超微粉碎技術及其在食品加工中的應用

呂曉

摘要：超微粉碎技術是國際性食品加工新技術之一，利用機械設備對物料進行研磨和撞擊，將其粉碎至微米級，具有粉碎速度快、原料利用率高、污染小、粉體粒徑小且均勻等特點。文章簡單介紹了超微粉碎技術，并結合國內(nèi)外最新研究成果，對其在食品中的應用做了敘述，最后對超微粉碎技術及其在上述領域中的應用前景進行了探討。

關鍵詞：超微粉碎技術；食品；加工

引言

超微粉碎技術是國際性食品加工新技術之一，利用機械設備對物料進行研磨和撞擊，克服物料內(nèi)部凝聚力，將其粉碎至微米級。隨著物料的微細化，其表面積、孔隙率及晶體構型均發(fā)生變化，從而賦予超微產(chǎn)品更優(yōu)的理化特性。

一、超微粉碎技術概述

超微粉碎一般是指將3mm以上的物料顆粒粉碎至10～25μm的過程。研究者認為，由于顆粒大小向微細化發(fā)展，所以會導致物料表面積和孔隙率極大幅度地增加，因此超微粉體具有獨特的物理和化學性質(zhì)。例如，超微粉體具有良好的溶解性、分散性、吸附性及化學活性等，因此超微粉碎技術應用領域十分廣泛。研究表明：許多可食動植物、微生物等原料都可用超微粉碎設備加工成超微粉，甚至動植物的不可食部分也可以通過超微化進一步加工而被人體吸收。微細化的食品具有很強的表面吸附力和親和力，因此，具有很好的固香性、分散性和溶解性，特別容易吸收消化。

二、超微粉碎的形式及設備

目前，微粒化技術分化學法和機械法兩種：化學粉碎法能夠制得微米級、亞微米級甚至納米級的粉體，但產(chǎn)量低、加工成本高以及應用范圍窄；機械粉碎法成本低、產(chǎn)量大，是制備超微粉體的主要手段，現(xiàn)已大規(guī)模應用于工業(yè)生產(chǎn)。根據(jù)粉碎過程中顆粒受力情況以及機械的運動形式，機械法又可分為氣流粉碎、媒體攪拌粉碎和沖擊粉碎3種方法。

2.1 氣流式超微粉碎設備。氣流式超微粉碎是利用氣體通過壓力噴嘴的噴射產(chǎn)生劇烈的沖擊、碰撞、摩擦等作用來實現(xiàn)對物料的超微粉碎。氣流粉碎機可將產(chǎn)品粉碎得很細，粒度分布范圍更窄，粒度更均勻。因為氣體在噴嘴處膨脹可降溫，粉碎過程不伴隨熱量產(chǎn)生，所以粉碎溫升很低，這一特性對于低熔點和熱敏性物料的超微粉碎特別重要。

2.2 高頻振動式超微粉碎設備。高頻振動式超微粉碎是利用球形或棒形磨介作高頻振動而產(chǎn)生的沖擊、摩擦、剪切等作用力來實現(xiàn)對物料的超微粉碎。振動磨是用彈簧支撐磨機體，由一帶有偏心塊的主軸使其振動，磨機通常是圓柱形或槽形。振動磨的效率比普通磨高10～20倍，其粉磨速度比常規(guī)球磨機快得多，而能耗比普通球磨機低數(shù)倍。

2.3 旋轉(zhuǎn)球（棒）磨式超微粉碎設備。旋轉(zhuǎn)球（棒）磨式超微粉碎設備主要有球磨機、棒磨機等。攪拌式球磨機是超微粉碎機中能量利用率最高的超微粉碎設備，主要由攪拌器、簡體、傳動裝置和機架組成，工作時攪拌器以一定速度運轉(zhuǎn)帶動研磨介質(zhì)運動，物料在研磨介質(zhì)中利用摩擦和少量的沖擊研磨粉碎。

2.4 沖擊式超微粉碎設備。沖擊式超微粉碎機利用圍繞水平軸或垂直軸高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子對物料進行強烈沖擊、碰撞和剪切。其特點是結構簡單，粉碎能力大，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性好，動力消耗低，適合于中等硬度物料的粉碎。國產(chǎn)的MLC-40高速沖擊粉碎機用于超微粉碎取得了理想效果，入料粒度3～5 mm，產(chǎn)品粒度10～40μm。

2.5 普通球磨機設備。普通球磨機是用于超微粉碎的傳統(tǒng)設備，其特點是粉碎比大，結構簡單，機械可靠性強，磨損零件容易檢查和更換，工藝成熟，適應性強，產(chǎn)品粒度小。但當產(chǎn)品粒度要達到201μm以下時，效率低，耗能大，加工時間長。

2.6 振動磨設備。振動磨振動磨是用彈簧支撐磨機體，由帶有偏心塊的主軸使其振動，運轉(zhuǎn)時通過介質(zhì)和物料的起振動，將物料進行粉碎，其特點是介質(zhì)填充率高，單位時間內(nèi)的作用次數(shù)高（沖擊次數(shù)為球磨機的4-5倍），因而其效率比普通球磨機高10-20倍，而能耗比其低數(shù)倍。

2.7 攪拌磨設備。攪拌磨是在球磨機的基礎上發(fā)展起來的，同普通球磨機相比，攪拌磨采用高轉(zhuǎn)速和高介質(zhì)充填率及小介質(zhì)尺寸，獲得了極高的功率密度，使細物料研磨時間大大縮短，是超微粉碎機中能量利用率最高，很有發(fā)展前途的種設備。攪拌磨在加工小于20μm的物料時效率大大提高，成品的平均粒度最小可達到數(shù)微米。

三、超微粉碎技術的優(yōu)點

（1）顆粒粒徑不再減少，甚至出現(xiàn)“變粗”的現(xiàn)象。

（2）材料本身理化性質(zhì)的改變。

（3）粒徑細且分布均勻。

（4）粉體的生物活性成分保存好。

（5）具有一定的滅菌作用。

（6）超微粉碎可以使有些物料加工過程或工藝產(chǎn)生革命性的變化。

（7）溶解性得到提高。

四、超微粉碎技術在食品工業(yè)中的應用

隨著食品行業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對食品的感官品質(zhì)、營養(yǎng)價值及功效的需求也越發(fā)強烈。超微粉碎技術應時而生，該技術可改善食品的口感，保持食品中活性物質(zhì)，增大營養(yǎng)成分的溶出率，提高機體吸收率，有助于開發(fā)新型食品，充分利用資源。在軟飲料、功能食品、果蔬及糧油加工方面應用十分廣泛。

4.1軟飲料加工

超微粉碎技術已用于茶粉、植物蛋白飲料及奶制品等軟飲料的生產(chǎn)。大量研究表明茶葉中含有多酚、蛋白質(zhì)和維生素等成分，具有抗氧化、防癌、預防動脈硬化等多種功效。但茶葉中的功能成分大多存在于細胞壁中，傳統(tǒng)泡茶方式不能使人體完全吸收營養(yǎng)物質(zhì)，脂溶性的茶多酚及絕大多數(shù)蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)等都留在茶渣中，使茶葉的保健功效大大降低。利用超微粉碎技術制備茶粉，可有效解決上述問題，顯著提高茶葉營養(yǎng)成分的溶出率，最大程度的發(fā)揮茶葉的功效，將茶粉添加到食品中，還可制得多種新型茶制品。

4.2功能性食品加工

超微粉碎技術已廣泛用于功能性食品的加工，可有效提高功能物質(zhì)的利用率，常用于膳食纖維等基料的制備。膳食纖維能預防消化道疾病，抑制膽固醇的吸收，其中可溶性膳食纖維能延緩葡萄糖的吸收，有效地避免了餐后血糖的迅速上升，提高了機體的糖耐能力，益于糖尿病患者的康健。

4.3果蔬加工

果蔬加工過程中產(chǎn)生的殘渣，大多被丟棄，造成了資源流失。利用超微粉碎技術可將其制成超微粉，不僅保留了果蔬的營養(yǎng)，改善了口感，還使其更易于消化吸收，充分利用了資源，簡化了果蔬的儲藏與運輸。此外，將果蔬超微粉當做配料加入烘焙制品、冷制品、飲料及奶制品等，可開發(fā)出多種營養(yǎng)豐富的新型食品。

4.4糧油加工

經(jīng)超微粉碎處理的糧油制品，其口感、色澤和消化吸收率都有很大提升，將茶粉、豆粉或南瓜粉等加入面制品中，能有效改善面制品質(zhì)量，獲得多種工藝特性的面制品，以滿足不同生產(chǎn)的需求。此外，糧油加工過程中會產(chǎn)生麩皮、豆渣、米糠等副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物含有多種營養(yǎng)物質(zhì)，利用超微粉碎技術可將其制成超微粉，提高營養(yǎng)物質(zhì)的溶出率，輔助加強機體的吸收能力，使資源最大化利用。

五、結束語

隨著現(xiàn)代食品工業(yè)的不斷發(fā)展，更多的新技術已經(jīng)出現(xiàn)。目前，超微粉碎技術在食品加工中的應用還在一個起步的階段，隨著科技的發(fā)展和消費者對食品的高要求，超微粉碎技術的應用空間將會更為廣泛。超微粉碎技術已經(jīng)成為一個研究的熱點，它與傳統(tǒng)的行業(yè)相交叉，衍生出許多新的學科，促進了相關領域的發(fā)展。

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