食品高新技术复习重点
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食品高新技术期末复习资料
绪论
一、本课程在食品工业中的作用:(1) 实现资源开发的最大化,达到经济效益的最优化。
(2) 满足食品保藏、加工和消费新需要。 (3) 促进工艺、技术、设备的革新。
二、食品高新技术的范畴: 1、食品微粉碎和超微粉碎 2、微胶囊造粒技术
3、食品分离新技术
4、食品蒸煮挤压技术
5、食品杀菌新技术
6、食品无菌包装技术
7、食品保鲜技术
8、食品生物技术 三、学习本课程的基本要求:1、学习新技术和设备相关基本原理,特点等基本知识。 2、 学习新技术在食品工业中的典型应用。 3、了解和学习新技术的最新发展和应用情况。
4、 尽可能地扩充新知识(相关和交叉学科),从中求发展、求创新。
第一章 食品微粉碎和超微粉碎
粉碎:用机械力的方法克服固体物料内部凝聚力达到使之破碎的单元操作。
超微粉碎技术应用结果: 1、可以使食品具有独特的物理化学性能;
2、可以改善食品感官性能;
3、使食品成分被充分利用;
4、改变某些食品加工过程或生产工艺;
5、食品改进或创新。
微粉碎: 原料粒度 5-10mm , 成品粒度100um 以下
✓ 超微粉碎: 原料粒度 0.5-5mm ,成品粒度10-25um 以下。超微粉粒度范围0.1-10um 按粉体大小划分,超微粉体可分为:
(1)微米级 1-100um ; (2) 亚微米级 0.1-1um ; (3) 纳米级 1-100nm ✓ 粉碎比:粉碎前后物料的粒度比。反映粉碎前后粒度变化和设备性能指标。
粉碎理论选择施力方式的一般原则:(1)粒度较小且坚硬物料-压碎、冲击、研磨。
(2)粒度大或中等硬度物料-压碎、冲击、弯曲等。(3)韧性物料-剪切或高速冲击。
(4)粒状或泥状物料-冲击、劈碎、研磨等。
✓ 能耗理论主要研究粉碎能耗与被粉碎物料和所得产品粒度之间的关系。 ✓ 三种假说:
1.Rittinger 假说(表面积假说)
2.kick 假说(体积假说):粉碎能耗与颗粒的体积呈正比,粉碎后颗粒的粒度也呈正比减
少。其中:D 和d 分别
为粉碎前后的粒度 ⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=D d K W R R 11d
D k W K K lg =
3.Bond 假说(裂缝假说):粉碎能耗与裂缝长度呈正比,裂缝长度与颗粒体积和颗粒面积均有关。假设:变形功集聚于颗粒内部的裂纹附近,产生应力集中使裂纹扩展成裂缝,裂缝 发展到一定程度时,颗粒被粉碎。
粉碎能耗统一公式 建立能耗微分式和积分式: dW-颗粒粒度减少 dx 时的粉碎能耗 x-颗粒粒度 c,n-系数 令m=n-1;k=c/n-1;D/d=i ,则 式中,m 为与物料性质,产品粒度和设备类
型等有关常数。如,方解石采用圆筒球磨机粉碎时,m 约为1.23。
粉碎至少需要两方面的能量:
1.裂解发生前的变形能-与体积有关。
2.裂解发生后出现新表面所需的表面能-与表面积有关。
超微粉碎过程特点
1. 粉碎-团聚的动态平衡过程:物料粉碎至微米及亚微米级,其表面积和比表面积显著增 加,微细颗粒相互团聚,形成二次或三次颗粒的趋势逐渐增加,在一定粉碎条件和环境下,经过一定时间后,超微粉碎处于粉碎-团聚的动态平衡过程,在此情况下,物料粉碎速度趋于变缓,即使延长粉碎时间,物料的粒度不再减小,甚至出现“变粗”趋势。
2. 粉碎过程机械化学效应: 在某些粉碎工艺和条件下,由于超微粉碎时间长,强度大,
成品粒度小除造成物料粒度减小的变化外,还因机械超微粉碎作用导致被粉碎物料晶体结构和物化性质的变化。此效应称为超微粉碎机械化学效应。
✓ 气流式超微粉碎基本原理:利用空气、蒸汽或其它气体通过一定压力的喷嘴喷射产生高
能气流,颗粒在气流作用下悬浮输送,相互之间发生强烈冲击、碰撞和摩擦作用,加上高速气流对颗粒剪切冲击作用,使物料粉碎并均匀混合。
✓ 气流式超微粉碎特点:1、粉碎比大,粉碎颗粒成品平均粒度在5um 以下;
2、设备结构紧凑、磨损小且易于维修,但动力消耗大;
3、粉碎过程设置具有一定分级作用,保证成品粒度均匀性;
4、压缩空气(过热蒸汽)膨胀吸热产生致冷作用,有利于热敏性物料的粉碎;
5、易实现多单元联合操作;
6、易实现无菌操作,卫生条件好。
✓ 粒度表示方法:物料粉碎后,分散状态的个体物理单元即颗粒,颗粒大小的量度即粒度。
球形颗粒:颗粒直径-粒径
非球形颗粒:
(1)按某种规定的线性尺寸表示粒径:如采用球体、立方体或长方体的代表尺寸。
(2)定义与颗粒各现象对应的当量直径(名义粒度):如 表面积为基准的名义粒度-
)11(D
d k W B B -=dx
cx dW n --=)
1(-=m i D k W
外表面积等于该颗粒表面积的球体直径。如以体积为基准的名义粒度——定义总
体积等于该颗粒体积的球体直径。
粒度分布 平均粒度:颗粒大小的平均程度,不能表示粒度分布的特征。如两批粉体平均粒径相同,具有相同粒径的颗粒数量(质量、体积)可能不同。为全面描述粉体粒度,引入粒度分布(频率分布或相对分布)。
在粒径间隔d (dc )内的所有颗粒的粒数百分数为dN ,相应的颗粒表面积和体积 百分数为dS 和dV 。 粒径的计数相对频率 粒径的表面积相对频率
粒径的体积(质量)相对频率
根据上述定义式,利用积分即可得任何粒径范围内的所有颗粒的粒数、表面积和体积(质量)百分数。
粒度分布表示方法:1、列表法 2、图解法 3、函数法
图解法:粉体粒径为横指标,分别以频率分布和累积分布数值为纵坐标可绘制出相对百分率和累积百分率曲线。其中相对百分率曲线的峰值所对应的粒径为众数粒径,指颗粒出现最多的粒径值。中位径(d 50)指累积百分率曲线上占颗粒总数50%的粒子所对应的粒径; 平均粒度:多数以粒数频率分布进行加权平均,平均时,采用基准可以不同,平均的方法也可以不同,相应有几种平均粒度计数方法。
重点掌握算术平均,几何平均和调和平均粒度计算方法。
试计算几何平均粒度d GM 和调和平均粒度d HM
超微粉碎或微粉碎的应用
一、巧克力
超微颗粒的多相分散体系,分散相为细小的糖和可可,连续相为油脂。巧克力重要的 质构特征:口感细腻滑润。
决定因素:巧克力配料的粒度;平均粒度25um ,大部分在15-20um;口感细腻;平均粒度大于40um,口感粗糙。
加工关键技术:初磨-微粉碎(辊磨、盘磨机)50-125um , 精磨-超微粉碎(五辊精磨和球磨机) 15-20um , 精炼-改形:不规则形状变为光滑球体(旋转式精炼机),其中精磨是保证巧克力口感特征的关键。
)(dc d dN
f N =)(dc d dS f S =)
(dc d dv f v =