食品中的超微粉碎技术

表1 粉碎的类型
粉碎类型 粗粉碎 细粉碎 微粉碎 超微粉碎
原料粒度 10－100 mm 5－50 mm 5－10 mm 0.5－5 mm
成品粒度 5－10 mm 0.1－5 mm ＜100 um ＜10－20 um
粉碎前后的粒度比称为粉碎比或粉碎度，它主要 指粉碎前后的粒度变化，同时近似反映出粉碎设备 的工作情况。一般粉碎设备的粉碎比为3－30，而 超微粉碎设备粉碎比大于300。对于一定性质的物 料来说，粉碎比主要与确定粉碎作业程度、选择设 备类型和尺寸等方面有关。
超微粉碎技术的应用
▪ 小麦麸皮、燕麦皮、玉米皮、玉米胚芽渣、豆皮、米糠、甜 菜渣和甘蔗渣等，含有丰富维生素、微量元素等，具有很好 的营养价值，
▪ 常规粉碎的纤维粒度大，影响食品的口感，而使消费者难于 接受。
▪ 通过对纤维的微粒化，能明显改善纤维食品的口感和吸收性， 从而使食物资源得到了充分的利用，而且丰富了食品的营养。
粉碎等方法，与以往的纯机械粉碎方法完全 不同。在粉碎过程中不会产生局部过热现象， 甚至可在低温状态下进行粉碎，速度快，瞬 间即可完成，因而最大限度地保留粉体的生 物活性成分，以利于制成所需的高质量产品。
技术特点
▪ 粒径细且分布均匀 ▪ 由于采用超音速气流粉碎，其在原料上力的
分布相当均匀。分级系统的设置，既严格限 制了大颗粒，有避免出现过碎，得到粒径分 布均匀的超细粉，同时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。
1 超微粉碎技术的定义
超微粉碎技术是指利用机械力的方法克服 固体物料（通常是粒度为0.5—5mm的原料） 的内部凝聚力，达到使之粉碎（成品粒度在 10－20um以下）的操作技术。
2 超微粉碎技术的原理
▪ 2.1 粉碎的分级要求
物料的微细化过程即是物料的粉碎过程。根据 原料和成品颗粒的大小或粒度，粉碎大概可分为粗 粉碎、细粉碎、微粉碎（超细粉碎）和超微粉碎４ 种类型（见表１）。
超微细粉末的应用
▪ 超微细粉末是超微粉碎的最终产品，具有一 般颗粒所没有的特殊理化性质，如良好的溶 解性、分散性、吸附性、化学反应活性等。 因此超微细粉末已广泛应用于食品、化工、 医药、化妆品农药、染料、涂料、电子及航 空航天等许多领域上。
技术特点
▪ 速度快可低温粉碎 ▪ 超微粉碎技术是采用超音速气流粉碎、冷浆
粉碎方法
▪ 磨介式粉碎 ▪ 磨介式粉碎是借助与运动的研磨介质(磨介)
所产生的；中击，以及非；中击式的弯折、 挤压和剪切等作用力，达到物料颗粒粉碎的 过程。磨介式粉碎过程主要为研磨和摩擦， 即挤压和剪切。其效果取决于磨介的大小、 形状、配比、运动方式、物料的填充率、物 料的粉碎力学特性等。磨介式粉碎的典型设 备有球磨机、搅拌磨和振动磨3种。
超微粉碎技术的应用
▪ 一般将鲜骨煮、熬之后食用，实际上：鲜骨 的营养成分没有被人体吸收，造成资源浪费。 利用气流式超微粉碎技术，将鲜骨多级粉碎 加工成超细骨泥或经脱水制成骨粉，既能保 持95％以上的营养素，而且营 养成分又易被 人体直接吸收利用，·吸收率可达90％以上。 骨是肉类食品厂的大宗副产品，大多以低价 出售处理。因此，将骨制成富钙产品，既具 有营养意义，又具有经济意义。
本课程在此对食品工业中的超微粉碎技术的原理、分类、 方法、生产设备及其在食品工业中的应用进行阐述。
▪ 超微粉碎技术是近20年来国际间发展起来的 新技术。所谓超微粉碎，是指利用机械或流 体动力的方法克服固体内部凝聚力使之破碎， 从而将3毫米以上的物料颗粒粉碎至10-25微 米，操作技术，是20世纪70年代以后，为适 应现代高新技术的发展而产生的一种物料加 工高新技术。
新型功能食品或添加剂
▪ 1、纤维食品膳贪。纤维素被现代营养学界称 为"第七营养素" ，它可作为食物填充剂或生 理活性物质，是防治现代"文明病"和平衡膳 食结构的重要功能性基料食品。因此，增加 膳食纤维的摄入是提高人体健康的重要措施。 借助现代超微粉碎技术，使食物纤维微粒 化， 能明显改善纤维食品的口感和吸收性。
▪ 果皮、果核经超微粉碎可转变为食品。蔬菜在低温下磨成微 膏粉，既保存全部的营养素，纤维质也因微细化而增加了水 溶性，口感更佳。
▪ 一些动植物体的不可食部分如骨、壳(如蛋壳)、虾皮等，也 可通过超微化而 成为易被人体吸收利用的钙源和甲壳素。
超微粉碎技术的应用
▪ 各种畜、禽鲜骨中含有丰富的蛋白质和脂肪、 磷脂质、磷蛋白，能促进儿童大脑神经的发 育，有健脑增智之功效。鲜骨中含有的骨胶 原(氨基酸)、软骨素等，有滋润皮肤防衰老 的作用鲜骨中还含有维生素A、B，、B2、 B12等营养成分。钙、铁等在鲜骨中的含量 也极高，如猪骨中含有复合磷酸钙盐、脂质 和蛋白质等主要成分。
超微粉碎技术的应用
▪ 传统的饮茶方法是用开水冲泡茶叶，但是人体并没 有完全吸收茶叶的全部营养成分，一些不溶性或难 溶的成分，诸如维生素A、K、E及绝大部分蛋白质、 碳水化合物、胡罗卜素以及部分矿物质等，都大量 留存于茶渣中大大影响了茶叶的营养及保健功能。 如果将茶叶在常温、干燥状态下制成粉茶，使粉体 的粒径小于5微米，则茶叶的全部营养成分易被人 体肠胃直接吸收，用水冲饮时成为溶液状，无沉淀。
新型功能食品或添加剂
▪ 3、甲壳素。蟹壳、虾壳、蛆、蛹等的超微粉 末可用作保鲜剂、持水剂、抗氧化剂等，改 性后还有其他许多功能性。
改变传统工艺
▪ 改善食品品质、降低生产成本超微粉碎，可以使部 分食品加工过程或工艺产生革命性的变化。如速溶 茶生产，传统的方法是通过萃取，将茶叶中的有效 成分提取出来，然后浓缩、干燥制得粉状速溶茶。 现在采用超微粉碎仅需一步工序便得到粉茶产品， 既大大简化生产工艺，又大大降低生产成本。再者 是豆粉的生产，传统的工艺是先将大豆浸泡，然后 破碎、去皮、细磨脱水、干燥，如果采用干法超微 粉碎技术，大豆毋须加水浸泡，便可直接破碎、超 微得到豆粉产品。这样，既保留了豆皮的营养，又 节省了能量，因为传统方法先加水，最后再脱水干 燥，浪费很多能量。
聚力，以达到使之破碎的操作技术。
▪ 粉碎技术是食品工业中一项重要的单元操作，既可满足 某些食品消费和生产的需要，又可增加固体表面积，以利于
后道处理程序的顺利进行。但随着现代食品工业的不断发展， 普通的粉碎手段已开始不能适应现代工业生产的需要，这就
使得超微粉碎技术得到了迅猛的发展。
超微粉碎是将各种物质粉碎成直径<20μm的微粒，其微粒具有 微粉的特征，这是七十年代以后为适应现代高新技术的发展而 派生的一种物料加工新技术。经过超微粉碎的物质，具有巨大 的表面积和孔隙率，很好的溶解性，很强的吸附性、流动性。 由于加工条件的优化，加工出来的产品在短时（甚至是瞬间）、 低温、干燥、密封的条件下获得，因而避免了营养成分的流失 和变化，避免了污染，同时可对物料进行最大限度的利用，也 给制造新型食品提供了极为方便的工艺条件。
超微粉碎技术的应用
▪ 人们的生活水平不断提高，对食品的要求也 愈来愈重视。这就对食品的加工技术提出了 更高的要求，既要保证食品良好的口感，又 要保证营养成分不被破坏，而且还要更有利 于人体的吸收。超微粉碎技术根据其特点， 应用于食品加工领域，恰恰可以达到上述的 一些效果。对食品进行微粒超微化处理，可 以使其比表面积成倍增长，提高某些成分的 活性、吸收率，并使食品的表面电荷、粘力 发生奇妙的变化。
粉碎方法
▪ 机械剪切是超微粉碎
▪ 现有大部分粉碎方法多为冲击式。对于脆性大、韧性 小的物料，这些方法是恒之有效。
▪ 基于农产品深加工的发展，特别是新鲜或含水最高的 高纤维物料（多为韧性物料和柔性物料）的粉碎，气 流冲击粉碎反而效果不好，反映在产品粒度大、能耗 高、这类物质的粉碎用剪切式比较合适。
▪ 超微粉碎的方法很多，但是目前在食品加工中应用较 多的是气流式中的超音速式超微粉碎方法。
粉碎方法
▪ 气流式超微粉碎
▪ 气流磨可用于超微粉碎，是以压缩空气或过热蒸汽，通过喷 嘴产生的超音速高湍流气流作为颗粒的载体，颗粒与颗粒之 间或颗粒与固定板之间发生冲击性积压、磨擦和剪切等作用， 达到粉碎目的。
▪ 气流磨与普通机械式超微粉碎机相比，气流粉碎机可将产品 粉碎得很细（粉品细度可达2~40微米），粒度分布范围更 窄，即粒度更均匀。
粉碎方法
▪ 球磨机是用于超微粉碎的传统设备，产品粒度可达 20-40微米。当要求产品粒度在20微米以下，则效 率低、耗能大、加工时间长。搅拌磨是在球磨机的 基础上发展起来，主要由研磨容器搅拌器、分散器、 分离器和输料泵等组成。工作时在分散器高速旋转 产生的离心力作用下，研磨介质和颗粒浆料；中向 乏器内壁，产生中击性的剪切、摩擦和挤压等作用， 将颗粒粉碎。搅拌磨能达到产品颗粒的超微化和均 匀化，成品的平均粒度最小可达到数微米。振动磨 是利用磨介高频振动产生的；中击性剪切、摩擦和 挤压等作用将颗粒粉碎的，所得到的成品平均粒度 可达2-3微米以下而且粉碎效率比球磨机高得多， 处理量是同容量球磨机的下10倍以上。
软饮料加工
▪ 利用气流微粉碎技术，可开发出的软饮料有 粉茶、豆类固体饮料、超细骨粉配制富钙饮 料和速溶绿豆精等。如果将茶叶在常温、干 燥状态下制成茶粉、使粉体的粒径小于5微米， 则茶叶的全部营养成分易被人体肠胃直接吸 收，可以即冲即饮。乌龙茶、红茶、绿茶、 的茶粉还可加入到各种食品中，从而加工出 一种全新的茶制品。
新型功能食品或添加剂
▪ 2、补钙食品。动物骨、壳、皮等通过超微粉 碎后得到的微粉属有机钙，比无机钙容易被 人体吸收、利用。这些有机钙可以作为添加 剂，制成高钙高铁的骨粉（泥）系列食品， 具有独到的营养保健功能，因此被誉为"21世 纪功能性食品"。当这些有机钙粉（包括珍珠 粉）的粒度小于5微米时，可用于某些缺钙食 品如豆奶等的富钙。
技术特点
▪ 节省原料 提高利用率 ▪ 物体经超微粉碎后，近纳米细粒径的超细粉
一般可直接用于制剂生产，而常规粉碎的产 物仍需要一些中间环节，才能达到直接用语 生产的要求这样很可能造成原料浪费。因此， 该技术尤其适合珍贵稀少原料的粉碎。
技术特点
▪ 减少污染
▪ 超微粉碎是在封闭系统下进行，既避免了微 粉污染周围环境，又可防止空气中的灰尘污 染产品。故在食品及医疗保健品中运用该技 术，微生物含量及灰尘便得以控制。
新型功能食品或添加剂
▪ 在牛奶生产过程中，利用均质机能使脂肪明显细化。若98% 的脂肪球直径在2微米以下，则可达到优良的均质效果，口 感好，易于消化。植物蛋白饮料是以富含蛋白质的植物种子 和各种果核为原料，经浸泡、磨浆、均质等操作单元制成的 乳状制品。磨浆时用胶体磨磨至粒径5-8微米，再均质至1~2 微米。可使蛋白质固体颗粒、脂肪颗粒变小，从而防止蛋白 质下沉和脂肪上浮。调味品加工微粉食品的巨大孔隙造成集 合孔腔，可吸收并容纳香气经久不散，这是重要的固香方法 之一，因此作为调味品使用的超微粉，其香味和滋味更浓郁、 突出。超微粉碎技术作为一种新型的食品加工方法，可以使 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。由于香辛料微粒粒径的不断减小，其流动性、 溶解速度和吸收率均有所增大，入味效果也得到改善。
食品工业中的超微粉碎 技术
主讲人：林向阳 生物科学与工程学院
引言
▪
随着中国加入WTO， 同时进入第十个五年计划时期，
wenku.baidu.com
我国的食品工业正面临着前所未有的机遇与挑战，加强各项
现代高新技术在食品的研究、开发、生产过程中的应用，以 促进食品的升级换代，提高产品技术含量是当务之急。
▪
粉碎技术是指利用机械力的方法来克服固体物料内部凝
▪ 气体在喷嘴处膨胀可降温，粉碎过程没有伴生热量，粉碎温 升很低。对于低熔点和热敏性物料的超微粉碎特别重要。
▪ 气流粉碎能耗大，能量利用率只有2%左右，一般认为要高 出其他粉碎方法数倍。
粉碎方法
▪ 值得指出的是，一般认为产品粒度与喂料速度成正 比，即喂料速度愈大，产品粒度也愈大这种理解不 全面。当喂料速度或粉碎机内颗粒浓度达到一定值 后，这个说法是合理的。喂料速度增大，粉碎机内 颗粒浓度也增加，发生颗粒拥挤现象，甚至颗粒流 动像柱塞一样，只有在"柱塞"前沿的颗粒，才有发 生有效碰撞的可能，在后面的颗粒只有相互之间低 速的碰撞和摩擦、发热。这并不是说颗粒浓度愈小， 产品粒度愈小，或者粉碎效率愈高。恰恰相反，当 颗粒浓度低到一定程度，颗粒之间将缺少碰撞机会 而降低粉碎效率。