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食品分析--前处理粉碎设备及配件的选择

北京飞驰科学仪器有限公司  2018-03-11  点击341次

食品是我们的生活必需品,食品安全是关系到老百姓生活健康最基本的问题。近年来我国食品安全问题频发,三聚氰胺、瘦肉精、镉大米、地沟油、苏丹红等一系列触目惊心的事件,对食品安全问题时时刻刻敲响着警钟;由于食品的生产销售地理面覆盖广,个体食品生产经营,小作坊生产经营行为在我国广泛存在。随着我国食品产业的迅猛发展,各类食品生产加工、经营企业越来越多,不法分子为了迎合消费者对食品外观、口感、方便性、保存时间等方面的喜好和需求,置国家法律于不顾,掺杂掺假,非法添加或滥用食品添加剂等犯罪行为屡禁不止。所以,对食品中的有害物质进行有效检测,是一项必不可少的工作;同时,对营养物质的检测也可以对健康饮食提供重要的指导。

由于食品存在的形式多种多样,有固体食品、液体食品、固液结合食品,而且不同的固体,有着不同的物理化学性质。对于同一种食品,也往往涉及多种物质。这使得对食品的检测前处理是一个非常复杂的工作,一个重要的处理要求就是:必须使食品充分的均质。对于目前的检测方法来讲,每一次检测所需要的样品量在克和毫克级,这就要求这一个小样能充分具有代表性,使检测的重现性高,力求检测结果准确。为了达到这个的结果,检测前需要选择适合的粉碎研磨设备,将食品粉碎到一个合适的比较小的粒径,以保证有效均质。

那么怎么选择粉碎研磨设备呢?

根据检测的目的,需要明确粉碎研磨过程不能过程不会对检测的结果带来影响。在这个前提下我们可以遵循以下几点。

1、 进样和出样尺寸

进样大小对于选择研磨仪是一个重要的标准,比如一整个玉米和单个玉米粒处理,选择的研磨仪是不一样的。一般小颗粒的样品可以直接放入研磨仪,但是对于大尺寸的样品,往往需要人为的先进行破碎处理,比如可以先切断,或用其他大进样尺寸研磨仪进行预处理。在国内的一些检测标准里面,通常会说到将样品进行均质,但均质没有一个固定的粒径标准,比如鱼粉、小麦、蔬菜的处理肯定会有不同的粒径分布。但是,这也并不是意味着研磨的越细越好,越细就表明需要更长的研磨时间,更高的研磨能量,长的操作过程,更繁琐的操作过程,可能会引起食品的质变,何况将花费更大的精力的物力。通过经验表明,分析检测常用的物质的粒径分布大约在20μm到2mm左右。根据最终的不同需要,如提取、过滤、吸附通常会受粒径的影响,而且随着检测技术的进步,对粒径也会提取新的要求。所以我们需要结合检测的需要,根据最终的粒径大小和进样大小,选择合适的研磨仪。

2、 粉碎研磨原理

根据样品的性质,只有采用合适的研磨原理才能使粒径达到检测的需要。有时候,一个研磨仪器没有办法完成研磨,还需要配合其他研磨仪器进行多步的处理。需要使研磨仪的粉碎研磨原理匹配到样品的破碎行为。所以,在选择研磨仪器的时候,需要充分的考虑到处理样品的性质。比如硬度、粘度、含水量、油脂含量等等,还要考虑到研磨过程产生的温度上升和能量上升是否会对样品的性质带来影响。根据物质的破碎不同,有不同的破碎原理的研磨仪可供选择。比如,行星式球磨机通过挤压力,摩擦力;高速旋转球磨机通过撞击力,剪切力。从样品来讲,硬性脆的样品可通过压力,撞击力和摩擦力;但对于纤维状的、高含水的、弹性的样品来讲,压力,摩擦力带来的效果可能没有剪切力好。

3、 进样和出样量

进样量和出样量根据研磨仪的类型不同而不同。同时具有进样口和出样口的开放式研磨仪可以做到连续的研磨,因而适合大批量的样品处理,如颚式破碎机,高速旋转研磨仪等。但是对于密闭腔室的研磨仪,如球磨机和臼式研磨仪就只能进行单批次的研磨。除了单次的进样量,还要考虑到连续的进样量,单次的进样量决定选用研磨腔室的容量大小,连续的进样量决定总共能完成的处理量。研磨处理的整个过程也会影响出样量,比如研磨仪器的准备,研磨的时间,两次研磨之间的清洁时间等等。

4、 配件和后续分析

研磨仪器往往具有不用的配件,不同的配件除了大小不同,材质上也有很大的区别。怎样选择配件才不会对结果产生错误的影响呢?那就是配件的选择不能引入新的杂质。

金属材质配件:不锈钢、普通钢、钛等

金属陶瓷配件:碳化钨、氧化锆、氧化铝等

天然材质配件:玛瑙

塑料配件:PTFE、PC、PP、PE

在选用这些配件时的标准。1、物质的硬度和脆性。研磨配件的硬度需要大于物质的硬度,以免对研磨配件造成严重的磨损。2、不同配件的研磨能量。如在球磨机中,碳化钨材质因为其高德密度能带来较高的能量,但也可能加剧样品的结块。3、杂质的影响。在研磨过程中,研磨配件的损耗产生的杂质可能会留在处理的样品中,这些杂质可能会对下一步的检测结果造成不好的影响。例如在做重金属检测时,最好利用氧化锆,碳化钨材质的研磨配件。

以上4点可以作为研磨仪器的选择标准,根据实际的检测需求进行灵活的选择。单从食品的性质和国家对食品的检测标准来讲,刀式研磨仪可以达到大部分食品的检测前处理粉碎需求。一是到时研磨仪的研磨原理与食品软性、含水、含油脂、含纤维等特点完全匹配,二是刀式研磨仪能将样品处理到检测所需要的尺寸,并实现均质。