第3章粉碎与混合.ppt

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1、 第三章第三章 粉碎与混合粉碎与混合 第一节第一节 粉碎粉碎利用机械力将固体物料破碎的单元操作利用机械力将固体物料破碎的单元操作（含破碎和磨碎）；（含破碎和磨碎）；粉碎目的：加工要求；增大表面积；提高功能性产品质量粉碎目的：加工要求；增大表面积；提高功能性产品质量一、粉碎的基本概念一、粉碎的基本概念1、粒度：固体颗粒大小的度量（球形颗粒、粒度：固体颗粒大小的度量（球形颗粒-直径）；直径）；对非球形对非球形颗粒须用颗粒须用2个参数描述其大小和形状。个参数描述其大小和形状。（1）当量直径（颗粒尺寸用与其某几何量相等的球形颗粒的直）当量直径（颗粒尺寸用与其某几何量相等的球形颗粒的直径表示），常用体积

2、当量直径。径表示），常用体积当量直径。（2）球形度（表征颗粒形状与球形的差异程度）。）球形度（表征颗粒形状与球形的差异程度）。2、平均粒度：对颗粒群度量其颗粒的大小。、平均粒度：对颗粒群度量其颗粒的大小。36pvVdpvsSd2（1）算术平均粒度：）算术平均粒度：（2）几何平均粒度：）几何平均粒度：3、粉碎力和粉碎方法、粉碎力和粉碎方法 （1）粉碎比）粉碎比 物料粉碎前后粒度比物料粉碎前后粒度比 （2）粉碎力）粉碎力 挤压力，冲击力，剪切力挤压力，冲击力，剪切力 （3）粉碎的基本方法）粉碎的基本方法：压碎；压碎；劈碎；劈碎；折断；折断；磨碎；磨碎；冲击破碎。冲击破碎。粉碎方法的选择与物料的力学

3、性质有关：粉碎方法的选择与物料的力学性质有关：硬度；硬度；强度；强度；脆性；脆性；韧性。此外有干法和湿法两种。韧性。此外有干法和湿法两种。4、粉碎的能耗、粉碎的能耗：能耗用于：能耗用于变形能；变形能；表面能；表面能；错位能；错位能；摩擦能。表达式：摩擦能。表达式：iiAMdd iinninnGMdddd212121ddx ndddCdE)(5、粉碎速率、粉碎速率:k和和m由实验确定，由实验确定，可计算从可计算从RdO粉碎到粉碎到Rd的时间或反之。的时间或反之。二、粉碎设备二、粉碎设备 粉碎操作据适用场合不同分开路、闭路、滞塞进料粉碎法；粉碎操作据适用场合不同分开路、闭路、滞塞进料粉碎法；设备按

4、施加粉碎力的不同分为挤压式粉碎机、冲击式粉碎机。设备按施加粉碎力的不同分为挤压式粉碎机、冲击式粉碎机。1、辊式破碎机；、辊式破碎机；2、锤击式粉碎机；、锤击式粉碎机；3、盘击粉碎机；、盘击粉碎机；4、盘式磨碎机和碾磨；、盘式磨碎机和碾磨；5、球磨机、球磨机 第三节第三节 筛分筛分 通过过筛的方法将固体颗粒分成若干粒度级别的操作过程。通过过筛的方法将固体颗粒分成若干粒度级别的操作过程。食品中用于去除杂质、粉碎物料分级、粒度分析。食品中用于去除杂质、粉碎物料分级、粒度分析。一、筛分和筛制一、筛分和筛制 实现筛分具备的条件：实现筛分具备的条件：物料与筛面接触物料与筛面接触；合适的筛孔大合适的筛孔大小

5、和形状小和形状；物料和筛面间有适宜的相对运动物料和筛面间有适宜的相对运动。1、筛制、筛制 筛分所用标准筛（筛子），由网孔大小一定的筛网筛分所用标准筛（筛子），由网孔大小一定的筛网组成，筛孔一般为正方形，其大小划分按照各种筛制而不同。组成，筛孔一般为正方形，其大小划分按照各种筛制而不同。ktmRRmdmdo)1(11 Tyler标准筛，以每英寸筛丝上筛孔数表示筛号，称为标准筛，以每英寸筛丝上筛孔数表示筛号，称为目目（200目筛，目筛，1英寸筛丝有英寸筛丝有200个筛孔，筛丝直径个筛孔，筛丝直径0.0021in，筛孔净宽，筛孔净宽0.0029in，即，即0.0074mm）两相邻筛号净宽度比例为）两

6、相邻筛号净宽度比例为1 2、筛分分析、筛分分析：将标准筛按筛号递增顺序叠放，最底为无孔底盘。将标准筛按筛号递增顺序叠放，最底为无孔底盘。试样放在最上层，均匀振摇物料通过各筛下落停止后取出对各试样放在最上层，均匀振摇物料通过各筛下落停止后取出对各筛颗粒称重记录。第筛颗粒称重记录。第i号筛上平均直径、无孔底盘、平均粒度：号筛上平均直径、无孔底盘、平均粒度：3、筛面、筛面：筛分设备的主要工作部件，有开孔金属、金属丝、绢筛面。：筛分设备的主要工作部件，有开孔金属、金属丝、绢筛面。筛孔形状：圆、方、长方形。筛孔排列方式：圆形、正方形、正三角形筛孔形状：圆、方、长方形。筛孔排列方式：圆形、正方形、正三角形

7、。4、筛分效率、筛分效率：过筛时通过筛孔的称过筛时通过筛孔的称筛下产品筛下产品，留在筛面的称，留在筛面的称筛上筛上产品产品；混合物中大于筛孔者称；混合物中大于筛孔者称不可筛过物不可筛过物，小于筛孔者称，小于筛孔者称可筛可筛过物过物。理论讲可筛过物全部通过筛孔，但由于夹带等总有部分。理论讲可筛过物全部通过筛孔，但由于夹带等总有部分滞留在筛上产品中，故采用筛分效率来评定筛分效果的指标。滞留在筛上产品中，故采用筛分效率来评定筛分效果的指标。42)(211iiidddnndd21iiAMdwd筛分效率：筛分效率：5、筛分速率、筛分速率筛上物料中可筛过物的质量分数随时间的变化率称为筛分速率，筛上物料中可

8、筛过物的质量分数随时间的变化率称为筛分速率，反映筛分器生产能力的大小，通过物料衡算并积分：反映筛分器生产能力的大小，通过物料衡算并积分：二、筛分设备二、筛分设备 1、转筒筛、转筒筛-操作必要条件：操作必要条件：转速不能超过某一最大转速。转速不能超过某一最大转速。2、平面回转筛、平面回转筛-操作必要条件：操作必要条件：转速不能低于某一最小转速。转速不能低于某一最小转速。第三节第三节 混合混合 将两种以上物料掺杂达到一定均匀程度的操作。一般借助将两种以上物料掺杂达到一定均匀程度的操作。一般借助外力作用实现，混合后物料为均相或非均相。应用：（外力作用实现，混合后物料为均相或非均相。应用：（1）作）作

9、为最终产品的加工过程；（为最终产品的加工过程；（2）作为其它操作的辅助操作。）作为其它操作的辅助操作。)1(221wwwwmwmmAkwdtdw)1()1()1(oooommkAtwwwwn 一一、混合的基本概念混合的基本概念1、混合的均匀度、混合的均匀度 是度量混合后组分的物理量在各处分散的程是度量混合后组分的物理量在各处分散的程度，混合过程的实质是将整个物料体分割成大量不规则的局度，混合过程的实质是将整个物料体分割成大量不规则的局部小区域（其浓度可高于或低于平均浓度），同时组分进行部小区域（其浓度可高于或低于平均浓度），同时组分进行转移分配。为反映混合程度，引入转移分配。为反映混合程度，引

10、入分离尺度分离尺度和和分离强度分离强度的概的概念。念。所有所有局部小区域的平均值局部小区域的平均值为为分离尺度（分离尺度（R），它衡量，它衡量宏观宏观混合的结果；而混合的结果；而局部区域内的浓度与混合物平均浓度的偏差局部区域内的浓度与混合物平均浓度的偏差称为称为分离强度（分离强度（C），它衡量，它衡量微观微观混合的结果。混合的结果。注：局部区域的大小、浓度注：局部区域的大小、浓度 偏差是随机的，不是有规则的，偏差是随机的，不是有规则的，需采用抽样检查的统计方法。需采用抽样检查的统计方法。具体：规定具体：规定检验尺度检验尺度R*（取样大小）和（取样大小）和允许偏差允许偏差C*（试样浓度值的平均偏

11、差小于规定值），制品符合（试样浓度值的平均偏差小于规定值），制品符合下列条件之一，为合格产品：下列条件之一，为合格产品：RR*，C C*；RR*，C C*RR*，C C*。即一定尺度的试样的浓度。即一定尺度的试样的浓度偏差均值就作为混合物质量的鉴别标准。偏差均值就作为混合物质量的鉴别标准。取符合取符合R*的的n个试样个试样Ci，混合物平均浓度，混合物平均浓度Cm，则混，则混合物的分离强度可以用合物的分离强度可以用均方差均方差来度量（或混合度）：来度量（或混合度）：注：完全混合注：完全混合 完全不混合完全不混合22)(1miCCnomI)1(mmoCC0,02mmiICC1),1(22mmmIC

12、Co2、混合机理、混合机理（根据混合体系不同划分）（根据混合体系不同划分）（1）对流混合对流混合-不互溶组分不互溶组分，以流体的相对运动通过，以流体的相对运动通过逐渐降低分离尺度逐渐降低分离尺度实现混合。以实现混合。以为评判合格标准。为评判合格标准。（2）扩散混合扩散混合-互溶组分互溶组分，通过可溶组分的分子扩散，通过可溶组分的分子扩散逐渐降低分离强度逐渐降低分离强度实现混合。以实现混合。以为评判合格标准。为评判合格标准。（3）剪力混合剪力混合-高粘度组分高粘度组分，通过强烈的剪力作用使，通过强烈的剪力作用使团块浆状体拉薄拉细（逐渐降低分离强度和分离尺度）团块浆状体拉薄拉细（逐渐降低分离强度和

13、分离尺度）实现混合。以上述实现混合。以上述作为评判合格标准。作为评判合格标准。3、混合速率、混合速率 )(222kdtdktno2222 二、液体的搅拌混合二、液体的搅拌混合 借助搅拌器的作用达到物料混合均匀、分散、传热借助搅拌器的作用达到物料混合均匀、分散、传热等的操作。等的操作。1、搅拌器（搅拌系统由搅拌槽、搅拌器、其它部分、搅拌器（搅拌系统由搅拌槽、搅拌器、其它部分组成）组成）浆式搅拌器、涡轮式搅拌器、旋浆式搅拌器浆式搅拌器、涡轮式搅拌器、旋浆式搅拌器 搅拌产生的基本流型：切向流、轴向流、径向流搅拌产生的基本流型：切向流、轴向流、径向流 2、搅拌器功率的计算：、搅拌器功率的计算：bmam

14、mFrCEudnfPRe).,(三、乳化三、乳化（使两种不互溶的液体成为乳化液的操作）（使两种不互溶的液体成为乳化液的操作）多数乳化液为油和水的混合物，当油为分散相时称多数乳化液为油和水的混合物，当油为分散相时称水包油型水包油型（O/W），当水为分散相时称，当水为分散相时称油包水型（油包水型（W/O）。乳化技术。乳化技术使天然存在的食品乳化液更加稳定；使天然存在的食品乳化液更加稳定；提高产品品质。提高产品品质。1、乳化液的稳定性、乳化液的稳定性乳化液都不稳定，乳化液都不稳定，两相相对移动速度：两相相对移动速度：提高稳定性提高稳定性液滴微粒化；液滴微粒化；加乳化剂；加乳化剂；加增稠剂；加增稠剂；

15、低温。低温。2、食品乳化剂、食品乳化剂-作用作用对油对水具有双亲性质的表面活性剂，对油对水具有双亲性质的表面活性剂，降低界面张力；降低界面张力；带同种电荷；带同种电荷；形成吸附膜使乳化液稳定。形成吸附膜使乳化液稳定。要求要求：无毒无味无色；无毒无味无色；不发生化学反应；不发生化学反应；形成稳固吸形成稳固吸附膜；附膜；亲水基和憎水基之间保持平衡；亲水基和憎水基之间保持平衡；价格低廉。价格低廉。类型类型：蛋白质类物质；多糖类物质；表面活性剂。：蛋白质类物质；多糖类物质；表面活性剂。18)(2gduoo 3、乳化方法及设备、乳化方法及设备 工业乳化方法多采用分散法（机械强制分散法、同工业乳化方法多采用分散法（机械强制分散法、同时乳化法、转相法），其设备有：时乳化法、转相法），其设备有：（1）胶体磨：通过高速旋转的）胶体磨：通过高速旋转的磨盘使物料受到强烈的剪切摩擦磨盘使物料受到强烈的剪切摩擦而产生微粒化、分散化作用（分而产生微粒化、分散化作用（分散相粒度可达散相粒度可达12m）。）。（2）均质机：通过瞬时降压使）均质机：通过瞬时降压使液体产生泡沫、破裂、撞击而得液体产生泡沫、破裂、撞击而得到分散的目的。到分散的目的。四、浆体的混合四、浆体的混合五、固体的混合五、固体的混合