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1、食品工业中的超微粉碎技术,主讲人：林向阳生物科学与工程学院,引 言,随着中国加入WTO， 同时进入第十个五年计划时期，我国的食品工业正面临着前所未有的机遇与挑战，加强各项现代高新技术在食品的研究、开发、生产过程中的应用，以促进食品的升级换代，提高产品技术含量是当务之急。 粉碎技术是指利用机械力的方法来克服固体物料内部凝聚力，以达到使之破碎的操作技术。 粉碎技术是食品工业中一项重要的单元操作，既可满足某些食品消费和生产的需要，又可增加固体表面积，以利于后道处理程序的顺利进行。但随着现代食品工业的不断发展，普通的粉碎手段已开始不能适应现代工业生产的需要，这就使得超微粉碎技术得到了迅猛的发展。,超微
2、粉碎是将各种物质粉碎成直径20m的微粒，其微粒具有微粉的特征，这是七十年代以后为适应现代高新技术的发展而派生的一种物料加工新技术。经过超微粉碎的物质，具有巨大的表面积和孔隙率，很好的溶解性，很强的吸附性、流动性。由于加工条件的优化，加工出来的产品在短时（甚至是瞬间）、低温、干燥、密封的条件下获得，因而避免了营养成分的流失和变化，避免了污染，同时可对物料进行最大限度的利用，也给制造新型食品提供了极为方便的工艺条件。 本课程在此对食品工业中的超微粉碎技术的原理、分类、方法、生产设备及其在食品工业中的应用进行阐述。,超微粉碎技术是近20年来国际间发展起来的新技术。所谓超微粉碎，是指利用机械或流体动力
3、的方法克服固体内部凝聚力使之破碎，从而将3毫米以上的物料颗粒粉碎至10-25微米，操作技术，是20世纪70年代以后，为适应现代高新技术的发展而产生的一种物料加工高新技术。,1 超微粉碎技术的定义,超微粉碎技术是指利用机械力的方法克服固体物料（通常是粒度为0.55mm的原料）的内部凝聚力，达到使之粉碎（成品粒度在1020um以下）的操作技术。,2 超微粉碎技术的原理,2.1 粉碎的分级要求 物料的微细化过程即是物料的粉碎过程。根据原料和成品颗粒的大小或粒度，粉碎大概可分为粗粉碎、细粉碎、微粉碎（超细粉碎）和超微粉碎种类型（见表）。,表1 粉碎的类型,粉碎前后的粒度比称为粉碎比或粉碎度，它主要指粉
4、碎前后的粒度变化，同时近似反映出粉碎设备的工作情况。一般粉碎设备的粉碎比为330，而超微粉碎设备粉碎比大于300。对于一定性质的物料来说，粉碎比主要与确定粉碎作业程度、选择设备类型和尺寸等方面有关。,超微细粉末的应用,超微细粉末是超微粉碎的最终产品，具有一般颗粒所没有的特殊理化性质，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化学反应活性等。因此超微细粉末已广泛应用于食品、化工、医药、化妆品农药、染料、涂料、电子及航空航天等许多领域上。,技术特点,速度快可低温粉碎超微粉碎技术是采用超音速气流粉碎、冷浆粉碎等方法，与以往的纯机械粉碎方法完全不同。在粉碎过程中不会产生局部过热现象，甚至可在低温状态下进行粉碎，
5、速度快，瞬间即可完成，因而最大限度地保留粉体的生物活性成分，以利于制成所需的高质量产品。,技术特点,粒径细且分布均匀由于采用超音速气流粉碎，其在原料上力的分布相当均匀。分级系统的设置，既严格限制了大颗粒，有避免出现过碎，得到粒径分布均匀的超细粉，同时很大程度上增加了微粉的比表面积，使吸附性、溶解性等亦相应增大。,技术特点,节省原料 提高利用率物体经超微粉碎后，近纳米细粒径的超细粉一般可直接用于制剂生产，而常规粉碎的产物仍需要一些中间环节，才能达到直接用语生产的要求这样很可能造成原料浪费。因此，该技术尤其适合珍贵稀少原料的粉碎。,技术特点,减少污染超微粉碎是在封闭系统下进行，既避免了微粉污染周围
6、环境，又可防止空气中的灰尘污染产品。故在食品及医疗保健品中运用该技术，微生物含量及灰尘便得以控制。,粉碎方法,磨介式粉碎磨介式粉碎是借助与运动的研磨介质(磨介)所产生的；中击，以及非；中击式的弯折、挤压和剪切等作用力，达到物料颗粒粉碎的过程。磨介式粉碎过程主要为研磨和摩擦，即挤压和剪切。其效果取决于磨介的大小、形状、配比、运动方式、物料的填充率、物料的粉碎力学特性等。磨介式粉碎的典型设备有球磨机、搅拌磨和振动磨3种。,粉碎方法,球磨机是用于超微粉碎的传统设备，产品粒度可达20-40微米。当要求产品粒度在20微米以下，则效率低、耗能大、加工时间长。搅拌磨是在球磨机的基础上发展起来，主要由研磨容器
7、搅拌器、分散器、分离器和输料泵等组成。工作时在分散器高速旋转产生的离心力作用下，研磨介质和颗粒浆料；中向乏器内壁，产生中击性的剪切、摩擦和挤压等作用，将颗粒粉碎。搅拌磨能达到产品颗粒的超微化和均匀化，成品的平均粒度最小可达到数微米。振动磨是利用磨介高频振动产生的；中击性剪切、摩擦和挤压等作用将颗粒粉碎的，所得到的成品平均粒度可达2-3微米以下而且粉碎效率比球磨机高得多，处理量是同容量球磨机的下10倍以上。,粉碎方法,气流式超微粉碎气流磨可用于超微粉碎，是以压缩空气或过热蒸汽，通过喷嘴产生的超音速高湍流气流作为颗粒的载体，颗粒与颗粒之间或颗粒与固定板之间发生冲击性积压、磨擦和剪切等作用，达到粉碎
8、目的。气流磨与普通机械式超微粉碎机相比，气流粉碎机可将产品粉碎得很细（粉品细度可达240微米），粒度分布范围更窄，即粒度更均匀。气体在喷嘴处膨胀可降温，粉碎过程没有伴生热量，粉碎温升很低。对于低熔点和热敏性物料的超微粉碎特别重要。气流粉碎能耗大，能量利用率只有2%左右，一般认为要高出其他粉碎方法数倍。,粉碎方法,值得指出的是，一般认为产品粒度与喂料速度成正比，即喂料速度愈大，产品粒度也愈大这种理解不全面。当喂料速度或粉碎机内颗粒浓度达到一定值后，这个说法是合理的。喂料速度增大，粉碎机内颗粒浓度也增加，发生颗粒拥挤现象，甚至颗粒流动像柱塞一样，只有在柱塞前沿的颗粒，才有发生有效碰撞的可能，在后面
9、的颗粒只有相互之间低速的碰撞和摩擦、发热。这并不是说颗粒浓度愈小，产品粒度愈小，或者粉碎效率愈高。恰恰相反，当颗粒浓度低到一定程度，颗粒之间将缺少碰撞机会而降低粉碎效率。,粉碎方法,机械剪切是超微粉碎现有大部分粉碎方法多为冲击式。对于脆性大、韧性小的物料，这些方法是恒之有效。基于农产品深加工的发展，特别是新鲜或含水最高的高纤维物料（多为韧性物料和柔性物料）的粉碎，气流冲击粉碎反而效果不好，反映在产品粒度大、能耗高、这类物质的粉碎用剪切式比较合适。超微粉碎的方法很多，但是目前在食品加工中应用较多的是气流式中的超音速式超微粉碎方法。,超微粉碎技术的应用,人们的生活水平不断提高，对食品的要求也愈来愈
10、重视。这就对食品的加工技术提出了更高的要求，既要保证食品良好的口感，又要保证营养成分不被破坏，而且还要更有利于人体的吸收。超微粉碎技术根据其特点，应用于食品加工领域，恰恰可以达到上述的一些效果。对食品进行微粒超微化处理，可以使其比表面积成倍增长，提高某些成分的活性、吸收率，并使食品的表面电荷、粘力发生奇妙的变化。,超微粉碎技术的应用,小麦麸皮、燕麦皮、玉米皮、玉米胚芽渣、豆皮、米糠、甜菜渣和甘蔗渣等，含有丰富维生素、微量元素等，具有很好的营养价值，常规粉碎的纤维粒度大，影响食品的口感，而使消费者难于接受。通过对纤维的微粒化，能明显改善纤维食品的口感和吸收性，从而使食物资源得到了充分的利用，而且
11、丰富了食品的营养。果皮、果核经超微粉碎可转变为食品。蔬菜在低温下磨成微膏粉，既保存全部的营养素，纤维质也因微细化而增加了水溶性，口感更佳。一些动植物体的不可食部分如骨、壳(如蛋壳)、虾皮等，也可通过超微化而 成为易被人体吸收利用的钙源和甲壳素。,超微粉碎技术的应用,各种畜、禽鲜骨中含有丰富的蛋白质和脂肪、磷脂质、磷蛋白，能促进儿童大脑神经的发育，有健脑增智之功效。鲜骨中含有的骨胶原(氨基酸)、软骨素等，有滋润皮肤防衰老的作用鲜骨中还含有维生素A、B，、B2、B12等营养成分。钙、铁等在鲜骨中的含量 也极高，如猪骨中含有复合磷酸钙盐、脂质和蛋白质等主要成分。,超微粉碎技术的应用,一般将鲜骨煮、熬
12、之后食用，实际上：鲜骨的营养成分没有被人体吸收，造成资源浪费。利用气流式超微粉碎技术，将鲜骨多级粉碎加工成超细骨泥或经脱水制成骨粉，既能保持95以上的营养素，而且营 养成分又易被人体直接吸收利用，吸收率可达90以上。骨是肉类食品厂的大宗副产品，大多以低价出售处理。因此，将骨制成富钙产品，既具有营养意义，又具有经济意义。,超微粉碎技术的应用,传统的饮茶方法是用开水冲泡茶叶，但是人体并没有完全吸收茶叶的全部营养成分，一些不溶性或难溶的成分，诸如维生素A、K、E及绝大部分蛋白质、碳水化合物、胡罗卜素以及部分矿物质等，都大量留存于茶渣中大大影响了茶叶的营养及保健功能。如果将茶叶在常温、干燥状态下制成粉
13、茶，使粉体的粒径小于5微米，则茶叶的全部营养成分易被人体肠胃直接吸收，用水冲饮时成为溶液状，无沉淀。,新型功能食品或添加剂,1、纤维食品膳贪。纤维素被现代营养学界称为第七营养素 ，它可作为食物填充剂或生理活性物质，是防治现代文明病和平衡膳食结构的重要功能性基料食品。因此，增加膳食纤维的摄入是提高人体健康的重要措施。借助现代超微粉碎技术，使食物纤维微粒 化，能明显改善纤维食品的口感和吸收性。,新型功能食品或添加剂,2、补钙食品。动物骨、壳、皮等通过超微粉碎后得到的微粉属有机钙，比无机钙容易被人体吸收、利用。这些有机钙可以作为添加剂，制成高钙高铁的骨粉（泥）系列食品，具有独到的营养保健功能，因此被
14、誉为21世纪功能性食品。当这些有机钙粉（包括珍珠粉）的粒度小于5微米时，可用于某些缺钙食品如豆奶等的富钙。,新型功能食品或添加剂,3、甲壳素。蟹壳、虾壳、蛆、蛹等的超微粉末可用作保鲜剂、持水剂、抗氧化剂等，改性后还有其他许多功能性。,改变传统工艺,改善食品品质、降低生产成本超微粉碎，可以使部分食品加工过程或工艺产生革命性的变化。如速溶茶生产，传统的方法是通过萃取，将茶叶中的有效成分提取出来，然后浓缩、干燥制得粉状速溶茶。现在采用超微粉碎仅需一步工序便得到粉茶产品，既大大简化生产工艺，又大大降低生产成本。再者是豆粉的生产，传统的工艺是先将大豆浸泡，然后破碎、去皮、细磨脱水、干燥，如果采用干法超微
15、粉碎技术，大豆毋须加水浸泡，便可直接破碎、超微得到豆粉产品。这样，既保留了豆皮的营养，又节省了能量，因为传统方法先加水，最后再脱水干燥，浪费很多能量。,软饮料加工,利用气流微粉碎技术，可开发出的软饮料有粉茶、豆类固体饮料、超细骨粉配制富钙饮料和速溶绿豆精等。如果将茶叶在常温、干燥状态下制成茶粉、使粉体的粒径小于5微米，则茶叶的全部营养成分易被人体肠胃直接吸收，可以即冲即饮。乌龙茶、红茶、绿茶、的茶粉还可加入到各种食品中，从而加工出一种全新的茶制品。,新型功能食品或添加剂,在牛奶生产过程中，利用均质机能使脂肪明显细化。若98%的脂肪球直径在2微米以下，则可达到优良的均质效果，口感好，易于消化。植
16、物蛋白饮料是以富含蛋白质的植物种子和各种果核为原料，经浸泡、磨浆、均质等操作单元制成的乳状制品。磨浆时用胶体磨磨至粒径5-8微米，再均质至12微米。可使蛋白质固体颗粒、脂肪颗粒变小，从而防止蛋白质下沉和脂肪上浮。调味品加工微粉食品的巨大孔隙造成集合孔腔，可吸收并容纳香气经久不散，这是重要的固香方法之一，因此作为调味品使用的超微粉，其香味和滋味更浓郁、突出。超微粉碎技术作为一种新型的食品加工方法，可以使传统调味料（主要是香辛料）细碎成粒度均一、分散性好的优良超微颗粒。由于香辛料微粒粒径的不断减小，其流动性、溶解速度和吸收率均有所增大，入味效果也得到改善。,新型功能食品或添加剂,巧克力生产巧克力必
17、须具有细腻滑润的良好口感，因此巧克力配料的粒度不能大于25微米。当平均粒径大于40微米时，巧克力的口感就明显粗糙。因此，只有超微粉碎加工巧克力配料才能保证巧克力的质量。瑞士、日本等国，主要采用五辊精磨机和球磨精磨机。一种适合我国国情的巧克力球磨机已经得到设计开发，粉碎细度和能耗指标达到并超过国外同类机型，特别是比刮板式精磨机节能50%以上。,未来的发展路线,不同的物料具有不同的粉碎特性，往往需要不同的粉碎方法，在食品加工中的超微粉碎设备一般为气流粉碎机和胶磨机，气流粉碎是目前较为先进的超微粉碎设备。在加工过程中温升低，特别适合于热敏性食品的加工，但能耗大。胶磨机普遍用于食品超微粉碎工序，它是一
18、种较为传统的方法。根据文献，机械粉碎有95-99%的粉碎能变成热量，故物料温升不可避免。热敏食品易因此而发生变质、熔解、粘糊，同时机器粉碎能力也会降低。,未来的发展路线,可在粉碎前或粉碎时使用适当的冷却方法。对于同一种食品物料也往往需要多种粉碎方式的结合才能被有效地粉碎；每一种粉碎设备，往往兼具多种粉碎方式；粉碎过程中因颗粒粉碎、表面积增大所需要的能量远比实际总输入能量低，说明粉碎机的实际输入能量可能远远超过有效能耗，换句话说粉碎机的节能还大有潜力可挖。,未来的发展路线,超微粉碎技术在食品加工中的应用具有两个方面的重要意义，一是提高食品的口感，且有利于营养物质的吸收；二是原来不能充分吸收或利用
19、的原料被重新利用，配制和深加工成各种功能食品，开发新食品材料，增加了新食品品种，提高了资源利用率。,未来的发展路线,我国食品工业总产值在工业部门中的比重已跃居第一位，达到5，000亿元的规模，但产品结构不尽合理，深加工产品即食品制造业只占16%。目前，促进食品工业的深加工，提高产品附加值已成为社会和企业的共识。因此，超微粉碎技术作为一种高新技术，在食品加工中将有广阔的应用前景,2.2 原料粉碎特性,物料粉碎方法的选择决定于原料的粉碎特性，即抗拉（折、弯）、抗压（挤）和抗剪切（磨、撕）等特性，表现在其硬度、强度、韧性和脆性等。 1）强度 2）硬度 3）韧性 4）脆性 对于具体物料来讲，上述种特性
20、之间有着内在的关系。强度越大、硬度越高、韧性越大、脆性越小的物料，其破坏所需的变形能就越大。,2.3 原料粉碎方式,对物料进行粉碎之前，一般首先要考虑的是采用什么粉碎方式。粉碎的方式包括挤压、弯曲折断、剪切、撞击和研磨五种。1）挤压 物料置于两个粉碎面之间，施加压力后物料经历弹性变形、塑性变形，最后破裂粉碎。,2）弯曲折断 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强度极限时被折断。这种方式一般用来粉碎长或薄的较大块的脆性物料，例如油饼、玉米穗等的破碎，一般粉碎度较低。3）剪切 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剪切。这是粉碎韧
21、性物料能耗较低的粉碎方式。,4）撞击当物料于工作构件以相对高速运动撞击时，受到时间极短的变载荷，物料被粉碎。物料在瞬间受到外来的冲击力而粉碎，它对于粉碎脆性物料最有利。5）研磨 物料与粗糙工作面之间在一定压力下相对运动，在表面之间受到压力和剪切力等作用力的作用，当剪切力达到物料的剪切强度极限时间，物料就被粉碎。,2.4 粉碎操作,2.4.1 根据粉碎设备的特点可将粉碎操作可分为 开路粉碎、自由粉碎、滞塞进料粉碎和闭路粉碎。2.4.2 根据被粉碎物料性质可分为 干法粉碎和湿法粉碎。,2.4.1根据设备的特点分：,1) 开路粉碎 开路粉碎就是将物料加入粉碎机中，物料在经过粉碎作用区后即作为产品卸出
22、，物料不需作再循环。开路粉碎机中不用振动筛等附属分粒设备，所以有的粗粒很快通过粉碎机，而有的细粒在机内停留时间很长，故产品的粒度分布很宽，能量利用不充分。,2.4.1根据设备的特点分,2）自由粉碎 自由粉碎就是物料在作用区的停留时间很短，当与开路粉碎结合时，让物料借重力落入作用区，限制了细粒不必要的粉碎，减少了过细粉末的形成。此法在动力消耗方面较经济，但由于有些大颗粒迅速通过粉碎区，因而粉碎物的粒度分布较宽。,2.4.1根据设备的特点分,3）滞塞进料粉碎 滞塞进料粉碎是在粉碎机出口处装上筛网，以限制物料的卸出。对于给定的进料速率，物料滞塞于粉碎区直至粉碎成能通过筛孔的大小为止。因为停留时间可能
23、过长，使得细粒受到过度粉碎，且功率消耗大。滞塞进料粉碎常用于需要微粉碎或超微粉碎的场合，以一台设备操作可获得很大的粉碎比。,2.4.1根据设备的特点分,4）闭路粉碎 闭路粉碎是从粉碎机出来的物料流先经分粒系统，分出过粗的料粒后重新回入粉碎机。在这种情况下，粉碎机的工作只是针对颗粒较大的物料，物料停留的时间短，所以动力消耗可以降低。,2.4.2 根据物料性质分,1）干法粉碎 干法粉碎是将干物料直接放入粉碎设备中进行粉碎的操作。2）湿法粉碎 湿法粉碎是将物料悬浮于液体（常用水）中进行粉碎的操作。,一般湿法粉碎操作的能耗较干法粉碎操作的消耗能量大，同时设备的磨损也较严重。但湿法比干法易获得更细的粉碎
24、物，并可克服粉尘飞扬的问题，还可结合淘析、沉降或离心分离等水力分级方法分离出所需的产品，在超微粉碎中应用非常广泛。,2.5 粉碎过程中的能耗,粉碎至少需要两方面的能量：一是裂解发生前的变形能，这部分能量与颗粒的体积有关；二是裂解发生后出现新表面所需的表面能，这部分能量与新出现的表面积的大小有关。到达临界状态（未裂解）的变形能随颗粒体积的减小而增大。,断裂发生后出现新表面所需的能量与新出现表面积的大小有关。粉碎中产生新表面消耗的能量E是：E=(，)式中物体表面的界面张力 S表面积 在物料相同的情况下，则应主要考虑物料的力学性质与所需的临界变形能之间的关系。物料受到应力作用时，当作用力在弹性极限应
25、力以下则发生弹性变形；当作用的应力在弹性极限应力以上就会出现永久变形，直至达到破坏应力而断裂粉碎。,3 超微粉碎技术分类,超微粉碎技术一般可可分为 干法超微粉碎技术和湿法超微粉碎技术根据粉碎过程中产生粉碎力的原理不同， 干法超微粉碎有气流式、高频振动式和旋转球(棒)磨式等几种形式； 湿法超微粉碎主要有磨式和均质式两种。 表2列出了干法粉碎和湿法粉碎的几种形式。,表2干法超微粉碎和湿法超微粉碎的几种形式,4应用设备,4.1 干法超微粉碎设备 在食品加工中的干法超微粉碎设备一般为气流粉碎机。,江苏牧羊集团引进美国九十年代最新技术，制造出来超越“形象”上的水滴形粉碎机,4.1.1 环形喷射式气流粉碎
26、机和叶轮式气流粉碎机,4.1.1 环形喷射式气流粉碎机和叶轮式气流粉碎机,叶轮式气流粉碎机是通过叶轮形式的循环气流产生冲击、碰撞等作用进行粉碎。该机带有两级粉碎、内分级、鼓风和排渣等机构。,4.1.1 环形喷射式气流粉碎机和叶轮式气流粉碎机,4.1.1 环形喷射式气流粉碎机和叶轮式气流粉碎机,两者粉碎的基本原理都是： 首先使空气、蒸汽或其他气体在一定压力下和流速下经喷嘴喷射如设备中，当物料加入粉碎设备时，由于物料颗粒在这高速气流作用下悬浮输送，相互间发生剧烈的冲击、碰撞和摩擦，加上高速喷射气流对颗粒的剪切冲击作用，因而使得物料颗粒在气流中被充分地粉碎成细小粒子。,4.1.2 CF气流超细粉碎机
27、,此粉碎机集国际上先进的多喷管技术、流化床技术与卧式分级技术于一体。其粉碎原理是：将净化干燥的压缩空气导入特殊设计的喷管，形成超音速气流，通过几个相向放置的喷嘴进入粉碎室，物料由料斗送至粉碎室并使之加速，撞击到气流的交叉点上实现粉碎。经粉碎的物料随气流进入分级机，在离心力的作用下，按粒径大小分级，微粉进入旋风收集器被收集，可得纳米细微粉。,超音速式超微粉碎技术,超音速式超微粉碎是以空气动力学为理论，将多喷管技术、流化床技术、分级技术结合成一体，形成的一套粉碎分级系统。,金刚玉超音速气流粉碎机,超音速式超微粉碎技术,原理：将净化干燥的压缩空气导入特殊设计的喷管，形成超音速气流，通过几个相向放置的
28、喷嘴进入粉碎室，欲粉碎的物料颗粒先与空气混合形成气固混合流，之后以超音速方式由喷嘴喷入粉碎室内，撞击到射流的交叉点上，发生强烈的冲击、碰撞和摩擦等相互作用而被粉碎，然后经过涡流高速分级机，粉体因为粒度不同而得以分级，符合粒度要求的超微粒子经旋风分离排出机外，较粗的颗粒重新进入粉碎室内与新加入的气固混合流一起重复上述粉碎过程。物料通过气流粉碎与分级粒径一般可达亚微米级，有的甚至可达纳米级。,超音速气流粉碎系统,超音速气流粉碎系统，通常由气源、供料、粉碎、分级、收集等部分组成，工艺框图如下：,超音速气流粉碎系统优越性,1、无污染2、低温性3、物理性4、精度高5、粒型好6、环境污染小,冲击式超微粉碎
29、机主机,3）流能磨,原理： 利用高速弹性流体(空气或惰性气体)，使药物在颗粒之间或颗粒与室壁之间碰撞而产生强烈的粉碎作用。气流的压力为2002000kPa。粉碎的物料同时进行分级，可得5m以下均匀的细粉。,4.2湿法超微粉碎设备,1） 胶体磨2） 高压均质机 3）超声波均质机4）高剪切均质机,1） 胶体磨,胶体磨有卧式和立式两种下面两个都是温州七星胶体磨，前者具有超微粉碎功能。,胶体磨工作构件 是由一个固定的磨体（定子）和一个高速旋转的磨体（转子）所组成，通过调节的两磨体之间微小间隙来控制粉碎物料的粒度大小。当转子的高速旋转，物料进入这个间隙时，被附着于转子上面的物料速度最大，而附着于定子面上
30、的物料速度微零。两者产生了急剧的速度梯度，从而使物料受到强烈的剪切、摩擦和湍动，因而对物料可产生超微粉碎作用。,胶体磨的特点： 对悬浮液种的固形物进行超微粉碎作用，成品粒径可达1um，同时兼有混合、搅拌、分散和乳化的作用；生产效率和产量高，大概使球磨机和辊磨机的效率的2倍；两磨体间隙可调节到1um以下，并能方便地调节，从而控制成品粒度；结构简单，占地面积小。,卧式胶体磨主要适用于粘性相对较低的物料，立式的则适应于粘度相对较高的物料。在食品工业中用于胶体磨加工的品种有：红果酱、胡萝卜酱、橘皮酱、果汁、食用油、花生蛋白、巧克力、牛奶、豆奶、山楂糕、调味酱料、乳白鱼肝油等。,2） 高压均质机,原理
31、物料在高压的推动下，以高速流过狭窄的缝隙，因而物料受到强大的剪切力与金属部件高速冲击而产生的强撞击力以及因静压力突降与突升而产生空穴爆炸力等综合里的作用，最终使得悬浮液和乳浊液中原先比较粗大的颗粒被粉碎成非常细微颗粒的悬浮液和乳浊液。,物料经过均质过程实际上可使物料进行混合、粉碎和均质乳化作用，从而可以大大提高物料的匀细度，防止或减少液状食品物料的分层，改善外观、色泽及香度，提高食品质量，增加经济效益。在乳品、果汁、豆浆等食品加工中有广泛的应用。,3）超声波均质机,超声波均质的原理是通过将频率为2025kHz的超声波发生器放入物料中，利用声波和超声波，在遇到物体时会迅速交替压缩和膨胀的原理实现
32、的。 超声波均质机主要是按超声波发生器的形式分类的，一般有机械式、磁控式和压电晶体式等形式。,4.3 新型粉碎设备,4.3.1流化床气流粉碎机,流化床式气流粉碎机是目前最新一代超微气流粉碎设备，集国际最先进的多喷管技术、流化床技术与卧式分级技术于一身，实现了流场多元化、料层流态化、分级卧式化及机电一体化的组合技术系统，是气流磨的发展方向。,工作原理: 流化床式气流粉碎机由气源部分、加料部分、粉碎部分、产品分级部分、产品收集部分组成。气源部分提供的一定压力和流量的洁净压缩空气和加料部分提供的固体颗粒在粉碎室中混合形成气固二相流，由喷嘴产生的超音速气流使固体颗粒相互碰撞而获得粉碎，然后由主机顶部的
33、分级部分将达到一定细度的微粒从粉碎室中分离出去，并由产品收集部分将产品收集包装。,特点: 该机的气流冲击速度高，粉碎效率高、能耗低、磨损极小，能粉碎高硬度的物料、产品粒度分布窄，粒度调整极为方便，操作方便、全封闭作业，抗污染性极好、适用范围广，并可粉碎热敏性材料、设备运行平稳、运行安全可靠。,原理 采用机械高剪切和超声波粉碎相融合的技术使物料充分粉碎。机械高剪切利用数对配合的定子和转子来实现。高速旋转的转子将物料吸入转子区，再进入定、转子之间的间隙，每分钟承受约数十万次的剪切作用，同时，物料颗粒在间隙内相互挤压、研磨。整个粉碎室处于超声波区域。,4.3.2 新型泵体式超微粉碎均质机,应用领域
34、本机同时具有高压均质机、胶体磨和砂主要原因机的功能，既可用于软颗粒如牛奶、各种果汁饮料、果酱、冰湛淋、酸奶等的均质，又可用于含固体颗粒的物料如大豆、花生、可可豆、咖啡、玉米等到微粉碎和均质。产品粒度可达到5m，在食品、医药、涂料、染料等工业部门有广泛的应用。,4.3.3 超微粉碎振动磨,超微粉碎振动磨适用于制药、化工、食品等各种行业纤维状物料的超微粉碎，如灵芝、甘草、虾壳及各种骨类和植物纤维等，粉碎细度可达到微米级。目前该机已达到国际先进水平。,工作原理:该机为卧式振动磨，物料由加料斗进入粉碎室，经振动将粉碎室内的研磨棒与物料碰撞、研磨而获得粉碎，该机配有水冷装置，可控制粉碎室内的温度。整机采
35、用不锈钢制造，设备在密封状态下作业。优点：无粉尘飞扬，无环境污染。,5.1速度快，时间短，可低温粉碎 5.2粒径细且分布均匀5.3节省原料，提高利用率 5.4减少污染,5 超微粉碎技术的特点,6 超微粉碎在食品加工中的应用,6.1 在果蔬加工中的应用6.2 在粮油加工中的应用 6.3 在水产品加工中的应用6.4在畜骨粉加工中的应用6.5 在巧克力生产中的应用6.6在膳食纤维添加剂生产上的应用 6.7 在调味品加工中的应用6.8 在其它食品加工中的应用,6.1 在果蔬加工中的应用,果皮、果核经超微粉碎可转变为食品。蔬菜在低温下磨成微膏粉，既保存了全部的营养素、纤维素，也因微细化而增加了水溶性，口
36、感更佳。,6.2 在粮油加工中的应用,经超微粉碎加工的面粉、豆粉、米粉的口感以及人体利用率得到显著提高，将麦麸粉、大豆粉等加到面粉中，用来改善劣质面粉，可制成高纤维或高蛋白面粉。,6.3 在水产品加工中的应用,螺旋藻、海带、珍珠、龟鳖软骨等通过超微粉碎加工制成的超微粉具有一些独特优点。加工珍珠的出同方法是球磨十几个小时，粒度达几百目。如果在67左右的低温和严格的净化气流条件下瞬时粉碎珍珠，可以得到平均粒径为1.0um以下的超微珍珠粉，加上整个生产过程无污染，与传统珍珠粉加工方法相比，珍珠有效成分被充分保留，其钙含量高达42，可作为药膳或食品添加剂，制成补钙营养食品。,6.4在畜骨粉加工中的应用
37、,畜骨除含有钙磷营养素外，还含有蛋白质、脂肪、维生素及其他营养物质。为了更有效地利用这些营养成分，需要采取一定的措施使之更利于人吸收，超微粉碎技术就是有效方法之一。有关研究表明，鲜骨超微粉碎加工技术，克服了传统加工方法的不足，不仅保存了鲜骨中全部的营养，而且产品粒度小，有利于吸收。,表3 超微鲜骨粉与其他鲜骨制品的营养成分对比,6.5 在巧克力生产中的应用,在巧克力整个生产过程中，粉碎操作占据极其重要的地位。初磨和精磨均属于粉碎操作，特别是精磨对巧克力产品的质量起着举足轻重的作用。,研究和实际生产表明，尽管巧克力细腻滑润的口感特性是由多种因素造成的，但起决定性作用的因素是巧克力配料的粒度。分析
38、表明，配料的平均粒径在25左右且其中大部分质粒的粒径在1520之间，产品就有细腻滑润的口感特性；当平均粒径超过40时，产品就明显感到粗糙感，巧克力的感官品质也就明显变差。因此，超微粉碎技术在保证巧克力质构品质上可发挥重要的作用。,6.6在膳食纤维添加剂生产上的应用,一般来说，膳食纤维的持水力和膨胀力与原料特性、纤维的加工工艺和终产品颗粒的粒度有密切的关系。纤维的粒度越小，比表面积越大，则纤维的持水力、膨胀力也相应增大。因此，超微粉碎技术在高活性纤维制备过程中有重要的作用。此外，经过超微粉碎的膳食纤维不再具有粗糙的颗粒感，能广泛地应用于各类食品中，特别是作为低热量食品的重要配料。,超高压膨化技术
39、制备膳食纤维,蜂窝结构,多孔胶状膳食纤维,粉末状膳食纤维,药物包埋缓释剂,改性膳食纤维商业化应用,健康食品质构改良,改性功能性膳食纤维的特点：比表面积大、吸水力强、持水力高的空间网状结构的，作为食品添加剂、医药工业用的包埋、填充剂等。,若将某些无毒副作用而主含纤维素的植物种皮、壳等粉碎到微米级或纳米级，再添加到食品中，不仅有利于人体健康，还可大大提高资源利用率。,6.7 在调味品加工中的应用,微粉食品年的巨大孔隙造成集合孔腔，可吸收并容纳香气经久不散，这是重要的固香方法之一，因此作为调味品使用的超微粉，其香味和滋味更浓郁、更突出。,6.8 在其它食品加工中的应用,在保健食品生产中，一些微量活性
40、物质(硒等)的添加量很小，若颗粒稍大，就会带来毒副作用。这就需要超微粉碎手段将其粉碎至足够细小的粒度，并加上有效的混合操作，才能保证它在食品中的均匀分布且有利于人体的吸收。因此，超微粉碎已成为现代食品特别是保健食品加工的重要技术之一。,此外，在速溶茶生产中，传统的方法是通过萃取将茶叶中的有效成分提取出来，然后浓缩、干燥制成粉状速溶茶。采用超微粉碎仅需一步工序便可得到粉茶产品，大大简化了生产工序。而且，在软糖、硬糖内加入茶叶微粉，可制成茶香软糖、绿茶硬糖。在巧克力中加入茶粉，可制成茶味巧克力。采用压片法还可与奶粉等混合制成奶茶片。,花粉的加工要进行破壁，这个壁就是花粉的细胞壁，如果不能很好破这层
41、壁，人体就难以吸收其中营养，用一般的破壁方法，破壁率低，同时营养损失较大，用来超微粉碎技术，破壁率可达99.6，可使花粉营养成分充分地释放和保留，粒径可小于5um，对人体吸收大大有益。 目前市场上应用较多的超微食品还有超微高破壁螺旋藻粉、花粉、茶粉、灵芝孢子粉、灵芝粉、珍珠粉、苦瓜粉、生姜粉、大蒜粉、香菇粉等。,花 粉,灵芝孢子粉,高破壁螺旋藻粉,7 超微粉碎设备的生产厂家,目前，国内生产研制超微粉碎机的单位有：上海超微科技有限公司（多功能冲击式粉碎分级机QSMJV1-200型），南京天萃超微粉碎技术有限公司（TC超微粉碎分级系统），四川夸克（超微）科技发展有限公司（CBF型底部沸腾流化床气流粉碎机），江苏昆山市超微粉碎机厂(QYN型超音速气流粉碎机)，北京汇百川技术设计研究所（农产品超细粉体加工机组成整设备），浙江乘州超微粉碎机厂（QWJ系列气流涡旋微粉机）。这些设备处理物料量在0。5kg/h1000kg/h之间，售价在550万之间，粒径可达45um以下。,thank you,
