留粒子小且可压缩，又与常规一般认为微滤和超滤的机理与常规过滤过程相同，但截留粒子小且可压缩，又与常规过滤有差别。过滤有差别。常规过滤一般为深床过滤，微滤和超滤常用切向过滤，以使料液循环通过膜，以维持常规过滤一般为深床过滤，微滤和超滤常用切向过滤，以使料液循环通过膜，以维持一定流速，同时避免膜处形成厚的粒子层，以减小过滤阻力。一定流速，同时避免膜处形成厚的粒子层，以减小过滤阻力。290第一节膜分离技术微滤和超滤：微滤和超滤： 它们的压差大于常规过滤。微滤压差为它们的压差大于常规过滤。微滤压差为

216、0.1-0.3MPa，超滤为，超滤为0.1-0.3MPa，最大可达，最大可达1MPa。但低于反渗透。纳滤使用压差介于超滤和反渗透之间，一般为。但低于反渗透。纳滤使用压差介于超滤和反渗透之间，一般为1MPa左右。左右。3、微滤和超滤使用的膜、微滤和超滤使用的膜 以多孔膜为主，多数是不对称膜或复合膜。膜孔径分布一般呈正态分布。正态分布曲线以多孔膜为主，多数是不对称膜或复合膜。膜孔径分布一般呈正态分布。正态分布曲线峰值对应孔径为标称直径；分布窄，分离性能好。峰值对应孔径为标称直径；分布窄，分离性能好。291第一节膜分离技术3、微滤和超滤数学模型微滤和超滤数学模型（1）边界层和浓差极化）边界层和浓差极

217、化 膜是一个固定壁面，流体在膜上流过时形成边界层。流动又伴随传质过程，因此在流动膜是一个固定壁面，流体在膜上流过时形成边界层。流动又伴随传质过程，因此在流动边界层上还叠加浓度边界层。当浓度边界层充分建立以后，在膜附近即形成稳定的浓边界层上还叠加浓度边界层。当浓度边界层充分建立以后，在膜附近即形成稳定的浓度分布。度分布。292第一节膜分离技术微滤和超滤操作中，滤液通过膜流出，大部分溶质被截留，必然在膜表面积聚，使表微滤和超滤操作中，滤液通过膜流出，大部分溶质被截留，必然在膜表面积聚，使表面溶质浓度面溶质浓度CW高于主体溶液内的浓度高于主体溶液内的浓度CB。根据。根据Fick定律，溶质将从膜表面向

218、主体溶液定律，溶质将从膜表面向主体溶液扩散，直至最终形成稳定的浓度分布。这一现象称为浓差极化。扩散，直至最终形成稳定的浓度分布。这一现象称为浓差极化。浓差极化是可逆的。膜两侧压差消除，浓差极化层消失。不可逆浓差极化层存在，主浓差极化是可逆的。膜两侧压差消除，浓差极化层消失。不可逆浓差极化层存在，主要为膜孔堵塞引起。浓差极化不可避免，有时成为传质主要阻力。要为膜孔堵塞引起。浓差极化不可避免，有时成为传质主要阻力。293第一节膜分离技术（2）多孔模型）多孔模型 该模型将膜看作为一层多孔介质，膜过程为筛分过程，滤液的流动为通过直径相当该模型将膜看作为一层多孔介质，膜过程为筛分过程，滤液的流动为通过直

219、径相当于孔径、长度相当于膜厚的管道流动。由于孔径很小，通过膜的流动总是层流。于孔径、长度相当于膜厚的管道流动。由于孔径很小，通过膜的流动总是层流。根据牛顿型流体通过园直管作稳态层流时压差和流速关系，可推导出通量公式：根据牛顿型流体通过园直管作稳态层流时压差和流速关系，可推导出通量公式：294第一节膜分离技术通量正比于压差，而反比于粘度，比例常数由膜特性决定。若要增加通量可通过通量正比于压差，而反比于粘度，比例常数由膜特性决定。若要增加通量可通过增加压差，或提高温度以降低粘度来实现。流速不影响通量，说明浓差极化影响增加压差，或提高温度以降低粘度来实现。流速不影响通量，说明浓差极化影响很小。该模型

220、压差较低的场合（压差控制区）。很小。该模型压差较低的场合（压差控制区）。（3）扩散模型）扩散模型 层流模型只考虑膜内的流动，没有考虑膜外边界层传质阻力。在传质控制区，滤液层流模型只考虑膜内的流动，没有考虑膜外边界层传质阻力。在传质控制区，滤液通过浓差极化层的流动阻力成为主要阻力，层流模型不再适用。引入扩散模型通过浓差极化层的流动阻力成为主要阻力，层流模型不再适用。引入扩散模型295第一节膜分离技术 通量与压差无关。若要增加通量，必须增加传质系数通量与压差无关。若要增加通量，必须增加传质系数k，通过提高温度或改善流体力学条，通过提高温度或改善流体力学条件，减小边界层厚度。件，减小边界层厚度。 流通量计算归结为传质系数流通量计算归结为传质系数k的求取。最常用的计算方法是采用特征数方程。的求取。最常用的计算方法是采用特征数方程。296第一节膜分离技术 微滤和超滤中的传质属强制对流传质，特征数方程为：微滤和超滤中的传质属强制对流传质，特征数方程为：当当Re4000时，流动为湍流。时，流动为湍流。297第一节膜分离技术当Re1800时流动为层流。L为流道长度，dh为直径。298