课件:食品超微粉碎.ppt
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1、,Contents,CH1 食品超微粉碎技术,,S1 超微粉碎定义及作用,一、超微粉碎的定义,1.定义:将加工0.110m的超微粉体的粉碎和相应的分级技术称为超微粉碎(Superfine grinding),,S1 超微粉碎定义及作用,2.粉体共同的力学性能,比表面积SV大 SV化学性能及表面活性化学反应速度可塑性强:加工成各种形状的产品流动性好 有利于输送、混合、成型、干燥等单元操作,,S1 超微粉碎定义及作用,二、超微粉碎的作用,1. 使食品具有独特的理化性能SG表面积和孔隙率食品的分散性、吸附性、溶解性微粉化食品具有良好的固香性、分散性和溶解性,容易消化吸收2. 改善食品的口感 颗粒的微
2、粉化颗粒感消失食品的爽口感,,S1 超微粉碎定义及作用,3. 使食品成分被充分利用:骨、壳、纤维等4. 改进或创新食品Functional food:Se(Toxicity, SGuniformity) Dietary fiber (SG WHC、Expansibility)花粉的破壁:行星球磨机5. 使某些食品加工过程或工艺产生革命性的变化速溶茶:传统(提取、浓缩、干燥);SG(一步),,S1 超微粉碎定义及作用,说明:粉碎的粒度并非越细越好:存留时间短、口感消失超微粉碎过程中能量利用率很低 E.g.气流式超微粉碎机:能量利用率2%左右,其余以摩擦、热量、噪音等形式损失,,S2 超微粉碎基本
3、理论,一、物料的基本特性,,S2 超微粉碎基本理论,1. 强度定义:指物料抵抗破坏的阻力(破坏应力,N/m2)强度高低是物料内部价键结合能的体现 粉碎过程:通过外力对物料施以能量,当能量结合能时,物料发生变形、破坏甚至粉碎物料颗粒越细,强度越大 粒度变细,颗粒宏观和微观裂纹,缺陷,强度粉碎能耗,所以SG能耗较高,,S2 超微粉碎基本理论,2. 硬度定义:指物料抵抗变形的阻力硬度高的物料,其强度和对粉碎的阻力也越大3. 易磨性定义:指物料粉碎难易程度的特性,,S2 超微粉碎基本理论,4. 脆性根据物料塑性变形区域长短来划分的性质脆性材料:抵抗动载荷或冲击的能力较差,常采用冲击粉碎的方法5. 韧性
4、定义:指在外力作用下,塑性变形过程中吸收能量的能力。吸收的能量越大,韧性越好韧性材料:抗拉和抗冲击性能较好,但抗压性能差,,S2 超微粉碎基本理论,说明强度越强、硬度越小、脆性越小而韧性越大的物料,所需的变形能越多,,S2 超微粉碎基本理论,二、材料粉碎机理,1.格里菲斯(Griffith)强度理论Griffith理论主要观点:材料内部微小裂隙失稳扩展导致材料的宏观破坏Griffith理论的主要依据:任何材料中总有各种微小裂纹裂纹尖端的有严重的应力集中,即应力最大,,S2 超微粉碎基本理论,设裂纹扩展时,其表面积增加S,令比表面积能为,则表面能增加.S,此时,其附近约1个原子距离之内的形变能为
5、:,裂纹扩展所需要的能量:形变能提供。根据热力学第二定律,裂纹扩展条件:形变能表面能增加量,-应力E- 弹性模量,,S2 超微粉碎基本理论,临界条件为:,Griffith强度理论适用于脆性材料,而对于弹性体如橡胶等不适合,-应力; E- 弹性模量 -比表面积能;-距离,,S2 超微粉碎基本理论,2. 断裂,应力达到弹性极限时,材料发生破坏,无塑性变形出现曲线的斜率为弹性模量E,脆性材料应力-应变曲线,实际材料,,S2 超微粉碎基本理论,A-弹性极限;C-屈服极限C点以后:应力不变,应变逐渐增大,但材料并未破坏,此时变形为塑性变形(不可恢复)应力达到断裂强度D时,材料即破坏,韧性材料应力-应变曲
6、线,说明:塑性破坏和脆性破坏都是生成微裂纹和裂纹不断扩展的结果;二者区别:宏观上:是否塑性变形,微观上:是否存在晶格的滑移,,S2 超微粉碎基本理论,三、物料粉碎的基本方法,1. 压碎物料置于2个粉碎面之间,施加压力后,物料压应力达到其抗压强度极限而被粉碎特点:挤压力作用缓慢均匀; 物料粉碎均匀常用于物料的粗碎,,S2 超微粉碎基本理论,2. 劈碎,用一个平面和一个带尖棱的工作表面挤压物料时,物料沿压力作用线的方向劈裂由于劈裂平面上的拉应力拉伸强度极限,,S2 超微粉碎基本理论,3. 折断,被粉碎的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而被折断,,
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