超微粉碎技术及其在食品工业中的应用

超微粉碎技术及其在食品工业中的应用摘要：超微粉碎技术作为一种新型的食品加工方法，已受到普遍关注。本文对超微粉碎加工的基本原理及其技术特点进行了概述，同时重点介绍了超微粉碎技术在食品工业中的应用情况，其发展前景广阔。关键字：超微粉碎食品加工应用超微粉碎是七十年代以后为适应高新技术的发展需要而派生出的一种物料加工新技术。通俗的讲就是将物料粉碎到10um以下进行研究和应用。而一般的粉碎技术只能使物料粒径达到45um左右，当物料被加工到10um以下后，微粉体就具有巨大的比表面、空隙率和表面能，从而使物料具有高溶解性、高吸附性、高流动性等多方面的活性和物理化学方面的新特性[1]。通过超微粉碎后的材料已被世界誉为“21世纪新材料”，而这种新的物料加工方法将推动我国食品科学的快速发展，从而给人类的生活带来深远影响。在国外，美国、日本市售的果味凉茶、冻干水果粉、超低温速冻龟鳖粉、海带粉、花粉和胎盘粉等，多是采用超微粉碎技术加工而成[2]；而我国也于20世纪90年代将此技术应用于花粉破壁，随后一些口感好、营养配比合理、易消化吸收的功能性食品（如山楂粉、魔芋粉、香菇粉等）应运而生。1技术简介及原理1.1定义及分类超微粉碎一般是指将3mm以上的物料颗粒粉碎至10μm~25μm[3]以下的过程。物料粉碎是用物理的方法克服物料内部的结合力使其达到一定粒度的过程。目前，超微粉碎技术分化学法和机械法两种。化学粉碎法能够制得微米级亚微米级甚至纳米级的粉体，但产量低，加工成本高，应用范围窄。机械粉碎法产量大，成本低，是制备超微粒粉体的主要手段。现在工业生产中大多用此法。根据粉碎过程中颗粒的机械运动形式及受力情况，机械粉碎法可分为冲击粉碎气流粉碎和媒体搅拌粉碎等3种方法。1.2加工设备超微粒粉碎设备按其作用原理可分为气流式和机械式两大类，气流式粉碎设备是利用转子线速度所产生的超高速气流，将产品加速到超高速气流中，转子上设置若干交错排列的，能产生变速涡流的小室，形成高频振动，使产品的运动方向和速度瞬间产生剧烈变化。促使产品颗粒间急促撞击、摩擦，从而达到粉碎的目的。与普通机械式超微粉碎相比，气流粉碎可将产品粉碎得很细，粒度分布范围很窄，即粒度更均匀。又因为气体在喷嘴处膨胀可降温，粉碎过程不产生热量，所以粉碎温升很低。这一特性对于低熔点和热敏性物料的超微粉碎特别重要，其缺点是能耗大，一般认为要高出其他粉碎方法数倍。机械法超微粉碎可分为干法粉碎和湿法粉碎，根据粉碎过程中产生粉碎力的原理不同，干法粉碎有气流式、高频振动式、旋转球(棒)磨式、锤击式和自磨式等几种形式；湿法粉碎主要是胶体磨和均质机[4]。见表1。表1超微粉碎分类2食品工业中应用超微粉碎技术的优点2.1速度快,可低温粉碎超微粉碎技术采用超音速气流粉碎、冷浆粉碎等方法,在粉碎过程不会产生局部过热现象,甚至可在低温状态下进行,粉碎瞬时即可完成,因而能最大限度地保留粉体的生物活性成分,有利于制成所需的高质量产品[5].2.2粒径细,分布均匀由于采用了气流超音速粉碎,使得原料外力的分布非常均匀.分级系统的设置既严格限制了大颗粒,又避免了过碎,能得到粒径分布均匀的超细粉,很大程度上增加了微粉的比表面积,使吸附性、溶解性等亦相应增大[6].2.3节省原料,提高利用率物体经超微粉碎后的超微粉一般可直接用于制剂生产,而用常规粉碎方法得到的粉碎产品,仍需一些中间环节才能达到直接用于生产的要求,这样很可能造成原料的浪费.因此,超微粉碎技术非常适合珍稀原料的粉碎[7].2.4减少污染超微粉碎是在封闭系统内进行的,既避免了微粉污染周围环境,又可防止空气中的灰尘污染.3超微粉碎技术在食品加工中的应用3.1软饮料加工目前,利用气流微粉碎技术已开发出的软饮料有粉茶、豆类固体饮料和超微骨粉配制的富钙饮料等.茶文化在中国有着悠久的历史,传统的饮茶是用开水冲泡茶叶,人体并没有大量吸收茶的营养成分,大部分蛋白质、碳水化合物及部分矿物质、维生素等都存留于茶渣中.若将茶叶在常温、干燥状态下制成茶粉(粒径5μm),可提高人体对其营养成分的吸收率.将茶粉添加到其他食品中,还可开发出新的茶制品.植物蛋白饮料是以富含蛋白质的植物种子和果核为原料,经浸泡、磨浆、均质等操作制成的乳状制品.磨浆时,可用胶磨机磨至粒径5～8μm,再均质至1～2μm.在这样的粒度下,蛋白质的固体颗粒和脂肪颗粒变小,从而防止了蛋白质下沉和脂肪上浮.3.2果蔬加工蔬菜在低温下磨成微膏粉,既保存了营养成分,其纤维质也因微细化而使口感更佳.如人们一般将其视为废物的柿树叶富含芦丁、胆碱、黄酮甙、胡萝卜素、多糖、氨基酸、维生素C及多种微量元素,若经超微粉碎加工制成柿树叶精粉,可作为食品添加剂制成面条、面包等各类柿树叶保健食品,也可以制成柿树叶保健茶.成人每日饮用柿树叶茶6g,可获取维生素C200mg[14],具有明显的阻断亚硝胺致癌物生成的作用.另外,柿叶茶不含咖啡碱,风味独特,清香自然.可见,开发柿树叶产品,可变废为宝,前景广阔.利用超微粉碎技术对植物进行深加工的产品种类繁多,如枇杷叶粉、红薯叶粉、桑叶粉、银杏叶粉、豆类蛋白粉、茉莉花粉、月季花粉、甘草粉、脱水蔬菜粉、辣椒粉等.3.3粮油加工将超微粉碎的麦麸粉、大豆微粉等添加到面粉中,可制成高纤维或高蛋白面粉.稻米、小麦等粮食类加工成超微米粉,由于粒度细小,表面态淀粉受到活化,将其填充或混配制成的食品具有易于熟化、风味和口感好的优良性能.大豆经超微粉碎后加工成豆奶粉,可以脱去腥味.绿豆、红豆等豆类也可经超微粉碎后制成高质量的豆沙、豆奶等产品.[13]3.4水产品加工螺旋藻、珍珠、龟鳖、鲨鱼等软骨超微粉具有独特的优点.如珍珠粉的传统加工是经过十几个小时的球磨使颗粒度达几百目,而若在-67℃左右的低温和严格的净化气流条件下瞬时粉碎珍珠,可以得到平均粒径为10μm以下的超微珍珠粉.与传统加工相比,此法充分保留了珍珠的有效成分,钙含量高达42%,可作为药膳或食品添加剂制成补钙营养品.3.5功能性食品加工当今,药食同源、食疗重于药疗的思想已普遍为人们接受.对于功能性食品的生产,超微粉碎技术主要在基料(如膳食纤维、脂肪替代品等)的制备中起作用.超微粉体可提高功能物质的生物利用率,降低基料在食品中的用量,微粒子在人体内的缓释作用可使功效性延长.在研制开发固体蜂蜜的工艺中,用胶体磨将配料进行超微粉碎可增加产品的细腻度.另外,用超微细骨粉、海虾粉补钙,超微细海带粉补碘,人体易吸收且简便易行.3.6香辛料，调味品加工[11]超微粉碎技术作为新型的食品加工方法,可以使传统工艺加工的香辛料、调味产品(主要指豆类发酵固态制品)更加优质.香辛料、调味料在微粒化后产生的巨大孔隙率造成的集合孔腔可吸收并容纳香气,味道经久不散,香气和滋味更加浓郁.同时,超微粉碎技术可以使传统调味料细碎成粒度均一、分散性能好的优良超微颗粒,流动性、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显的改善,经超微粉碎方法加工的香辛料、调味料的入味强度是传统加工方法的数倍乃至十余倍.对于感官要求较高的产品来讲,经超微粉碎后的香辛料粒度极细,可达300～500目,肉眼根本无法观察到颗粒的存在,杜绝了产品中黑点的产生,提高了产品的外观质量.同时,超微粉碎技术的相应设备兼备包覆、乳化、固体乳化、改性等物理化学功能,为调味产品的开发创造了现实前景.可以说,超微粉碎技术将会对中国传统调味产品带来革命性的变化.3.7畜禽制品加工3.7.1鲜骨粉(泥)各种畜、禽鲜骨含有丰富的蛋白质和磷脂质,能促进儿童大脑神经的发育,有健脑增智的功效,其中的骨胶原、软骨素等有滋润皮肤、延缓衰老的作用.另外,鲜骨中富含钙、铁及VA,VB1,VB2等营养成分[8].人们一般将鲜骨煮熬之后食用,营养并未被充分利用,造成资源浪费.若用气流式超微粉碎技术将鲜骨多级粉碎加工制成超微骨泥或经脱水制成骨粉,既能保持95%以上的营养素,又能提高吸收率[9].骨髓粉(泥)还可作为添加剂,制成高钙高铁的骨粉(泥)系列食品,具有独到的保健功能,被誉为“21世纪的功能性食品”超微粉碎技术改变了人们长期以来通过长时间煲汤而利用鲜骨的传统,使得鲜骨的开发成为可能.3.7.2乳鸽冻干超微粉乳鸽冻干超微粉富含人体所需的17种氨基酸,具有高蛋白、高能量、低脂肪的特点,对于补血养身、骨骼生成、美容润颜等都有很好的疗效,是一种高级健康补品.乳鸽冻干超微粉是在冻干条件下利用超微粉碎工艺,使乳鸽粉的粒径达到0.5～10nm,大大增强了速溶性、吸附性和亲和力,原料细胞壁的破碎可使其中的营养成分、微量元素和维生素充分释放,成为极易吸收的活性离子.乳鸽冻干超微粉碎技术非常完美地保持了乳鸽的天然色、香、味及营养,且易于贮存,为同类产品的研发开创了一条新思路.3.7.3动物内脏制品动物内脏类、动物鞭类及动物胎盘类等具有补气、养血、益精的保健功效,能增强机体的免疫功能,调节内分泌,对改善贫血、白细胞低以及某些慢性疾病有良好的保健和辅助治疗作用,且无任何毒副反应.但传统的食用方法会造成营养的破坏和损失,利用超微粉碎技术在常温下用纯物理方法粉碎,然后低温干燥,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.[9]3.8冷制品加工[12]在冷食业中应用超微粉碎技术,不但能降低成本,增加花色品种,还为开发新冷食品提供了新型原辅料.生产雪糕、冰激凌时,一般采用明胶、羧甲基纤维素、卡拉胶等作为稳定剂,成本较高,常添加糯米粉和玉米淀粉作为填充物,但细度不够(200目左右),稳定性不高,无法大量替代明胶.若使用超微细糯米粉和玉米淀粉,则可大大降低明胶的用量,达到相同的稳定效果,阻止产生大的冰晶,防止脂肪上浮和析出料液游离水,缩短老化和凝冻时间,并有好的凝胶力和膨胀力.3.9巧克力加工据报道,巧克力细腻滑润的良好口感要求配料的粒度不得大于25μm,当粒径大于40μm时,巧克力的口感明显粗糙.而超微粉碎技术能使大部分可可、糖、乳等干物质达到20～30μm,为产品提供细腻润滑的口感.因此,只有超微粉碎技术加工的巧克力配料才能保证巧克力的质量.瑞士、日本等国家大多在巧克力生产中采用超微粉碎方法,生产出的产品非常畅销.4结束语随着现代食品工业的不断发展，更多的新技术已经出现。目前，超微粉碎技术在食品加工中的应用还在一个起步的阶段，随着科技的发展和消费者对食品的高要求，超微粉碎技术的应用空间将会更为广泛。参考文献[1]马志强,超微粉加工技术[J].西部粮油科技,2000,（1）:35～36.[2]王亮.超微粉碎在食品加工中的研究进展[J].无锡轻工大学学报,2003.22(04).[3]高福成.现代食品工业高新技术[M].北京:中国轻工业出版社,1997:21-56.[4]张炳文,郝征红.超微粉碎技术在可食与药用动物资源开发中的应用[J].食品工业科技,2004(3):138-140.[5]魏凤环,田景振,牛波.超微粉碎技术[J].山东中医杂志,1999,18(12):559-560.[6]佘爱农.精细化工制剂成型技术[M].中国轻工业出版社,2002:23-26.[7]丁明,姚婕.超细粉碎技术在农副产品深加工中的应用[J].中国农学通报,1996(6):40-41.[8]正三四郎.骨胶原———充满魅力的蛋白质(Ⅱ)[J].中外食品工业信息,1999(4):34-35.[9]张玉华.超微细鲜骨粉生物学功能的研究[J].食品科学,2001,22(4):78-81.[10]翟文俊,赵胜.乳鸽冻干超微粉的加工工艺[J].陕西教育学院学报,2000,16(1):85-87.[11]栾金水.高新技术在调味品中的应用[J].中国调味品,2003(12)：3-6.[12]袁惠新、俞建峰.超微粉碎的理论、实践及对食品工业发展的作用[J].包装与食品机械[J].2001,1(91):5-6.[13]庄志发、冯紫慧.细胞级超微粉碎的研究应用[J].山东食品发酵，2000(3)：37-39.[14]袁惠新、俞建峰.超微粉碎技术及其在食品加工中的应用[J].农机与食品机械，1999(5)：32-