第1章第1節(jié)超微粉碎技術(shù)VIP

農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),食品高新技術(shù),第一章食品微?；稚⒒夹g(shù),第一節(jié)超微粉碎技術(shù),農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),第一節(jié)超微粉碎技術(shù),一、粉碎定義,類型,及理論二、氣流粉碎技術(shù)三、磨介式粉碎技術(shù)四、超微粉碎在食品工業(yè)應(yīng)用,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),超微粉碎在食品工業(yè)應(yīng)用,膳食纖維資源小麥麩皮、燕麥皮、玉米皮、玉米胚芽渣、豆皮、米糠、甜菜渣和甘蔗渣等,含有豐富膳食纖維、維生素、微量元素等,具有很好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,但常規(guī)粉碎纖維粒度大,影響食品的口感,而使消費(fèi)者難于接受。通過對(duì)纖維的微?；?能顯著地改善纖維食品的口感和吸收性,從而可促進(jìn)這類食物資源的利用。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),超微粉碎在食品工業(yè)應(yīng)用,茶粉傳統(tǒng)泡茶方法并不使全部營(yíng)養(yǎng)素溶出,一些不溶性或難溶的成分,諸如維生素A、K、E及絕大部分蛋白質(zhì)、碳水化合物、胡羅卜素以及部分礦物質(zhì)等都大量留存于茶渣中.如果將茶葉在常溫、干燥狀態(tài)下制成粉茶,使粉體的粒徑小于5m,則茶葉的全部營(yíng)養(yǎng)成分易被人體腸胃直接吸收,用水沖飲時(shí)成為溶液狀,無沉淀。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),超微粉碎在食品工業(yè)應(yīng)用,骨粉利用氣流式超微粉碎技術(shù)將鮮骨多級(jí)粉碎加工成超細(xì)骨泥或經(jīng)脫水制成骨粉,能保持95%以上的營(yíng)養(yǎng)素,營(yíng)養(yǎng)成分又易被人體直接吸收利用,吸收率可達(dá)90%以上。有機(jī)鈣?甲殼素將蟹殼、蝦皮、蛆、蛹等的超微粉末可用作保鮮劑、持水劑、抗氧化劑等,改性后還有其它許多功能特性。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),超微粉碎在食品工業(yè)應(yīng)用,香料傳統(tǒng)香料以固體形式使用,不方便,利用率低,香氣成份釋放慢.也不便在工業(yè)化生產(chǎn)中使用.制成粉末,可加速入味,改變工藝操作條件其他人參、鹿茸、鹿骨、龜甲、羚羊角、珍珠粉?；ǚ?、靈芝孢子破壁，冬蟲夏草、蘆薈、銀杏、海藻破壁。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),三、磨介式粉碎技術(shù),什么是磨介式粉碎?磨介粉碎機(jī)類型(一)球(棒)磨機(jī)(二)振動(dòng)磨(三)攪拌磨,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),磨介粉碎機(jī)類型,典型磨介粉碎機(jī)類型有球(棒)磨機(jī)（粉碎成品粒徑可達(dá)40100m）振動(dòng)磨（成品粒徑可達(dá)2m以下）攪拌磨（成品粒徑可達(dá)1m以下）。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),什么是磨介式粉碎技術(shù)?,借助于處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、具有一定形狀和尺寸的研磨介質(zhì)所產(chǎn)生的沖擊、摩擦、剪切、研磨等作用力使物料顆粒破碎的技術(shù)。粉碎效果受磨介尺寸、形狀、配比及運(yùn)動(dòng)形式、物料充滿系數(shù)、原料粒度的影響。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),(一)球(棒)磨機(jī),歷史比較悠久，至今仍廣泛應(yīng)用著。結(jié)構(gòu)工作原理研磨介質(zhì)球磨機(jī)與棒磨機(jī)比較影響操作的因素特點(diǎn),農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),研磨介質(zhì),鋼球（比重7.8）、氧化鋯（5.6）、氧化鋁（3.6）和瓷（2.3），（必須符合食品衛(wèi)生要求）磨介材料比重與球磨機(jī)產(chǎn)量及粉碎效率成正相關(guān)性；研磨介質(zhì)大小直接影響粉碎效果和成品顆粒粒度。棒磨機(jī)常用直徑50100mm的鋼棒作研磨介質(zhì)，其筒體長(zhǎng)度與直徑的比值一般為1.52。它有溢流型、開口型和周邊排料型等形式。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),球磨機(jī)與棒磨機(jī)比較,棒磨機(jī)與球磨機(jī)相比，沖擊力和摩擦力仍是粉碎的主要作用力，但因轉(zhuǎn)速比通常的小，故沖擊力的作用減小。棒磨機(jī)特點(diǎn)是棒與物料的接觸是線接觸而不是點(diǎn)接觸，故在大塊和小塊的混合料中大塊料先受到粉碎，這樣粉碎較均勻且過度粉碎較少。而且因?yàn)楣靼糁亓看?，?duì)于黏結(jié)性物料，不像小球那樣易被物料黏成一團(tuán)而失去粉碎的作用，故適合于處理潮濕黏結(jié)性物料。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造、檢修，工作可靠；粉碎比大（可達(dá)300以上），通用性好；干法與濕法均可適用。缺點(diǎn)：粉碎周期長(zhǎng)，能耗大，生產(chǎn)能力低；磨介易破碎，筒體易磨損。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),工作原理,當(dāng)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磨介隨筒體上升至一定高度后，呈拋物線拋落或呈瀉落下滑。由于端蓋有中空軸頸，物料從左方的中空軸頸進(jìn)入筒體逐漸向右方擴(kuò)散移動(dòng)。在自左而右的運(yùn)動(dòng)過程中，物料受到鋼球的沖擊、研磨而逐漸粉碎，最終從右方的中空軸頸排出機(jī)外，如圖5.13（左）所示。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),結(jié)構(gòu),圓柱形筒體,端蓋,中空軸頸,軸承,大齒圈,給料,給料,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),影響球磨機(jī)操作的因素,（1）滾筒轉(zhuǎn)速（2）磨介充填系數(shù)（3）磨介尺寸（4）物料的含水率,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),（1）滾筒轉(zhuǎn)速,滾筒轉(zhuǎn)速將影響磨介的運(yùn)動(dòng)形式，從而影響粉碎效果，對(duì)于球形磨介應(yīng)保證為拋落形式，對(duì)于棒形磨介應(yīng)采用瀉落形式。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),（2）磨介填充系數(shù),磨介充填系數(shù)過大將減緩沖擊粉碎作用，一般為28%40%，其中濕法可取高限。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),（3）磨介尺寸,磨介尺寸與進(jìn)料和出料粒度有關(guān)，進(jìn)料粒度越小，產(chǎn)品粒度越小，應(yīng)選用較小的磨介。根據(jù)產(chǎn)品及進(jìn)料粒度將不同尺寸的磨介按一定比例配合使用，通常可以達(dá)到最佳效果。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),（4）物料含水率,為防粉末黏結(jié)，干法粉碎中的含水率一般要求小于2%，若與干燥工藝聯(lián)合作業(yè)時(shí)可達(dá)5%；濕法粉碎中的固形物含量過低時(shí)，因不易在磨介表面掛漿而降低生產(chǎn)能力及粉碎效率，但過高，則因浮力增大而減緩沖擊作用，一般選用含水率6082。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),(二)振動(dòng)磨,振動(dòng)磨是帶振動(dòng)裝置的球（棒）磨機(jī)。通常，一個(gè)振動(dòng)裝置可以同時(shí)帶動(dòng)數(shù)個(gè)筒體振動(dòng)。但以單筒、雙筒結(jié)構(gòu)振動(dòng)磨最為常見。振動(dòng)磨在干法和濕法狀態(tài)下均可工作。結(jié)構(gòu)振動(dòng)磨原理特點(diǎn)GZM-10高頻共振研磨機(jī),農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：可采用小尺寸磨介，研磨效率高，比滾筒式高數(shù)倍至十幾倍；成品粒度小，平均粒徑可達(dá)23m以下；充填系數(shù)大（60%80%)，生產(chǎn)能力強(qiáng)，約為滾筒式的10倍；可封閉式作業(yè)，操作環(huán)境好。缺點(diǎn)：噪聲大，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求高。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),振動(dòng)磨結(jié)構(gòu),研磨容器與（電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的）能產(chǎn)生高頻振動(dòng)的偏心振子一起安裝在振動(dòng)機(jī)架上，機(jī)架的下方為減振器。,高頻振動(dòng)頻率范圍10001500Hz，振幅范圍320mm。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),振動(dòng)磨原理,振動(dòng)裝置使振動(dòng)磨筒體，從而使筒內(nèi)的球形或棒形研磨介質(zhì)作高頻振動(dòng)，這種磨介振動(dòng)產(chǎn)生的沖擊、摩擦和剪切作用力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)物料顆粒的超微粉碎，同時(shí)還能起到混合分散的作用。振動(dòng)磨內(nèi)研磨介質(zhì)對(duì)物料產(chǎn)生的粉碎作用力來自三個(gè)方面：高頻振動(dòng)、循環(huán)運(yùn)動(dòng)（公轉(zhuǎn)）和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)使得磨介之間和磨介與筒體內(nèi)壁之間產(chǎn)生劇烈的沖擊、摩擦和剪切等作用力，從而在短時(shí)間內(nèi)將物料顆粒研磨成細(xì)小的超微粒子。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),(三)攪拌磨,攪拌磨從球磨機(jī)發(fā)展而來結(jié)構(gòu)原理磨介,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),結(jié)構(gòu),其主體由攪拌器、帶冷卻夾套的立桶和磨介等構(gòu)成。其外圍設(shè)備包括分離器和輸料泵等。攪拌軸一般為直徑較粗大的空心軸，目的在于縮小靠近軸心的無效研磨區(qū)。根據(jù)需要，沿軸向安裝若干分散器。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),分散器形式,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),磨介,攪拌磨常用球形磨介，所用磨介材料有玻璃珠、鋼珠、氧化鋁珠和氧化鉛珠（食品工業(yè)不宜使用）等，由于最初使用的是天然玻璃砂，故攪拌磨又經(jīng)常稱為砂磨機(jī)(sandmill)。研磨介質(zhì)粒徑要根據(jù)成品粒徑要求進(jìn)行選擇。成品粒徑一般與研磨介質(zhì)粒徑成正比。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),磨介,磨介粒徑必須大于漿料原始平均顆粒粒徑10倍。要求成品粒度15m和525m時(shí)，可分別選用粒度范圍在0.61.5mm和23mm之間的磨介。但應(yīng)注意，磨介過小反而會(huì)影響研磨效率。如果對(duì)成品粒徑要求不高時(shí)，使用較大的研磨介質(zhì)，可以縮短研磨時(shí)間并提高成品產(chǎn)量。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),原理,攪拌磨的超微粉碎原理是，在分散器高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，研磨介質(zhì)和液體漿料顆粒沖向容器內(nèi)壁，產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切、摩擦沖擊和擠壓等作用力（主要是剪切力）將漿料顆粒粉碎。攪拌磨能滿足成品粒子的超微化、均勻化要求，成品的平均粒度最小可達(dá)到數(shù)微米。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),攪拌磨從球磨機(jī)發(fā)展而來,攪拌磨是在球磨基礎(chǔ)上發(fā)展起來的設(shè)備。在球磨機(jī)內(nèi)，一定范圍內(nèi)磨介尺寸越小則成品粒度也越細(xì)。但磨介尺寸的減小有一定限度，當(dāng)磨介小到一定程度時(shí)，它與液體漿料的黏著力增大，這會(huì)使磨介與漿料的翻動(dòng)停止。在球磨機(jī)基礎(chǔ)上，增添攪拌機(jī)構(gòu)，使磨介與物料產(chǎn)生翻動(dòng)，這便是攪拌磨主要特征。攪拌磨的筒體（容器）不轉(zhuǎn)動(dòng)，既可用于濕法粉碎也可用于干法粉碎，但多用在濕法超微粉碎。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),二、氣流粉碎技術(shù),原理特點(diǎn)氣流式粉碎機(jī)別名：流體能量磨(流能磨)或射流磨。形式：環(huán)形噴射式、圓盤式、對(duì)噴（沖）式、超音速式等。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),對(duì)沖式氣流粉碎機(jī),構(gòu)成如右圖所示。主要工作部件有沖擊室、分級(jí)室、噴管、噴嘴等。工作過程,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),工作過程,兩噴嘴2和12同時(shí)向沖擊室10噴射高壓氣流。其中噴嘴2噴出的高壓氣流將料斗3中的物料逐漸吸入，送入噴管1，物料在此得到加速。加速后的物料一進(jìn)入沖擊室10，便受到噴嘴12噴射來的高速氣流阻止，物料尤如沖擊在粉碎板上而破碎。粉碎后轉(zhuǎn)而隨氣流經(jīng)上導(dǎo)管4進(jìn)入分級(jí)室5后作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在分級(jí)室5中，因離心力的作用而分級(jí)，細(xì)粉粒所受離心力較小，處于中央而從排出口6被排出機(jī)外；粗粉粒較大，沿分級(jí)室5周壁運(yùn)行至下導(dǎo)管9入口處，并經(jīng)下導(dǎo)管9送至噴嘴12前，被噴嘴的高速氣流送至噴管11中加速后進(jìn)入沖擊室10，與對(duì)面新輸入的物粒相互碰撞、摩擦而再次粉碎，如此循環(huán)達(dá)到粉碎目的。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),超音速氣流噴射式粉碎機(jī),結(jié)構(gòu)原理如右圖。實(shí)物設(shè)備工作過程,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),工作過程,物料經(jīng)料斗2入機(jī)后，先與壓縮空氣混合形成氣固混合流，之后以超音速由噴嘴噴入粉碎室5，使物料在粉碎室5內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的對(duì)沖沖擊、碰撞、摩擦等作用而被粉碎。其粒度可達(dá)1m的超微粉碎機(jī)內(nèi)設(shè)有粒度分級(jí)機(jī)構(gòu)，微粒排出后，粗粒返回粉碎室內(nèi)繼續(xù)粉碎。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),圓盤式氣流粉碎機(jī),粉碎室呈扁平圓形，沿著它的因壁等距離地設(shè)置若干個(gè)噴嘴。,噴嘴形成的射流與圓周切向成45將粉碎室分成靠周邊的粉碎區(qū)相中間的分級(jí)區(qū)。,由于各層射流的速率不一樣，使夾帶的物料顆粒間產(chǎn)生沖擊、碰撞和研磨，達(dá)到粉碎的目的。,不同粒度的顆粒在旋轉(zhuǎn)氣流中的受到的離心力大小不同，粒度大的粗顆粒受到的離心大，被甩向外圍重新進(jìn)行粉碎，符合要求的細(xì)顆粒則隨氣流自圓盤中部向下方排出，而射流則從上方排出。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),工作過程,粉碎室呈扁平圓形，沿著它的因壁等距離地設(shè)置若干個(gè)噴嘴。噴嘴形成的射流與圓周切向成45將粉碎室分成靠周邊的粉碎區(qū)相中間的分級(jí)區(qū)。由于各層射流的速率不一樣，使夾帶的物料顆粒間產(chǎn)生沖擊、碰撞和研磨，達(dá)到粉碎的目的。不同粒度的顆粒在旋轉(zhuǎn)氣流中的受到的離心力大小不同，粒度大的粗顆粒受到的離心大，被甩向外圍重新進(jìn)行粉碎，符合要求的細(xì)顆粒則隨氣流自圓盤中部向下方排出，而射流則從上方排出。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),1立式環(huán)形噴射氣流粉碎機(jī),結(jié)構(gòu)如右圖所示。主要立式環(huán)形粉碎室、分級(jí)器和文丘里加料器等組成。工作過程(),農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),工作過程,從若干個(gè)噴嘴噴出的高速壓縮空氣氣流將喂入的物料加速并形成紊流狀，致使物料在粉碎室中相互高速?zèng)_撞、摩擦而達(dá)到粉碎。粉碎后的粉粒體隨氣流經(jīng)環(huán)形軌道上升，由于環(huán)形軌道的離心力作用，使粗粉?？肯蜍壍劳鈧?cè)運(yùn)動(dòng)，細(xì)粉粒則被擠往內(nèi)側(cè)?；剞D(zhuǎn)至分級(jí)器入口處時(shí)，由于內(nèi)吸氣流旋渦的作用，細(xì)粉粒被吸入分級(jí)器中分離而排出機(jī)外，粗粉粒則繼續(xù)沿環(huán)形軌道外側(cè)遠(yuǎn)離分級(jí)器入口處通過而被送回粉碎室中，再度與新輸入物料一起進(jìn)行粉碎。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),原理,使用空氣、過熱蒸汽或其它氣體通過噴嘴噴射作用成為高能氣流。高能氣流使物料顆粒在懸浮輸送狀態(tài)下相互之間發(fā)生劇烈的沖擊、碰撞和摩擦等作用，加上高速噴射氣流對(duì)顆粒的剪切沖擊作用，使物料得到充分研磨而成超微粒子。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),特點(diǎn),(1)粉碎比大，成品平均粒徑在5m以下，(2)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，磨損小且維修容易，但動(dòng)力消耗大；能量利用率只有2%左右,一般認(rèn)為要高出其它粉碎方法數(shù)倍。(3)粉碎設(shè)備有一定分級(jí)作用，粗顆粒由于受到離心力作用不會(huì)混到細(xì)顆粒成品中，有利于保證成品粒度的均勻性；,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),特點(diǎn),(4)壓縮空氣(或過熱蒸汽)膨脹時(shí)會(huì)產(chǎn)生制冷作用，吸收很多能量，造成較低的溫度，所以對(duì)熱敏性物料進(jìn)行超微粉碎較為合適；(5)易實(shí)現(xiàn)多單元聯(lián)合操作，例如可利用熱壓縮氣體同時(shí)進(jìn)行粉碎和干燥處理，在粉碎同時(shí)還能對(duì)兩種配合比例相差很遠(yuǎn)的物料進(jìn)行很好的混合操作。此外，在粉碎的同時(shí)可噴入所需的包囊溶液對(duì)粉碎顆粒進(jìn)行包囊處理；(6)易實(shí)現(xiàn)無菌操作，衛(wèi)生條件好。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),粉碎理論,粉碎物料的粒度與粒度分布物料力學(xué)特性粉碎力種類粉碎基本方式物料的粉碎過程粉碎過程的能量消耗粉碎能耗假說,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),粉碎能耗假說,裂縫假說任何顆?；蚨嗷蛏?或大或小地存在缺陷或裂縫,在受外力作用時(shí),由于應(yīng)力集中的原因,外力對(duì)顆粒所作的變形功聚集在這些缺陷或裂縫處,從而使裂縫擴(kuò)展,當(dāng)裂縫發(fā)展到一定程度時(shí)顆粒就發(fā)生破碎。體積假說物料粉碎所消耗的能量與顆粒的體積成正比。表面積假表面積假說認(rèn)為,粉碎能耗與粉碎后物料新增表面積成正比,或粉碎單位質(zhì)量物料的能耗(比能耗)與新增的比表面積成正,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),粉碎過程的能量消耗,粉碎過程輸入能量消耗在如下幾個(gè)方面。1)顆粒經(jīng)過粉碎,比表面積增大,將一部分輸入能量轉(zhuǎn)化為顆粒的表面能。2)顆粒在受力的作用包括拉(折、彎)、壓(擠)和剪切(磨、撕)等過程中的彈、塑性變形。如前所述,彈性變形的恢復(fù)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?塑性變形消耗的能量以顆粒內(nèi)部及表面結(jié)構(gòu)和形狀的變化表現(xiàn)出來。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),粉碎過程的能量消耗,3)顆粒、流體介質(zhì)和器壁自身及相互之間的摩擦,將輸入的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃炕蛟肼暋?)機(jī)械運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦,將輸入的能量轉(zhuǎn)變?yōu)槟p和發(fā)熱。5)電機(jī)的發(fā)熱,等等。表面能的需要是不可避免的。其他能耗可以其他能耗可以通過改善粉碎方式、工藝和設(shè)備等得到降低。,物料的粉碎過程,通常認(rèn)為物料受到不同粉碎力作用后,首先會(huì)產(chǎn)生變形或應(yīng)變,并以變形能形式積蓄于物料內(nèi)部。當(dāng)局部積蓄的變形能超過某臨界植時(shí),裂解就發(fā)生在脆弱的斷裂線上。粉碎至少需要兩方面能量:一是裂解發(fā)生前的變形能；二是裂解發(fā)生后出現(xiàn)新表而所需的表面能。,物料的粉碎過程,臨界狀態(tài)(未裂解)變形能隨顆粒體積減小而增大，因?yàn)榇箢w粒存在脆弱斷裂線和疵點(diǎn)可能性較大。大顆粒的臨界應(yīng)力小于小顆粒的，因而變形能也就較少。這就是為什么隨著粒度越小愈難粉碎的原因。粒度相同情況下，不同力學(xué)性質(zhì)的物料有不同的臨界變形能。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),物料的粉碎過程,物料受到應(yīng)力作用時(shí)，在彈性極限應(yīng)力以下則發(fā)生彈性變形；當(dāng)作用的應(yīng)力在彈性極限應(yīng)力以上時(shí)就會(huì)出現(xiàn)永久變形，直至應(yīng)力達(dá)到屈服應(yīng)力。在屈服應(yīng)力以上，物料開始流動(dòng)，經(jīng)歷塑變區(qū)域直至達(dá)到破壞應(yīng)力而斷裂。對(duì)于任何一個(gè)顆粒來說，都存在著一個(gè)臨界粉碎能量。但粉碎條件純粹是偶然的，許多顆粒受到的沖擊力不足以使其粉碎，而是在一些特別有力的猛然沖擊下才粉碎的。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),粉碎基本方式,根據(jù)施力種類與方式的不同，物料粉碎的基本方法包括壓碎、劈碎、折斷、磨碎和沖擊破碎等。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),粉碎基本方式,(1)壓碎物料置于兩個(gè)粉碎面之間，施加壓力后物料因壓應(yīng)力達(dá)到其抗壓強(qiáng)度極限而被粉碎。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),粉碎基本方式,(2)劈碎用一個(gè)平面和一個(gè)帶尖棱的工作表面擠壓物料時(shí)，物料沿壓力作用線的方向劈裂，這是由于劈裂平面上的拉應(yīng)力達(dá)到或超過物料拉伸強(qiáng)度極限。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),粉碎基本方式,(3)折斷被粉碎的物料相當(dāng)于承受集中載荷的兩支點(diǎn)或多支點(diǎn)梁，當(dāng)物料內(nèi)的彎曲應(yīng)力達(dá)到物料的彎曲強(qiáng)度極限時(shí)而被折斷。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),粉碎基本方式,(4)磨碎韌料與運(yùn)動(dòng)的表面之間受到一定的壓力和剪切力作用，當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到物料的剪切強(qiáng)度極限時(shí)。物料就被粉碎。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),粉碎基本方式,(5)沖擊破碎物料在瞬間受到外來的沖擊力而粉碎它對(duì)于粉碎脆性物料最有利。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),粉碎力的種類,物料粉碎時(shí)受到以下3種力作用擠壓力沖擊力剪切力(摩擦力)。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),物料的力學(xué)特性,1)強(qiáng)度:強(qiáng)度反映了物料彈性極限的大小。強(qiáng)度越大,物料越不容易被折斷、壓碎或剪碎。2)硬度:硬度反映了物料彈性模量的大小。硬度越高,物料抵抗塑性變形的能力越大,越不容易被磨碎或撕碎。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),物料的力學(xué)特性,3)韌性:韌性反映了物料吸收應(yīng)變能量、抵抗裂縫擴(kuò)展的能力。韌性越大,物料越能吸收應(yīng)變能量,越不容易發(fā)生應(yīng)力集中,越不容易斷裂或破裂。例如纖維性物質(zhì)難于粉碎就是因?yàn)槠漤g性大的緣故。4)脆性:脆性反映了物料塑變區(qū)域的長(zhǎng)短。脆性大,塑變區(qū)域短,在破壞前吸收的能量小,亦即容易被擊碎或撞碎。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),物料的力學(xué)特性,對(duì)于具體物料來講,上述4種特性之間有著內(nèi)在的關(guān)系。強(qiáng)度越大、硬度越高、韌性越大、脆性越小的物料,其破壞所需的變形能就越大。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),粉碎物料的粒度與粒度分布,粒度物料的大小稱為粒度，它是粉碎程度的代表性尺寸（球形體-直徑，非球形體-當(dāng)量粒徑）。球形度定義為同體積球體表面積與顆粒實(shí)際表面積的比值。表示顆粒形狀偏離球形的程度，用符號(hào)表示。,同體積球體表面積,顆粒實(shí)際表面積,上式說明，球形度值越小，則比表面積越大。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),粉碎物料的粒度與粒度分布,一些物料的球形度和值范圍,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),粉碎物料的粒度與粒度分布,粒度分布對(duì)應(yīng)于的一定粒度顆粒料物理量比例(%)關(guān)系。測(cè)定得到，用數(shù)表、柱圖、曲線、函數(shù)式表示。常見粒度分布有積累分布和頻度分布兩大類。1.積累分布2.頻率分布)3.頻率分布與積累分布的關(guān)系常見粒度分布函數(shù),農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),常見粒度分布函數(shù),測(cè)得的粒度分布數(shù)據(jù)，經(jīng)過整理,可以(由直方圖處理而成)曲線形式表示(實(shí)驗(yàn)曲線),再經(jīng)過擬合,可以得到表達(dá)曲線的函數(shù)-粒度分布函數(shù)。因計(jì)量基準(zhǔn)（如，數(shù)量，體積）不同，會(huì)有不同形式。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),常見粒度分布函數(shù),1.對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)2.平方根正態(tài)分布函數(shù)3.羅森拉姆勒4.粒度分布中的重要指標(biāo),農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),1.對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù),（2-6）,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎技術(shù),2.平方根正態(tài)分布函數(shù),（2-7）,形式與對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)相似，唯以代替lgd而已。,農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)進(jìn)展第1章第1節(jié).超微粉碎