超微粉碎技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用

1、超微粉碎技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用摘要：超微粉碎技術(shù)作為一種新型的食品加工方法，已受到普遍關(guān)注。本文對(duì)超微粉碎加工的基本原理及其技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了概述，同時(shí)重點(diǎn)介紹了超微粉碎技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用情況，其發(fā)展前景廣闊。關(guān)鍵字：超微粉碎 食品加工 應(yīng)用 超微粉碎是七十年代以后為適應(yīng)高新技術(shù)的發(fā)展需要而派生出的一種物料加工新技術(shù)。通俗的講就是將物料粉碎到10um 以下進(jìn)行研究和應(yīng)用。而一般的粉碎技術(shù)只能使物料粒徑達(dá)到 45um 左右，當(dāng)物料被加工到10um以下后，微粉體就具有巨大的比表面、空隙率和表面能，從而使物料具有高溶解性、高吸附性、高流動(dòng)性等多方面的活性和物理化學(xué)方面的新特性1。通過超微粉碎后的

2、材料已被世界譽(yù)為“21世紀(jì)新材料”，而這種新的物料加工方法將推動(dòng)我國食品科學(xué)的快速發(fā)展，從而給人類的生活帶來深遠(yuǎn)影響。在國外，美國、日本市售的果味涼茶、凍干水果粉、超低溫速凍龜鱉粉、海帶粉、花粉和胎盤粉等，多是采用超微粉碎技術(shù)加工而成2；而我國也于20世紀(jì)90年代將此技術(shù)應(yīng)用于花粉破壁，隨后一些口感好、營養(yǎng)配比合理、易消化吸收的功能性食品（如山楂粉、魔芋粉、香菇粉等）應(yīng)運(yùn)而生。1 技術(shù)簡介及原理1.1 定義及分類超微粉碎一般是指將3mm以上的物料顆粒粉碎至10m25m3以下的過程。物料粉碎是用物理的方法克服物料內(nèi)部的結(jié)合力使其達(dá)到一定粒度的過程。目前，超微粉碎技術(shù)分化學(xué)法和機(jī)械法兩種。化學(xué)粉碎

3、法能夠制得微米級(jí)亞微米級(jí)甚至納米級(jí)的粉體，但產(chǎn)量低，加工成本高，應(yīng)用范圍窄。機(jī)械粉碎法產(chǎn)量大，成本低，是制備超微粒粉體的主要手段?，F(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中大多用此法。根據(jù)粉碎過程中顆粒的機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式及受力情況，機(jī)械粉碎法可分為沖擊粉碎氣流粉碎和媒體攪拌粉碎等3種方法。1.2 加工設(shè)備超微粒粉碎設(shè)備按其作用原理可分為氣流式和機(jī)械式兩大類，氣流式粉碎設(shè)備是利用轉(zhuǎn)子線速度所產(chǎn)生的超高速氣流，將產(chǎn)品加速到超高速氣流中，轉(zhuǎn)子上設(shè)置若干交錯(cuò)排列的，能產(chǎn)生變速渦流的小室，形成高頻振動(dòng)，使產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)方向和速度瞬間產(chǎn)生劇烈變化。促使產(chǎn)品顆粒間急促撞擊、摩擦，從而達(dá)到粉碎的目的。與普通機(jī)械式超微粉碎相比，氣流粉碎可將產(chǎn)品粉

4、碎得很細(xì)，粒度分布范圍很窄，即粒度更均勻。又因?yàn)闅怏w在噴嘴處膨脹可降溫，粉碎過程不產(chǎn)生熱量，所以粉碎溫升很低。這一特性對(duì)于低熔點(diǎn)和熱敏性物料的超微粉碎特別重要，其缺點(diǎn)是能耗大，一般認(rèn)為要高出其他粉碎方法數(shù)倍。機(jī)械法超微粉碎可分為干法粉碎和濕法粉碎，根據(jù)粉碎過程中產(chǎn)生粉碎力的原理不同，干法粉碎有氣流式、高頻振動(dòng)式、旋轉(zhuǎn)球(棒)磨式、錘擊式和自磨式等幾種形式；濕法粉碎主要是膠體磨和均質(zhì)機(jī)4。見表1。表1 超微粉碎分類2 食品工業(yè)中應(yīng)用超微粉碎技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)2.1速度快,可低溫粉碎超微粉碎技術(shù)采用超音速氣流粉碎、冷漿粉碎等方法,在粉碎過程不會(huì)產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象,甚至可在低溫狀態(tài)下進(jìn)行,粉碎瞬時(shí)即可完成,因

5、而能最大限度地保留粉體的生物活性成分,有利于制成所需的高質(zhì)量產(chǎn)品5.2.2粒徑細(xì),分布均勻由于采用了氣流超音速粉碎,使得原料外力的分布非常均勻.分級(jí)系統(tǒng)的設(shè)置既嚴(yán)格限制了大顆粒,又避免了過碎,能得到粒徑分布均勻的超細(xì)粉,很大程度上增加了微粉的比表面積,使吸附性、溶解性等亦相應(yīng)增大6.2.3節(jié)省原料,提高利用率物體經(jīng)超微粉碎后的超微粉一般可直接用于制劑生產(chǎn),而用常規(guī)粉碎方法得到的粉碎產(chǎn)品,仍需一些中間環(huán)節(jié)才能達(dá)到直接用于生產(chǎn)的要求,這樣很可能造成原料的浪費(fèi).因此,超微粉碎技術(shù)非常適合珍稀原料的粉碎7.2.4減少污染超微粉碎是在封閉系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的,既避免了微粉污染周圍環(huán)境,又可防止空氣中的灰塵污染.

6、3 超微粉碎技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用3.1 軟飲料加工目前,利用氣流微粉碎技術(shù)已開發(fā)出的軟飲料有粉茶、豆類固體飲料和超微骨粉配制的富鈣飲料等.茶文化在中國有著悠久的歷史,傳統(tǒng)的飲茶是用開水沖泡茶葉,人體并沒有大量吸收茶的營養(yǎng)成分,大部分蛋白質(zhì)、碳水化合物及部分礦物質(zhì)、維生素等都存留于茶渣中.若將茶葉在常溫、干燥狀態(tài)下制成茶粉(粒徑<5m),可提高人體對(duì)其營養(yǎng)成分的吸收率.將茶粉添加到其他食品中,還可開發(fā)出新的茶制品.植物蛋白飲料是以富含蛋白質(zhì)的植物種子和果核為原料,經(jīng)浸泡、磨漿、均質(zhì)等操作制成的乳狀制品.磨漿時(shí),可用膠磨機(jī)磨至粒徑58m,再均質(zhì)至12m.在這樣的粒度下,蛋白質(zhì)的固體顆粒和脂

7、肪顆粒變小,從而防止了蛋白質(zhì)下沉和脂肪上浮.3.2 果蔬加工蔬菜在低溫下磨成微膏粉,既保存了營養(yǎng)成分,其纖維質(zhì)也因微細(xì)化而使口感更佳.如人們一般將其視為廢物的柿樹葉富含蘆丁、膽堿、黃酮甙、胡蘿卜素、多糖、氨基酸、維生素C及多種微量元素,若經(jīng)超微粉碎加工制成柿樹葉精粉,可作為食品添加劑制成面條、面包等各類柿樹葉保健食品,也可以制成柿樹葉保健茶.成人每日飲用柿樹葉茶6g,可獲取維生素C200 mg14,具有明顯的阻斷亞硝胺致癌物生成的作用.另外,柿葉茶不含咖啡堿,風(fēng)味獨(dú)特,清香自然.可見,開發(fā)柿樹葉產(chǎn)品,可變廢為寶,前景廣闊.利用超微粉碎技術(shù)對(duì)植物進(jìn)行深加工的產(chǎn)品種類繁多,如枇杷葉粉、紅薯葉粉、桑

8、葉粉、銀杏葉粉、豆類蛋白粉、茉莉花粉、月季花粉、甘草粉、脫水蔬菜粉、辣椒粉等.3.3 糧油加工將超微粉碎的麥麩粉、大豆微粉等添加到面粉中,可制成高纖維或高蛋白面粉.稻米、小麥等糧食類加工成超微米粉,由于粒度細(xì)小,表面態(tài)淀粉受到活化,將其填充或混配制成的食品具有易于熟化、風(fēng)味和口感好的優(yōu)良性能.大豆經(jīng)超微粉碎后加工成豆奶粉,可以脫去腥味.綠豆、紅豆等豆類也可經(jīng)超微粉碎后制成高質(zhì)量的豆沙、豆奶等產(chǎn)品. 133.4 水產(chǎn)品加工螺旋藻、珍珠、龜鱉、鯊魚等軟骨超微粉具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn).如珍珠粉的傳統(tǒng)加工是經(jīng)過十幾個(gè)小時(shí)的球磨使顆粒度達(dá)幾百目,而若在-67左右的低溫和嚴(yán)格的凈化氣流條件下瞬時(shí)粉碎珍珠,可以得到

9、平均粒徑為10m以下的超微珍珠粉.與傳統(tǒng)加工相比,此法充分保留了珍珠的有效成分,鈣含量高達(dá)42%,可作為藥膳或食品添加劑制成補(bǔ)鈣營養(yǎng)品.3.5 功能性食品加工當(dāng)今,藥食同源、食療重于藥療的思想已普遍為人們接受.對(duì)于功能性食品的生產(chǎn),超微粉碎技術(shù)主要在基料(如膳食纖維、脂肪替代品等)的制備中起作用.超微粉體可提高功能物質(zhì)的生物利用率,降低基料在食品中的用量,微粒子在人體內(nèi)的緩釋作用可使功效性延長.在研制開發(fā)固體蜂蜜的工藝中,用膠體磨將配料進(jìn)行超微粉碎可增加產(chǎn)品的細(xì)膩度.另外,用超微細(xì)骨粉、海蝦粉補(bǔ)鈣,超微細(xì)海帶粉補(bǔ)碘,人體易吸收且簡便易行.3.6 香辛料，調(diào)味品加工11超微粉碎技術(shù)作為新型的食品

10、加工方法,可以使傳統(tǒng)工藝加工的香辛料、調(diào)味產(chǎn)品(主要指豆類發(fā)酵固態(tài)制品)更加優(yōu)質(zhì).香辛料、調(diào)味料在微?；螽a(chǎn)生的巨大孔隙率造成的集合孔腔可吸收并容納香氣,味道經(jīng)久不散,香氣和滋味更加濃郁.同時(shí),超微粉碎技術(shù)可以使傳統(tǒng)調(diào)味料細(xì)碎成粒度均一、分散性能好的優(yōu)良超微顆粒,流動(dòng)性、溶解速度和吸收率均有很大的增加,口感效果也得到十分明顯的改善,經(jīng)超微粉碎方法加工的香辛料、調(diào)味料的入味強(qiáng)度是傳統(tǒng)加工方法的數(shù)倍乃至十余倍.對(duì)于感官要求較高的產(chǎn)品來講,經(jīng)超微粉碎后的香辛料粒度極細(xì),可達(dá)300500目,肉眼根本無法觀察到顆粒的存在,杜絕了產(chǎn)品中黑點(diǎn)的產(chǎn)生,提高了產(chǎn)品的外觀質(zhì)量.同時(shí),超微粉碎技術(shù)的相應(yīng)設(shè)備兼?zhèn)浒?/p>

11、、乳化、固體乳化、改性等物理化學(xué)功能,為調(diào)味產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)造了現(xiàn)實(shí)前景.可以說,超微粉碎技術(shù)將會(huì)對(duì)中國傳統(tǒng)調(diào)味產(chǎn)品帶來革命性的變化.3.7 畜禽制品加工3.7.1 鮮骨粉(泥) 各種畜、禽鮮骨含有豐富的蛋白質(zhì)和磷脂質(zhì),能促進(jìn)兒童大腦神經(jīng)的發(fā)育,有健腦增智的功效,其中的骨膠原、軟骨素等有滋潤皮膚、延緩衰老的作用.另外,鮮骨中富含鈣、鐵及VA,VB1,VB2等營養(yǎng)成分8.人們一般將鮮骨煮熬之后食用,營養(yǎng)并未被充分利用,造成資源浪費(fèi).若用氣流式超微粉碎技術(shù)將鮮骨多級(jí)粉碎加工制成超微骨泥或經(jīng)脫水制成骨粉,既能保持95%以上的營養(yǎng)素,又能提高吸收率9.骨髓粉(泥)還可作為添加劑,制成高鈣高鐵的骨粉(泥)系

12、列食品,具有獨(dú)到的保健功能,被譽(yù)為“21世紀(jì)的功能性食品”超微粉碎技術(shù)改變了人們長期以來通過長時(shí)間煲湯而利用鮮骨的傳統(tǒng),使得鮮骨的開發(fā)成為可能.3.7.2乳鴿凍干超微粉乳鴿凍干超微粉富含人體所需的17種氨基酸,具有高蛋白、高能量、低脂肪的特點(diǎn),對(duì)于補(bǔ)血養(yǎng)身、骨骼生成、美容潤顏等都有很好的療效,是一種高級(jí)健康補(bǔ)品.乳鴿凍干超微粉是在凍干條件下利用超微粉碎工藝,使乳鴿粉的粒徑達(dá)到0.510 nm,大大增強(qiáng)了速溶性、吸附性和親和力,原料細(xì)胞壁的破碎可使其中的營養(yǎng)成分、微量元素和維生素充分釋放,成為極易吸收的活性離子.乳鴿凍干超微粉碎技術(shù)非常完美地保持了乳鴿的天然色、香、味及營養(yǎng),且易于貯存,為同類產(chǎn)

13、品的研發(fā)開創(chuàng)了一條新思路.3.7.3動(dòng)物內(nèi)臟制品動(dòng)物內(nèi)臟類、動(dòng)物鞭類及動(dòng)物胎盤類等具有補(bǔ)氣、養(yǎng)血、益精的保健功效,能增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能,調(diào)節(jié)內(nèi)分泌,對(duì)改善貧血、白細(xì)胞低以及某些慢性疾病有良好的保健和輔助治療作用,且無任何毒副反應(yīng).但傳統(tǒng)的食用方法會(huì)造成營養(yǎng)的破壞和損失,利用超微粉碎技術(shù)在常溫下用純物理方法粉碎,然后低溫干燥,可制成高吸收率、食用方便的超微保健食品,可以保留原料全部的有效成分. 93.8 冷制品加工12在冷食業(yè)中應(yīng)用超微粉碎技術(shù),不但能降低成本,增加花色品種,還為開發(fā)新冷食品提供了新型原輔料.生產(chǎn)雪糕、冰激凌時(shí),一般采用明膠、羧甲基纖維素、卡拉膠等作為穩(wěn)定劑,成本較高,常添加糯米

14、粉和玉米淀粉作為填充物,但細(xì)度不夠(200目左右),穩(wěn)定性不高,無法大量替代明膠.若使用超微細(xì)糯米粉和玉米淀粉,則可大大降低明膠的用量,達(dá)到相同的穩(wěn)定效果,阻止產(chǎn)生大的冰晶,防止脂肪上浮和析出料液游離水,縮短老化和凝凍時(shí)間,并有好的凝膠力和膨脹力.3.9 巧克力加工據(jù)報(bào)道,巧克力細(xì)膩滑潤的良好口感要求配料的粒度不得大于25m,當(dāng)粒徑大于40m時(shí),巧克力的口感明顯粗糙.而超微粉碎技術(shù)能使大部分可可、糖、乳等干物質(zhì)達(dá)到2030m,為產(chǎn)品提供細(xì)膩潤滑的口感.因此,只有超微粉碎技術(shù)加工的巧克力配料才能保證巧克力的質(zhì)量.瑞士、日本等國家大多在巧克力生產(chǎn)中采用超微粉碎方法,生產(chǎn)出的產(chǎn)品非常暢銷.4 結(jié)束語

15、隨著現(xiàn)代食品工業(yè)的不斷發(fā)展，更多的新技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)。目前，超微粉碎技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用還在一個(gè)起步的階段，隨著科技的發(fā)展和消費(fèi)者對(duì)食品的高要求，超微粉碎技術(shù)的應(yīng)用空間將會(huì)更為廣泛。參考文獻(xiàn)1 馬志強(qiáng),超微粉加工技術(shù)J.西部糧油科技,2000,（1）:3536.2 王亮.超微粉碎在食品加工中的研究進(jìn)展J.無錫輕工大學(xué)學(xué)報(bào),2003.22(04).3 高福成.現(xiàn)代食品工業(yè)高新技術(shù)M.北京:中國輕工業(yè)出版社,1997:21-56.4 張炳文,郝征紅.超微粉碎技術(shù)在可食與藥用動(dòng)物資源開發(fā)中的應(yīng)用J.食品工業(yè)科技,2004(3):138-140.5 魏鳳環(huán),田景振,牛波.超微粉碎技術(shù)J.山東中醫(yī)雜志,1999,18(12):559-560.6 佘愛農(nóng).精細(xì)化工制劑成型技術(shù)M.中國輕工業(yè)出版社,2002:23-26.7 丁明,姚婕.超細(xì)粉碎技術(shù)在農(nóng)副產(chǎn)品深加工中的應(yīng)用J.中國農(nóng)學(xué)通報(bào),1996(6):40-41.8 正三四郎.骨膠原充滿魅力的蛋白質(zhì)()J.中外食品工業(yè)信息,1999(4):34-35.9 張玉華.超微細(xì)鮮骨粉生物學(xué)功能的研究J.食品科學(xué),2001,22(4):78-81.10