분쇄기의 종류와 특성 (123)

정의

고체 입자에 힘을 가해 잘게 부수거나 잘라내어 작은 입자로 만드는 입도 감소 공정

 

 

목적

 1. 조직의 파괴 → 유용성분의 추출 향상

 2. 건조, 추출, 용해, 증자 등의 처리 시간 단축

 3. 혼합 용이

 4. 분체의 색상 개선

 5. 일정한 입자 형태 → 이용가치 상승, 제품 품질 향상

 6. 표면적의 증가 → 화학 반응 시 효소 작용 용이, 열전달 물질 이동 촉진

 

분쇄에 따른 식품의 영향

1. 표면적 증가에 따른 산화작용, 효소작용, 미생물증식에 의한 변질가능성 초래

    → 수분함량이 높은 분말은 냉장, 냉동, 가열 처리 병행

2. 분쇄 중 마찰열 발생으로 열에 약한 성분과 향미성분의 손실

 

 

입자 크기에 따른 분류

 1. 조분쇄

 2. 중분쇄

 3. 미분쇄

 4. 초미분쇄 (1 ㎛ 이하)

 

 

분쇄에 이용되는 힘

 1. 압축력(compressive force)

 2. 충격력(impact force)

 3. 전단력(shear force)

 4. 절단력(cutting force)

 

 

분쇄방법에 따른 분류

 1. 건식분쇄

  1) 특징

    ① 물이나 액체를 사용하지 않고 분쇄

    ② 습식 분쇄에 비해 입자 크기의 균일성이 낮고 많은 가공시간이 소요

  2) 종류

    ① 기류식 분쇄

        - 공기에 의해 제품이 기류를 형성하면서 충격에 의해 분쇄하는 방식

        - 분쇄시간, 분쇄속도 조절 등으로 입도 조절이 가능

        - 종류 : air jet mill

                    - venturi nozzle을 통해 초음속으로 가속된 air의 충돌, 마찰에 의한 분쇄

                    - 발열이 없고 초미분쇄 가능

                 

    ② 기계식 분쇄

        - 회전하는 설비와 제품이 충돌하여 제품이 분쇄되는 방식

        - 종류 : 동결분쇄기

                     -초저온 상태에서 자기장 유도 코일 방식으로 분쇄하는 장비로 열에 민감한 제품에 사용

                   rotary mill

                   hammer mill

                   extruder mill

                   유압식 파쇄기

 

 2. 습식분쇄

  1) 특징

      ① 제품의 손실을 줄이면서 분쇄하는 경우, 분진을 많이 발생시키는 제품, 발화 가능성이 있는 제품 등에 사용

      ② 전분제조, 고구마 마쇄, 향신료 분쇄에 사용

  2) 종류

      ① ring mill

        - 습식 분쇄에서 가장 많이 사용되는 장비

        - 회전축, impellar, ceramic bead, basket, 고속교반기로 구성

        - 내부에 충진되어 있는 bead와 충돌하면서 분쇄된 후 screen을 통해 입도 조정

        - 고속 교반, 분산작업이 동시에 진행

      ② rotate mill

        - nano size의 입자화 가능

      ③ batch mill

 

분쇄 원리에 따른 분류

 1. 충격형 분쇄기

  1) hammer mill(impact mill)

     ① 원리

       - 고속 회전하는 rotor에 부착된 여러개의 hammer에 의한 강한 충격력으로 분쇄

       - screen을 통과할 수 있는 입자가 될 때까지 chamber 내에서 계속 분쇄

     ② 특징

       - 범용형 다목적 분쇄기 (mohs경도 1~5)

       - 대용량의 분쇄처리 능력

     ③ 용도

       - 결정형 고체, 섬유상 원료, 설탕, 식염, 마른 채소류, 곡류, 옥수수전분

   2) ball mill

     ① 원리

       - 내마모성의 ball과 제품을 충진한 drum의 회전으로 ball의 낙하 충격력과 ball과 원통벽과의 마찰력에 의해 분쇄

       - ball의 재질 : alumina, silica, steel, zirconia

     ② 특징

       - 고운 가루를 얻는데 사용

       - batch type과 연속공정이 가능

       - 건식, 습식분쇄 가능

       - drum내 ball의 충진량은 30~50%가 적당

       - 분쇄와 혼합이 동시에 가능

     ③ 용도

       - 곡류, 향신료

   3) pin mill

     ① 원리

       - 고속 회전하는 rotor에 2~3열의 방사상으로 부착된 pin과 stator의 충격력에 의해 분쇄

       - rotor와 stator의 중심부에 공급된 원료가 공기의 흐름과 함께 확산되며 분쇄

       - screen으로 분쇄 정도 조절

     ② 특징

       - 섬유질 원료도 분쇄 가능

       - screen 교체로 조분쇄, 미분쇄 가능

     ③ 용도 : 건식분쇄(설탕, 전분, 곡류, 콩), 습식 분쇄(콩, 감자, 고구마의 2차 분쇄)

 2. 압축형 분쇄기

   1) roll mill

     ① 원리

       - 시계방향과 반시계방향으로 회전하는 두개의 roll이 회전하면서 압력과 전단력으로 분쇄

     ② 특징

       - 고른 크기, 간단한 설비, 큰 분쇄능력

       - mohs경도 8.5까지 분쇄

       - 유분이나 수분이 포함된 원료도 분쇄 가능

       - 분진 발생이 적다

     ③ 용도

       - 쌀가루, 밀, 옥수수, 콩, 커피

 3. 전단형 분쇄기

   1) disk mill

     ① 원리

       - 회전하는 disk와 고정된 두 개의 disk사이에서 마찰력, 전단력으로 분쇄

       - disk간격으로 입도 조절

     ② 특징

       - 분진과 분쇄 소음이 적다

       - 건식 분쇄

     ③ 용도

       - 1차 분쇄물을 미분쇄 시 사용

       - 곡류의 분말제품, 섬유질의 미분쇄, 옥수수/쌀

 4. 절단형 분쇄기

   1) cutting mill

      ① 원리

        - 연속적으로 자르거나 베어내는 절단력과 전달력을 이용한 분쇄

      ② 특징/용도

        - 거칠거나 섬유질의 원료를 분쇄하는데 사용

 5. 기타

   1) 맷돌, 절구 : 두부, 곡분, 메밀묵 원료 분쇄

   2) chopper : 마쇄에 의한 고기를 가는 기계