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氧化锆球用于枸杞子渣的湿法超微粉碎工艺

来源:|作者:金瑞 |发布时间:2021-04-01 |次浏览
枸杞子渣的湿法超微粉碎工艺参数为:球料比为5(g/g),枸杞子渣浆液浓度为40%,搅拌器转速为800r/min,球磨介质为Φ10mm氧化锆球,在最佳工艺条件下颗粒d50为18.2µm,球磨机湿法粉碎效果
以新疆枸杞子渣为原料,通过响应面分析法探讨球料比、枸杞子渣浆液浓度以及搅拌器转速对枸杞子渣颗粒粒度(d50)的影响,比较了球磨机湿法粉碎和气流干法粉碎枸杞子渣效果,优化得出枸杞子渣的湿法超微粉碎工艺参数为:球料比为5(g/g),枸杞子渣浆液浓度为40%,搅拌器转速为800r/min,球磨介质为Φ10mm氧化锆球,在最佳工艺条件下颗粒d50为18.2µm,球磨机湿法粉碎效果大大优于气流干法粉碎。

枸杞子榨油所留下的枸杞子渣含有大量的蛋白质、多糖和不饱和脂肪酸,具有很高的营养价值。但由于枸杞子渣中含有一定量脂肪,在空气中易氧化形成不良气味难以保存。在常规的机械粉碎和气流式超微粉碎过程中存在温度的升高,会对枸杞子渣中的营养成分如蛋白质、不饱和脂肪酸等造成破坏,因此必须寻找一种合适的粉碎方法来应用于枸杞子渣的超微粉碎。球磨机自1893年出现以来就一直广泛应用于矿业、冶金、建材、化工及电力等行业的原料粉碎,但在食品工业中的应用还未见报道。球磨机超微粉碎有干法和湿法两种粉碎方法,干法粉碎过程中有温度的升高,会对枸杞子渣中的营养成分造成破坏。本研究采用湿法超微粉碎,比较球磨机湿法粉碎和气流干法粉碎枸杞子渣效果,优化枸杞子渣的球磨机湿法超微粉碎工艺参数。
1 材料与方法
1.1 原料枸杞子渣:
1.2 主要仪器
DJ-04粉碎机:SX-8搅拌球磨机:LS-POP激光粒度分析仪:QYF-150流化床气流式粉碎机
1.3 试验方法:
1.3.1 枸杞子渣的粗粉碎
称取一定量枸杞子渣,通过机械将其粗粉碎。1.3.2 枸杞子渣气流超微粉碎采用流化床气流式超微粉碎对粗粉碎后的枸杞子渣进行超微粉碎,操作参数:空气耗量3m3/min,工作压力:0.75MPa,装机功率40kW。粉碎后的枸杞子渣配成35%的浆液进行粒度测定,方法同1.3.4。
1.3.3 球磨过程参数筛选
影响球磨机超微粉碎效果的主要因素有球料比、搅拌器转速、枸杞子渣浆液浓度和粉碎介质。因此本研究以上述3个因素作为试验因素,固定球磨介质为Φ10mm氧化锆球,在单因素试验的基础上,通过响应面分析优化最佳工艺参数,以粉碎后的颗粒粒度d50作为超微粉碎评价效果。
1.3.4 粒度测定
将粉碎好的枸杞子渣浆液3mL放入静态样品池中,采用氦-氖激光(功率:2.0mW,波长:0.6328μm)在常温条件下进行颗粒粒度测定。
2 结果与分析
2.1 球磨机湿法超微粉碎枸杞子渣工艺参数优化
利用响应面分析法[1]优化枸杞子渣超微粉碎工艺参数。在单因素预试验基础上,用SAS软件系统进行响应面分析,设计一个三因素五水平的回归方程来拟合因素和指标(响应值)之间的函数关系。选择球料比(X1)、枸杞子渣浆液浓度(X2)和搅拌器转速(X3)作为因素,以粉碎后的颗粒粒度d50作为响应值对球磨机湿法超微粉碎工艺进行优化。


从表3看出:方程的相关系数R2值达到了0.8838,表明方程的自变量和因变量之间的回归效果显著,可用于对试验进行分析。二次项中球料比、枸杞子渣浆液浓度和搅拌器转速对颗粒的d50影响效果极为显著(p<0.05)。由图1可得出最佳超微粉碎工艺条件为:球料比5,枸杞子渣浆液浓度40%,搅拌器转速800r/min。在此最佳工艺条件下颗粒d50为18.2µm


2.2 球磨机湿法粉碎和气流干法粉碎的比较
表3 不同粉碎方法对枸杞子渣粒度d50的影响
不同粉碎方法对枸杞子渣粒度d50的影响
渣颗粒的粒度,粒度d50由331µm降低到18.2µm。这主要是在气流式粉碎过程中,由于枸杞子渣中含油量相对较高,物料韧性较大,颗粒之间有效碰撞大大减少,所以颗粒粒度较大。而球磨机湿法粉碎是通过球磨介质和物料之间的碰撞粉碎颗粒,颗粒和球磨介质之间的有效碰撞大大增加,因此颗粒粒度小。
3 结论
通过研究球料比、枸杞子渣浆液浓度、搅拌器转速对枸杞子渣粒度的影响,得出如下结论:
3.1 最佳的球磨工艺条件为:球料比5,枸杞子渣浆液浓度40%,搅拌器转速800r/min,球磨介质Φ10mm氧化锆球,在此最佳工艺条件下颗粒d50为18.2µm。
3.2 球磨机湿法粉碎枸杞子渣效果优于气流干法粉碎,可以大大降低颗粒粒度。