超微粉碎技术的应用

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，本文主要介绍了超微粉碎技术的工作原理，具体说明了这项新技术在食品工业中的应用。

关键词 超微粉碎 加工 应用

食品超微粉碎技术的应用是食品加工业的一种新尝试。美国、日本市售的果味凉茶、冻干水果粉、超低温速冻龟鳖粉等，都是应用超微粉碎技术加工而成的。超微粉碎食品可作为食品原料添加到糕点、糖果、果冻、果酱、冰淇淋、酸奶等多种食品中，增加食品的营养，增进食品的色香味，改善食品的品质，丰富食品的品种。鉴于超微粉食品的溶解性、吸附性、分散性好，容易消化吸收，故可作为减肥食品、糖尿病人专用食品、中老年食品、保健食品、强化食品和特殊营养食品[1]。

1.技术原理简介

1.1超微粉碎原理

超微粉碎技术是利用各种特殊的粉碎设备，对物料进行碾磨、冲击、剪切等，将粒径在3 mm以上的物料粉碎至粒径为10—25µm以下的微细颗粒[2]，从而使产品具有界面活性，呈现出特殊功能的过程。与传统的粉碎、破碎、碾碎等加工技术相比，超微粉碎产品的粒度更加微小。

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[3]。机械式又分为球磨机、冲击式微粉碎机、胶体磨和超声波粉碎机4类。高频超声波是由超声波发生器和换能器产生的。超声波在待处理的物料中引起超声空化效应，由于超声波传播时产生疏密区，而负压可在介质中产生许多空腔，这些空腔随振动的高频压力变化而膨胀、爆炸，真空腔爆炸时能将物料震碎。同时由于超声波在液体中传播时产生剧烈的扰动作用，使颗粒产生很大的速度，从而相互碰撞或与容器碰撞而击碎液体中的固体颗粒或生物组织。超声粉碎后颗粒在4µm以下，而且粒度分布均匀[4]。

1.3超微粉碎设备的工作原理及性能

区别于普通粉碎，超微粉碎设备是利用转子高速旋转所产生的湍流，将物料加到该超高速气流中。转子上设立多极交错排列的若干小室能产生变速涡流，从而形成高频振荡，使物料的运动方向和速度瞬间产生剧烈变化，促使物料颗粒间急促摩擦、撞击，经过多次的反复碰撞而裂解成微细粉，粒度可达1 000 Et／2．54cm或更高。超微粉加工设备还具有以下特性：(1)设备回流装置，能将分选后的颗粒自动返回涡流腔中再进行粉碎；(2)有蒸发除水和冷热风干燥功能；(3)对热敏性、芳香性的物料具有保鲜作用；(4)对于多纤维性、弹性、粘性物料也可处理到理想程度；(5)对设备运行中产生的超声波，有一定的灭菌作用。在食品加工中的超微粉碎设备一般为胶磨机和气流粉碎机。胶磨机是一种传统方法，较为普遍使用。在粉碎工序中，95％～99％的机械能将转化成热量，故物料的升温不可避免，热敏食品易因此而变质、熔解、粘着，同时机器的粉碎能力也会降低。为此，在粉碎前或粉碎中应使用适当的冷却方法，如在粉碎进行中加以冷冻、冷风、热风、除湿、灭菌、微波脱毒、分级等过程，使物料达到加工要求[5]。气流粉碎机是目前较为先进的超微粉碎设备，它在加工中升温低，尤其适用于热敏性食品，但能耗大。

2.超微粉碎技术在食品加工中的应用

2.1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，但是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、干燥状态下制成粉茶(粒径小于5µm)，可提高人体对其营养成分的吸收率。将茶粉加到其他食品中，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[6]。磨浆时，可用胶磨机磨至粒径5µm～8µm，再均质至1µm-2µm。在这样的粒度下，蛋白质固体颗粒、脂肪颗粒变小，从而防止了蛋白质下沉和脂肪上浮。

2.2果蔬加工

蔬菜在低温下磨成微膏粉，既保存了营养素，其纤维质也因微细化而使口感更佳。例如，人们一般将其视为废物的柿树叶富含Vc、芦丁、胆碱、黄酮甙、胡萝卜素、多糖、氨基酸及多种微量元素，若经超微粉碎加工成柿叶精粉，可作为食品添加剂制成面条、面包等各类柿叶保健食品，也可以制成柿叶保健茶。成人每日饮用柿叶茶6 g，可获取Vc20 mg，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，开发柿叶产品，可变废为宝，前景广阔[7]。

利用超微粉碎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。

2.3粮油加工

将超微粉碎的麦麸粉、大豆微粉等加到面粉中，可制成高纤维或高蛋白面粉[8]；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优良的加工性能，且易于熟化，风味、1：3感好[9]；大豆经超微粉碎后加工成豆奶粉，可以脱去腥味；绿豆、红豆等其它豆类也可经超微粉碎后制成高质量的豆沙、豆奶等产品。

2.4调味品加工

作为一种新型的食品加工技术，超微粉碎可使传统调味料(主要是香辛料)细碎成粒度均一、分散性好的优良超微颗粒。随着粒径的减小，其流动性、溶解度和吸收率均有所增加，巨大孔隙率使得孔腔容纳的香气经久不散，因而超微粉调味品的香味和滋味非常浓郁、纯正，入味效果也更佳，适于生产速溶、方便食品[10]。

2.5冷食制品加工

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，还为开发新冷食提供了新型原辅料。

2.6用于棒冰、雪糕类的生产

在棒冰、雪糕类生产中，为了起到稳定和填充作用，防止冰晶产生，保证固形物含量，一般需加进相当数量的糯米粉和玉米淀粉，但效果却常是冰晶较多，口感粗糙。如果将糯米粉和玉米淀粉经超微处理后再添加，制成的雪糕、棒冰的冰晶会明显减少，稳定性显著提高，口感细腻、柔和[3]。

3.超微粉碎技术在中药行业的应用

3.1丰富和完善中药炮制技术。使药物质酥易碎、便于药物吸收、提高药效是中药炮制的目的之一。超微粉碎技术的应用，使适宜研末冲服的药物达到最适粒度， 更好地发挥药效并节省药材，从而大大丰富和完善中药炮制技术。

3.2超细粉体化饮片的研制与产业化。对工业化提取工艺不适合的某些中药，如矿物药、贵重药、有效成分易受湿热破坏的药物、有效成分不明的药物等，可粉碎后入药，但常规粉碎工艺制得的产品起效慢，生物利用度不高；而超细粉体工艺制得的产品起效迅速，生物利用度高，能提高疗效，降低毒副作用， 减少服用剂量，节约药材[6]。

3.3开发中药新剂型。对于鹿茸、 珍珠、 海马、 冬虫夏草等珍贵中药材， 均可通过超细化， 直接制成中药口服散剂、 胶囊剂、 微囊等， 而且还可研究将某些中药材微粉化后直接与基质相混而制备透皮吸收制剂。

4.总结

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[9]。超微粉碎技术已经成为一个研究的热点，它与传统的行业相交叉，衍生出许多新的学科，促进了相关领域的发展。在食品工业，超微粉碎技术与超高压灭菌技术、膜分离技术、微胶囊技术、辐照技术、微波技术、冷冻干燥技术以及食品生物技术共同列为国际性食品加工新技术。因此，随着超微粉体技术的成熟和发展，必将为动物资源的开发、应用提供更广阔的前景。

参考文献

[1]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

[2]张憨，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(4)：106—110

[3] vers A D．Production and measurement of starch damage inflour[J]．Starch，1988，40：309—311．

[4] 马志强．超微粉加工技术[J]．西部粮油科技，2000，(1)：35～36

[5] 沈再春，沈群．高新技术在方便食品生产中的应用[J]．中国食用菌，2002，(2)：47

[6] 朱珠．食品加工高新技术介绍[J]．吉林粮食高等专科学校学报．2000，15(1)：60—64

[7] 杜晓敏.原生药材超细粉碎制剂的药效学研究［J］.中草药，1999,30(9)：680-684

[8] 郭学东.中药饮片前景技术—超微粉碎技术［J］.首都医药，2001,8(1)：53.

[9] 侯惠民，王浩.现代药物制剂中的新技术［J］.中国药学杂志，1997,32(11)：677-680

[10] 惠新，俞建峰．超微粉碎的理论、实践及其对食品工业发展的作用[J]．包装与食品机械，2001，19(1)：5～6