超微粉碎技术及其在食品加工中的应用

吕晓

摘要：超微粉碎技术是国际性食品加工新技术之一，利用机械设备对物料进行研磨和撞击，将其粉碎至微米级，具有粉碎速度快、原料利用率高、污染小、粉体粒径小且均匀等特点。文章简单介绍了超微粉碎技术，并结合国内外最新研究成果，对其在食品中的应用做了叙述，最后对超微粉碎技术及其在上述领域中的应用前景进行了探讨。

关键词：超微粉碎技术；食品；加工

引言

超微粉碎技术是国际性食品加工新技术之一，利用机械设备对物料进行研磨和撞击，克服物料内部凝聚力，将其粉碎至微米级。随着物料的微细化，其表面积、孔隙率及晶体构型均发生变化，从而赋予超微产品更优的理化特性。

一、超微粉碎技术概述

超微粉碎一般是指将3mm以上的物料颗粒粉碎至10～25μm的过程。研究者认为，由于颗粒大小向微细化发展，所以会导致物料表面积和孔隙率极大幅度地增加，因此超微粉体具有独特的物理和化学性质。例如，超微粉体具有良好的溶解性、分散性、吸附性及化学活性等，因此超微粉碎技术应用领域十分广泛。研究表明：许多可食动植物、微生物等原料都可用超微粉碎设备加工成超微粉，甚至动植物的不可食部分也可以通过超微化进一步加工而被人体吸收。微细化的食品具有很强的表面吸附力和亲和力，因此，具有很好的固香性、分散性和溶解性，特别容易吸收消化。

二、超微粉碎的形式及設备

目前，微粒化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、加工成本高以及应用范围窄；机械粉碎法成本低、产量大，是制备超微粉体的主要手段，现已大规模应用于工业生产。根据粉碎过程中颗粒受力情况以及机械的运动形式，机械法又可分为气流粉碎、媒体搅拌粉碎和冲击粉碎3种方法。

2.1 气流式超微粉碎设备。气流式超微粉碎是利用气体通过压力喷嘴的喷射产生剧烈的冲击、碰撞、摩擦等作用来实现对物料的超微粉碎。气流粉碎机可将产品粉碎得很细，粒度分布范围更窄，粒度更均匀。因为气体在喷嘴处膨胀可降温，粉碎过程不伴随热量产生，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。

2.2 高频振动式超微粉碎设备。高频振动式超微粉碎是利用球形或棒形磨介作高频振动而产生的冲击、摩擦、剪切等作用力来实现对物料的超微粉碎。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，其粉磨速度比常规球磨机快得多，而能耗比普通球磨机低数倍。

2.3 旋转球（棒）磨式超微粉碎设备。旋转球（棒）磨式超微粉碎设备主要有球磨机、棒磨机等。搅拌式球磨机是超微粉碎机中能量利用率最高的超微粉碎设备，主要由搅拌器、简体、传动装置和机架组成，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。

2.4 冲击式超微粉碎设备。冲击式超微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的粉碎。国产的MLC-40高速冲击粉碎机用于超微粉碎取得了理想效果，入料粒度3～5 mm，产品粒度10～40μm。

2.5 普通球磨机设备。普通球磨机是用于超微粉碎的传统设备，其特点是粉碎比大，结构简单，机械可靠性强，磨损零件容易检查和更换，工艺成熟，适应性强，产品粒度小。但当产品粒度要达到201μm以下时，效率低，耗能大，加工时间长。

2.6 振动磨设备。振动磨振动磨是用弹簧支撑磨机体，由带有偏心块的主轴使其振动，运转时通过介质和物料的起振动，将物料进行粉碎，其特点是介质填充率高，单位时间内的作用次数高（冲击次数为球磨机的4-5倍），因而其效率比普通球磨机高10-20倍，而能耗比其低数倍。

2.7 搅拌磨设备。搅拌磨是在球磨机的基础上发展起来的，同普通球磨机相比，搅拌磨采用高转速和高介质充填率及小介质尺寸，获得了极高的功率密度，使细物料研磨时间大大缩短，是超微粉碎机中能量利用率最高，很有发展前途的种设备。搅拌磨在加工小于20μm的物料时效率大大提高，成品的平均粒度最小可达到数微米。

三、超微粉碎技术的优点

（1）颗粒粒径不再减少，甚至出现“变粗”的现象。

（2）材料本身理化性质的改变。

（3）粒径细且分布均匀。

（4）粉体的生物活性成分保存好。

（5）具有一定的灭菌作用。

（6）超微粉碎可以使有些物料加工过程或工艺产生革命性的变化。

（7）溶解性得到提高。

四、超微粉碎技术在食品工业中的应用

随着食品行业的蓬勃发展，人们对食品的感官品质、营养价值及功效的需求也越发强烈。超微粉碎技术应时而生，该技术可改善食品的口感，保持食品中活性物质，增大营养成分的溶出率，提高机体吸收率，有助于开发新型食品，充分利用资源。在软饮料、功能食品、果蔬及粮油加工方面应用十分广泛。

4.1软饮料加工

超微粉碎技术已用于茶粉、植物蛋白饮料及奶制品等软饮料的生产。大量研究表明茶叶中含有多酚、蛋白质和维生素等成分，具有抗氧化、防癌、预防动脉硬化等多种功效。但茶叶中的功能成分大多存在于细胞壁中，传统泡茶方式不能使人体完全吸收营养物质，脂溶性的茶多酚及绝大多数蛋白质、矿物质等都留在茶渣中，使茶叶的保健功效大大降低。利用超微粉碎技术制备茶粉，可有效解决上述问题，显著提高茶叶营养成分的溶出率，最大程度的发挥茶叶的功效，将茶粉添加到食品中，还可制得多种新型茶制品。

4.2功能性食品加工

超微粉碎技术已广泛用于功能性食品的加工，可有效提高功能物质的利用率，常用于膳食纤维等基料的制备。膳食纤维能预防消化道疾病，抑制胆固醇的吸收，其中可溶性膳食纤维能延缓葡萄糖的吸收，有效地避免了餐后血糖的迅速上升，提高了机体的糖耐能力，益于糖尿病患者的康健。

4.3果蔬加工

果蔬加工过程中产生的残渣，大多被丢弃，造成了资源流失。利用超微粉碎技术可将其制成超微粉，不仅保留了果蔬的营养，改善了口感，还使其更易于消化吸收，充分利用了资源，简化了果蔬的储藏与运输。此外，将果蔬超微粉当做配料加入烘焙制品、冷制品、饮料及奶制品等，可开发出多种营养丰富的新型食品。

4.4粮油加工

经超微粉碎处理的粮油制品，其口感、色泽和消化吸收率都有很大提升，将茶粉、豆粉或南瓜粉等加入面制品中，能有效改善面制品质量，获得多种工艺特性的面制品，以满足不同生产的需求。此外，粮油加工过程中会产生麸皮、豆渣、米糠等副产物，这些副产物含有多种营养物质，利用超微粉碎技术可将其制成超微粉，提高营养物质的溶出率，辅助加强机体的吸收能力，使资源最大化利用。

五、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。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。

参考文献：

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