粉碎机械设备及其在食品中的应用

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3.4 冷冻和低温粉碎机械 ·············································································· 12 3.4.1 冷冻粉碎 ························································································· 13 3.4.2 低温粉碎 ························································································· 13 3.4.3冷冻和低温粉碎的特点 ········································································ 13 4 粉碎机械对食品工业发展的作用 ······················································································ 14 5 粉碎机械的发展现状及前景展望 ······················································································ 15 5.1 国内外粉碎设备的发展现状····································································· 15 5.2 前景与展望 ·························································································· 15 6 参考文献 ······························································································································ 15

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1 前 言

粉碎机械是应用机械力对固体物料进行粉碎作业,使之变为小块、细粒或粉末的机械。粉碎机械是破碎机械和粉磨机械的总称。比较传统的分类是:排料中粒度大于3mm的含量占总排料量50%以上者称为破碎机械;小于3mm的含量占总排料量50%以上者则称为粉磨机械[1]。随着科学技术的进步,粉体工业发展进入到了纳米级领域,对于粉碎设备的分类也将更加细化。

食品粉碎是食品加工的重要组成部分，粉碎机械在食品工业中得到广泛应用。随着食品工业的迅速发展，人们对食品的要求也越来越高，为了迎合食品加工产业的需要，食品粉碎机械产业也得到了快速发展，各种类型的粉碎设备也开始应用于食品产业[2]。例如食品超微粉碎技术是食品加工业一种新的手段，对于传统工艺的改进、新产品的开发带来了巨大的推动力。超微粉碎能较好地保证食品的营养和风味，使食品具有很好的固香性、分散性和溶解性，还能促进可食性食源的开发，许多可食动植物、微生物等原料都可用超微粉碎设备加工成超微粉，甚至动植物的不可食部分也可以通过超微化后被人体吸收。食品粉碎机械具有很好的发展前景，我们必须加强食品粉碎机械的研究。

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2 粉碎

2.1 粉碎的定义

用机械方法或非机械方法克服物料内部的内聚力将其由大块分裂成小块直至细粉的操作，称为粉碎[3]。粉碎是食品加工中对物料进行预处理的基本操作之一。

2.2 粉碎的目的

物料经粉碎后，比表面积增加，可提高化学反应速度和物理作用效果; 物料经粉碎后，有利于几种不同固体物料的混合，在细粉状态下易达到均匀的效果。

2.3 物料粉碎的方法

（1）磨碎:物料在两工作面或各种形状的研磨介质之间受到摩擦、剪切作用而被磨削成为细粒,多用于小块物料或韧性物料的粉碎。

（2）劈碎:物料受楔状刀具的作用而分裂。多用于脆性、韧性物料的破碎,能耗较低。

（3）压碎:物料在两平面之间受到压力作用而被粉碎。挤压粉碎适用于脆性物料,食品加工中常用的对辊粉碎机,如果对辊的线速度相等,则为纯粹的挤压过程[4]。 （4）剪碎:物料在两个破碎工作面间,如同承受载荷的两支点(或多支点)梁,除了在外力作用点受劈力外,还发生弯曲折断。多用于较大块的长或薄的硬、脆性物料粉碎。

（a） 磨碎 （b）劈碎 （c）压碎 （d）剪碎

图1 物料粉碎的方法

2.4 粉碎理论研究 2.4.1 多碎少磨原则

20世纪70年代，中国粉碎界一致认识到破碎作业的单位能耗大大低于粉磨作业，因此为了节约能量，尽量减小破碎产品即粉磨给料的粒度，并简明地概括为“多碎少磨”。主要有两个途径: （1）采用先进技术和设备.（2）现有流程和设备技术改造，改进性能，提高效率。

2.4.2 料层粉碎原理

该原理的主要特点是: （1）粉碎力不是作用在单颗粒上，而是作用在颗粒群体上;

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（2）粉碎力是纯压力，施力较缓慢;（3）对颗粒群的粉碎压力高达 50~300MPa。在新设备研制和传统设备改进中广泛采纳了这一新原理。

2.4.3 粉碎理论研究的新方法

一百多年来，国际粉碎界提出了三个著名的粉碎理论，即面积说、体积说和裂缝说[5]。张志铁教授用突变理论，阐明了物料粉碎是一个由定态到失稳再到新定态过程的耗散结构，建立了粉碎颗粒粒度分布模型，找到了分维数、分布指数与破碎概率之间的关系，用颗粒表面分维数Ds将三个功耗理论统一起来。

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