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黑木耳液流超高压超微粉碎的试验
作者:管理员    发布于:2016-07-09 10:51:03    文字:【】【】【

  由式(3)可知,液流速度与动力粘度成反比。黑木耳的成分中含有大量胶质及可溶性物质,液流的粘度随着物料浓度的增加而增大。从液流被加速的角度看,物料浓度的增加不利于超微粉碎;但从物料颗粒间互相碰撞破碎机率看,物料浓度的增加使颗粒间相互碰撞机会增多,有利于超微粉碎。因此,耐磨锤头应确定适宜的物料浓度,在增加物料颗粒碰撞机会的前提下,使液流粘度不影响速度。

  3超微粉碎试验结果与分析采用三因素二次回归正交旋转组合设计安排试验,选择影响野生黑木耳超微粉碎的3个因素分别为液流压强(P)、粉碎次数(n)和物料动力粘度(y)。超微粉碎效果评价指标为粉体的比表面积,即单位质量粉体所具有的表面积。

  31超微粉碎工艺参数的确定根据单因素试验结果,超微粉碎黑木耳时的适宜液流压强范围为70 ~l50MPa,粉碎次数为1 4次,液流动力粘度为70200mmPa.s.根据二次回归正交旋转组合设计要求,因素水平编码如表1.表1因素水平编码表编码值Coding 32试验结果及分析按照三因素二次回归正交旋转组合试验设计进行23次试验,得到试验因素不同组合条件下试验指标。按照统计分析计算方法,删除不显著因子,得试验指标与试验因素间关系在编码空间的回归方程为:321压强和粉碎次数对超微粉碎的影响为了分析压强和粉碎次数对超微粉碎的影响,对超微粉碎后的物料比表面积及其影响规律进行双因素分析。在式(4)中,取x3=0(即y=150mmPas),得压强(x和粉碎次数(x2)与黑木耳超微粉碎后比表面积的关系为:从可见,粉体的颗粒比表面积随着压强和粉碎次数的增加在一定范围内增加,但当压强加大到130MPa以上和粉碎次数超过3次时,粉体颗粒比表面积开始下降,超微粉碎效率下降。

  3.2.2压强和动力粘度对超微粉碎的影响在式(4)(即n=3次),得压强(x和动力粘度⑷与黑木耳超微粉碎后颗粒比表面积的关系为:从可见,在压强小于120MPa和动力粘度低于160mmPa-s时,粉体的颗粒比表面积在增大;而当压强大于120MPa和动力粘度大于160mmPa-s时,粉体的颗粒比表面积反而下降,不利于超微粉碎。这是因为动力粘度的增加不利于液流加速,物料的动力粘度即物料浓度的增加对液流加速的影响效果大于因物料浓度的增加而使物料颗粒间相互碰撞几率增大的效果。因此,应以对液流速度不产生显著影响来确定物料的浓度。3.2.3粉碎次数和动力粘度对超微粉碎的影响在式(3)中,取=0(即P=110MPa),得粉碎次数(x2)和动力粘度私)与黑木耳超微粉碎后颗粒比表面积的关系为:粉碎次数和动力粘度对超微粉碎效果的影响结果如。

  从可见,当粉碎次数小于3次和动力粘度小于时,粉体的颗粒比表面积增加,而当粉碎次数大于3次和动力粘度大于140时,粉体的颗粒比表面积呈减小趋势。这是因为当粉碎次数大于3次时,被粉碎物料虽然在被粉碎的瞬间颗粒粒径减小,但颗粒粒径的减小反而使颗粒间各种力如液桥力、范德华力增加,造成颗粒之间产生后团聚,因此检测出来的结果是颗粒比表面积在下降。

  4粉碎工艺参数的优化将式(4)编码值转变为试验因子,得试验指标与因子关系的回归方程为:对回归方程(8)进行解析优化计算,在因子的变化区间内,得因子的优化组合为:P=127,n=3,y=145.将解得的优化参数代入回归式(8)中,得到黑木耳超微粉碎的大比表面积为1864m2,kg-1.以求得的优参数组合作为工艺参数进行超微粉碎实验,得到物料颗粒的平均比表面积为1797m2,kg-1,与理论计算值相符。

  采用激光粒度仪对粉碎后的物料进行粒径测定,平均粒径小于5ym,达到了超微粉碎的要求。

  5结论与讨论物料粉碎后颗粒的比表面积随着液流压强和粉碎次数的增加在一定范围内增加。但当压强达到130MPa以上和粉碎次数超过3次时,粉体颗粒比表面积下降,超微粉碎效率下降。产生此种现象的原因从理论上分析是因为随着压强的增加,粉碎后物料颗粒间的后团聚作用力加强,造成检测结果是物料颗粒粒径不再减小;而粉碎次数的增加在物料粒径达到一定范围时,其本身的裂纹和缺陷消失,粒径进一步减小困难,因此粉碎效率下降。在压强小于120MPa和液流动力粘度低于160mmPa-s时,粉体颗粒比表面积随压强和粘度的增加而增大;当压强大于120MPa和动力粘度大于160mmPa-s时,粉体颗粒比表面积下降,不利于超微粉碎。液流动力粘度的增加即物料浓度的增加在一定范围内增加了物料颗粒间的冲击几率,使得超微粉碎后物料的粒径减小;但是当液流粘度增加到一定值后,液流速度受到影响,从而导致物料颗粒间的冲击力下降,不利于物料颗粒破碎,因此不利于超微粉碎。当粉碎次数大于3次和动力粘度大于时,粉体的颗粒比表面积呈减小趋势。其原因是当粉碎次数大于3次,并且液流粘度较高时,被粉碎物料颗粒之间产生较强的后团聚现象,导致检测结果为粉体比表面积下降,粉碎效率降低。为了得到高的超微粉碎效率和较小的粉体颗粒粒径,粉碎工艺参数应在各自的适宜范围内进行优化组合。通过试验结果的优化计算得知,为得到大比表面积,黑木耳液流超高压超微粉碎的优化工艺参数为压强P=127MPa,粉碎次数n=3次,物料粘度U=145mmPa-s,此时超微粉的比表面积可达1797m-kg-1.

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