粉碎机械设备及其在食品中的应用

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加工生产上取得了良好的效果。

3.4.1 冷冻粉碎

冷冻粉碎对含油脂、糖分，以及软点低和水分多的物料（如肉类、一些中草药、巧克力等）特别有效。因为这些性质的物料在常温粉碎时容易粘结、堵塞和性质变化，且常温粉碎效果和效率差。冷冻粉碎是利用物料在低温状态下的“低温脆性”即物料随着温度的降低，其硬度和脆性增加，而塑性及韧性降低，在一定温度下，用一个很小的力就能将其粉碎。经冷冻粉碎的物料，其粒度可达到“超细微”的程度，因此可以生产“超细微食品”。

3.4.2 低温粉碎

低温粉碎应用的冷源与冻结粉碎一样，是沸点为-196℃的液氮。二者的区别在于：

冻结粉碎是将粉碎物先行脆化，然后加以粉碎。而低温粉碎是将液氮向粉碎室内喷雾，使之冷却并保持在-20℃～50℃范围内进行粉碎，粉碎过程中产生的热量被液氮吸收，粉碎物由气化后的N2气流输送至分离器。

超低温冷却系统由贮料预冷筒、螺旋推进器、低温粉碎机、低温鼓风机、旋风分离器、粉尘过滤器以及电控装置等组成[11]。一般选择液氮作为冷冻粉碎的制冷剂，在操作过程中，一部分制冷剂用于冷冻贮料预冷筒内原料的冻结，另一部分提供给低温粉碎机，以维持粉碎机的设定温度，使得被粉碎的原料始终在低温、惰性条件下进行，从而有力地保护原料的品质而液氮在粉碎过程中由于吸热变成了低温氮气，经旋风分离器与原料粉末分离后，一部分回收利用，剩余部分排入大气。为防止冷冻粉碎后因温度升高造成粉体的粘结、浆化，在实际操作中大都将冷冻粉碎机与冷冻干燥机配合使用，实现连续化制造干粉。

3.4.3冷冻和低温粉碎的特点

与常规粉碎相比，低温粉碎系统具有三大优势，一是可以粉碎常温下难以粉碎的韧性、粘性、弹性、油性较大的物料，如牛骨、核桃仁、尼龙、蜡等；二是可以粉碎成比常规粉粒体流动性更好，粒度分布更理想的产品；三是不会因粉碎时发热造成产品的氧化变质、热敏物质被迫坏、香味物质逸散、粉尘爆炸以及噪音等现象。这些优势使超低温粉碎技术近几年得到了快速发展，在食品加工领域的应用日益增多。

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4 粉碎机械对食品工业发展的作用

粉碎机械对食品工业的作用主要表现在以下几个方面：（1）有利于不同组分物料的均匀混合。混合物所用的各种原料的粒度越小，混合的均匀度越高，生产出的食品品质越好。（2）便于对原料颗粒内的成分进行提取分离。例如，玉米的脱胚、小麦的制粉、淀粉的提取等。（3）提高物料的工艺性能。物料经粉碎后，表面积大大增加，使物料的干燥、溶解、悬浮等性能得到提高。（4）提高物料的流动性，可实现流态化操作。例如，流化床干燥、气流输送等。（5）有利于食物资源的充分利用、新型功能食品或添加剂的开发。例如，豆皮、米糠、燕麦皮、玉米皮、甜菜渣和甘蔗渣等纤维的微粒化，能显著地改善纤维食品的口感和吸收性，使食物资源得到了充分的利用，而且丰富了食品的营养。一些动植物体的不可食部分如骨、壳 (如蛋壳) 、虾皮等通过超微化而成为易被人体吸收、利用的钙源和甲壳素。（6）有利于改善食品品质。例如，软饮料加工中速溶饮料的开发，牛奶中脂肪颗粒的细化，巧克力配料的粒度的细化，以及调味品加工中，微粉食品的巨大孔隙率造成集合孔腔，可吸收并容香气经久不散，因此作为调品使用的超微粉，其香味和滋味更浓郁、突出等等。

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5 粉碎机械的发展现状及前景展望

5.1 国内外粉碎设备的发展现状

近年来,国外对超细粉碎及分级设备、工艺、微细颗粒粒度测定等方面的研究十分活跃,这是由于国外在复合材料、新型陶瓷、电子材料等许多尖端技术方面迅速发展而决定的。在先进的工业化国家,微米级超细粉碎设备已渡过了其发明时期,而进入成熟、配套、完善的阶段,设备研究朝着亚微米级超细粉碎和微米级精密分级的方向发展。粉碎技术的发展主要表现在产品微细化、微粉功能化、设备自动化、节能新工艺和新设备及低污染高强度材料的应用等方面。

我国自20世纪80年代以来,粉碎工程学术界较为活跃,其主要目标在于提高粉碎过程的效率和满足工业上某些物料产品的粒度要求。对粉碎机研究的大规模兴起,始于80年代中期,当时主要注意力在两方面:其一是湿式超细粉碎机、搅拌球磨机和塔式磨机的研究;其二是干式气流粉碎机的研究。当时,我国主要以引进国外先进的设备和技术为主,同时,国内技术人员进行了大量研究开发工作,经过十几年的努力,国内已能生产各种气流磨、高速冲击磨、搅拌磨、振动磨,有的设备在性能上已接近国外同类设备的水平。但总的说来,与国外的先进技术设备相比,我国的超细粉碎技术仍存在一些问题:①已研制出的各种型号规格的超细粉碎设备中,有些在结构设计、材质及加工精度等方面,与国外先进设备相比还有一定差距;②产品的深加工档次低、系列少,对用户的需求针对性差;③缺少高效的超细分级设备与粉碎设备配套。

5.2 前景与展望

目前，食品粉碎机械已经有了很大的发展，各式各样的新型机械和粉碎手段不断出现，超微粉碎、冷冻粉碎都是很有前景的研究方向。但食品粉碎机械的研究还有很多问题要解决，如研究高速粉碎工艺，高速粉碎不但提高效率，还有助于改善颗粒的表面质量和粒度。目前应用研究的一个方向是涡旋式类型的强气流粉碎机；研究低温能源问题，利用液氮等形成达到物料脆化温度的低温状态需要很高的成本，如何降低成本等。所以，食品粉碎机械还需进一步深入研究，推动食品工业发展。

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6 参考文献

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[6] 张国旺. 破碎粉磨设备的现状及发展[J]. 粉体技术, 1998, 8(3): 37-42. [7] 盖国胜. 超细粉碎与分级设备进展[J]. 金属矿山, 2000, 10(5): 30-41.

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