冷磨又称低温研磨,是一种利用极低温度将材料还原成细小颗粒的工艺。
这种方法对生物样品、药品和某些食品等对热敏感的材料特别有效。
通过使用温度低至 -196°C 的液氮,低温研磨可确保材料在研磨过程中保持稳定,并保留其原有特性。
这种技术克服了传统研磨所面临的挑战,如发热、氧化和材料降解。
6 个要点说明
1.冷却和脆化
工艺流程:首先使用液氮将材料冷却到远低于环境冰点的温度。
机理:冷却过程会使材料脆化,使其更脆,更容易研磨成细颗粒。
优点:在低温下,材料的分子结构收缩,弹性降低,脆性增加。
这就使其更容易分解成更小的颗粒,而不会产生明显的热量或机械应力。
这种方法尤其适用于对热敏感的材料,如挥发性物质、维生素和生物样本。
低温可防止这些敏感成分降解。
2.研磨操作
步骤:材料充分冷却后,就可以进行研磨。
研磨可使用各种设备进行,如低温喂料机或冷冻磨,这些设备专为低温操作而设计。
优点:在低温条件下进行研磨,颗粒更细,香精和其他成分的分散更均匀。
这是因为材料在低温下会变脆,从而使研磨更容易、更高效。
克服的挑战:传统研磨经常面临发热、物料结块和氧化等问题。
低温研磨通过在整个过程中保持低温来解决这些问题,从而避免了这些问题的出现。
3.能源效率
能源使用:磨削是一种能源密集型工艺,只有约 1%的能量实际用于磨削,其余 99% 的能量以热量形式散失。
低温研磨可保持低温,减少研磨过程中产生的热量,从而减少能量损失。
热量管理:通过使用液氮,可吸收研磨过程中产生的热量,防止材料升温和降解。
这可确保材料保持原有的特性和质量。
4.应用领域
食品加工:低温研磨广泛应用于食品工业,用于加工对高温敏感的材料,如奶酪、干果和油性香料。
它能确保这些材料被研磨成细小的颗粒,而不会失去其风味或营养价值。
制药:在制药行业,低温研磨用于减小药物和其他材料的粒度。
这种方法尤其适用于不稳定的化合物,如维生素和挥发性物质,这些物质在较高温度下会发生降解。
制造和回收:低温研磨还可用于制造工艺,如粉碎炭黑,以及回收利用,它有助于在不引起热降解的情况下粉碎成分废料。
5.设备和设置
低温进料器:这是一种专用设备,用于在低温下冷却和研磨材料。
它们配有处理液氮的装置,并在研磨过程中保持所需的温度。
冷冻粉碎机:这是另一种用于低温研磨的设备。
它们使用电磁铁来回移动研磨介质,有效地将冷却材料研磨成细小颗粒。
维护:用于低温研磨的设备需要定期维护,以确保最佳性能。
这包括清洁和更换可能受低温和研磨过程影响的部件。
6.质量和一致性
粒度分布:低温研磨的主要优势之一是能够获得更均匀的粒度分布。
这对于粒度会影响最终产品质量的应用(如制药和食品加工)来说至关重要。
保持特性:通过在整个研磨过程中保持低温,低温研磨可确保材料保持其原有特性,如风味、营养价值和功效。
这对于在热和机械应力作用下会降解的敏感材料尤为重要。
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