超微粉碎技术

现代食品加工技术设备应用技术

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专业：食品工程

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指导教师：***

2014年1月5日

超微粉碎技术在食品加工中的应用

范改敬

（河北农业大学食品科技学院，河北，保定 071000）

摘要：超微粉碎技术作为一种新型的食品加工方法，具有很多优点，已经引起人们的普遍关注。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

术在各类食品加工中的应用情况。

关键字：超微粉碎；食品加工；应用

随着现代食品尤其是保健食品工业的不断发展，以往普通的粉碎手段已越来越不适应生

产的需要，于是超微粉碎技术得到了迅猛发展。食品超微粉碎技术是食品加工业一种新的手段，对于传统工艺的改进、新产品的开发必将带来巨大的推动力，目前，日本、美国市场上

销售的果味凉茶、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，

国内20世纪80年代就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

吸收的功能食品便应运而生。超微粉碎食品可作为食品原料添加到糕点、糖果、果冻、果酱、冰淇淋及酸奶等多种食品中，增加食品的营养，增进食品的色香味，改善食品品质，丰富食

品的品种，鉴于超微粉食品的溶解性、吸附性和分散性好、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超微粉碎技术介绍

1.1 超微粉碎技术原理

超微粉碎技术可以把原材料加工到微米甚至纳米级，已经在各行各业得到了广泛的应用。它是利用各种特殊的粉碎设备，通过一定的加工工艺流程，对物料进行碾磨、冲击、剪切等，将粒径在3mm以上的物料粉碎至粒径为10-25μm以下的微细颗粒的过程【2】。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，促使物料颗粒之间急促摩擦、撞击，经过多次的反复碰撞而裂解成微

细粉粒【3】。

1.2超微粉碎技术特点

超微粉碎技术具有以下特点：①控制粉粒度范围在10μm以下，粉粒粒径小，分布均匀，

外形整齐，质量好，便于应用；②设备回流装置能将风选后的颗粒自动返回涡流腔中再粉碎，粉碎速度快，时间短，缩短生产周期，提高工作效率；③有蒸发除水和冷热风干燥功能，无

过热现象，有利于保留粉粒生物活性成分；④对热敏性、芳香性的物料有保鲜的作用，可明

显提高制剂的有效活性；⑤多纤维性、弹性、粘性物料也可以处理到理想程度，提高有效成

分的溶出速率，有利于吸收；⑥具有一定的灭菌作用，污染小，提高产品卫生水平，符合

GMP要求【4】。

1.3超微粉碎常用设备

超微粉碎设备可分为干法粉碎和湿法粉碎两类。干法粉碎设备主要有球磨机、气流磨机、振动磨机、冲击粉碎机、超声波粉碎机；湿法粉碎设备主要有胶体磨和均质机。物料颗粒在

加工过程中受到挤压、冲击、碾磨或切割等作用力，从而达到粉碎的目的。

1.3.1 球磨机

常规球磨机是细磨的主要加工设备，它主要靠冲击进行破碎，当物料粒度小于20μm时，反映出效率低、能耗大、加工时间长等缺点。搅拌球磨机是能量利用率较高的一种超细粉碎

设备，工作时搅拌器以一定速度运转带动研磨介质运动，物料在研磨介质中利用摩擦和少量

的冲击研磨粉碎，使得在加工后，粒度小于20μm的物料时效率大大提高。

1.3.2气流磨机

又称流能磨或喷射磨，是利用压缩空气或过热蒸气为工作介质产生高压并通过喷嘴产生

超音速气流作为物料颗粒的载体，使颗粒获得巨大的动能，从而达到粉碎的目的。气流粉碎

获得的产品粒度可以很细且均匀，而且粉碎温升很低，但是能耗大，一般认为要高出其它粉

碎方法数倍。

1.3.3振动磨机

振动磨是用弹簧支撑磨机体，由一带有偏心块的主轴使其振动，磨机通常是圆柱形或槽形。振动磨的效率比普通磨高10～20倍，其磨粉速度比常规球磨机快得多，而能耗比普通球

磨机低很多。这种设备的振幅2～6mm，频率1020～4500 r/min。

1.3.4冲击粉碎机

这种粉碎机利用围绕水平轴或垂直轴高速旋转的转子对物料进行强烈冲击、碰撞和剪切。其特点是结构简单、粉碎能力大、运转稳定性好、动力消耗低,适合于中等硬度物料粉碎。

1.3.5超声波粉碎机

超声波发生器和换能器产生高频超声波。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，真空腔爆炸时产生瞬间压力可达几千乃至上万个大气压。因此真空腔

爆炸时能将物料震碎。另一方面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

后颗粒粒度在4μm以下，而且粒度分布均匀，但生产能力较低。

1.3.6 胶磨机

胶磨机也称胶体磨，主要由一固定表面和一旋转表面所组成,两表面间有可以微调的间隙。当物料通过间隙时，由于转动体高速旋转(3 000～15 000 r/min) ，在固定体和转动体之

间产生很大的速度梯度，使物料受到强烈的剪切从而产生破碎分散的作用，成品粒度达到

2～50 μm，可用于混合、乳化等过程。胶体磨是一种较理想的超微粉碎设备，但对料水比

有一定要求。胶体磨分变速胶体磨、滚子胶体磨、砂轮胶体磨、多级胶体磨和卧式胶体磨。1.3.7 均质机

其原理是通过机械作业或流体力学效应造成高压、挤压冲击和失压等使料液在高压下挤研，在强冲击下发生剪切，在失压下膨胀，而达到细化和均质的目的【5】。

2超微粉碎技术在食品中的应用

随着食品工业的发展，人们对食品的要求愈来愈高，不仅注重食品的营养成分，同时

更注重食品中营养成分的功效大小，对其吸收的程度以及食品的口感、摄入的方便程度等，

面对一些具有特殊功效的食品和广泛食用的食品，进行微粒化处理，可使其比表面积成倍的

增加，提高其活性、吸收率并使食品的表面电荷、粘着力发生奇妙的变化。超微粉碎技术在

食品加工中的应用具有两个方面的重要意义，一是提高食品的口感，且利于营养物质的吸收；二是原来不能充分吸收或利用的原料被重新利用，配制和深加工成各种功能性食品，开发新

食品材料，增加了食品新品种，提高了资源利用率。食品超微粉碎虽问世不久，却己在调味品、方便面、饮料、冷食品、焙烤食品、罐头、保健食品等方面大显身手，得到了应用，并

取得了令人满意的效果。

2.1 超微粉碎技术在软饮料中的应用

利用气流微粉碎技术已经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。中国有着悠久的饮茶文化，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、胡萝卜素以及部分矿物质等都大量留存于茶渣中，大大地影

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

5μm，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。鸟龙茶、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。在牛奶生产过程中，利用

均质机能使脂肪显著细化若脂肪球直径98%在2μm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5-8μm,再均质至1-2μm。在这样的

粒度下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【6】。

2.2 超微粉碎技术在纤维食品中的应用

膳食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

是提高人体健康的一项重要措施。借助于现代超微粉碎技术，使食物纤维微粒化，能显著地

改善纤维食品的口感和吸收性。如无锡轻工大学最近开发的米糠膨化食品是一种很好的纤维