超微粉碎技術(shù)是近年來(lái)隨著現(xiàn)代化工、電子、生物、材料及礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)等高新技術(shù)的不斷發(fā)展而興起的,是國(guó)內(nèi)外食品加工的高科技尖端技術(shù)。
美國(guó)、日本市售的果味涼茶、凍干水果粉、超低溫速凍龜鱉粉、海帶粉、花粉和胎盤粉等，多是采用超微粉碎技術(shù)加工而成的，我國(guó)也于20世紀(jì)90年代將此技術(shù)應(yīng)用于花粉制品,一些口感好、營(yíng)養(yǎng)配比合理、易消化吸收的功能性食品 (如山楂粉、魔芋粉、香菇粉等)應(yīng)運(yùn)而生。
超微粉碎技術(shù)原理
超微粉碎技術(shù)是利用特殊的粉碎設(shè)備,通過(guò)一定的加工工藝流程,對(duì)物料進(jìn)行碾磨、沖擊、剪切等,將粒徑3mm以上的物料粉碎至粒徑為10～25μm以下的微細(xì)顆粒,從而使產(chǎn)品具有界面活性,呈現(xiàn)出特殊的功能。
與傳統(tǒng)的粉碎、破碎、碾碎等加工技術(shù)相比,超微粉碎產(chǎn)品的粒度更加微小。
超微粉碎技術(shù)是基于微米技術(shù)原理的。隨著物質(zhì)的超微化,其表面分子排列、電子分布結(jié)構(gòu)及晶體結(jié)構(gòu)均發(fā)生變化 ,產(chǎn)生塊(粒)材料所不具備的表面小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng),從而使得超微粉碎產(chǎn)品與 宏觀顆粒相比具有優(yōu)異的物理、化學(xué)及表界面性質(zhì)。
超微粉碎技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
2.1 速度快,可低溫粉碎
超微粉碎技術(shù)采用超音速氣流粉碎、冷漿粉碎等方法,在粉碎過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生局部過(guò)熱現(xiàn)象,甚至可在低溫狀態(tài)下進(jìn)行,粉碎瞬時(shí)即可完成,因而能最大限度地保留粉體的生物活性成分,有利于制成所需的高質(zhì)量產(chǎn)品。
2.2 粒徑細(xì) ,分布均勻
由于采用了氣流超音速粉碎,使得原料外力的分布非常均勻。分級(jí)系統(tǒng)的設(shè)置既嚴(yán)格限制了大顆粒,又避免了過(guò)碎,能得到粒徑分布均勻的超細(xì)粉, 很大程度上增加了微粉的比表面積,使吸附性、溶解 等亦相應(yīng)增大。
2.3 節(jié)省原料 ,提高利用率
因此 ,超微粉碎技術(shù)非常適合珍稀原料的粉碎。
2.4 減少污染
超微粉碎是在封閉系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的 ,既避免了微粉污染周圍環(huán)境, 又可防止空氣中的灰塵污染產(chǎn)品,在食品及醫(yī)療保健品中運(yùn)用該技術(shù),可控制微生物和灰塵對(duì)產(chǎn)品的污染。
2.5 提高了發(fā)酵、酶解過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)速度
由于經(jīng)過(guò)超微粉碎后的原料,具有極大的比表面,在生物、化學(xué)等反應(yīng)過(guò)程中,反應(yīng)接觸的面積大大增加了,因而可以提高發(fā)酵、酶解過(guò)程的反應(yīng)速度,在生產(chǎn)中節(jié)約了時(shí)間 ,提高了效率。
2.6 利于對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)成分的吸收
研究表明 ,經(jīng)過(guò)超微粉碎的食品 ,由于其粒徑非常小,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不必經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的路程就能釋放出來(lái),并且微粉體由于粒徑小而更容易吸附在小腸內(nèi)壁,加速了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放速率,使食品在小腸內(nèi)有足夠的時(shí)間被吸收。
在食品工業(yè)中的應(yīng)用
在食品加工領(lǐng)域里,通常把粒度低于25μm的粉末稱為超微粉體,將制備超微粉體的方法稱為超微粉碎技術(shù)。
食品中常用的超微粉碎技術(shù)主要有氣流式、高頻振動(dòng)式、旋轉(zhuǎn)球(棒) 磨式、轉(zhuǎn)輥式等。其中,氣流式超微粉碎技術(shù)較為先進(jìn),利用氣體通過(guò)壓力噴嘴的噴射產(chǎn)生劇烈的沖擊、碰撞和摩擦等作用力實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的粉碎。
3.1 超微粉碎技術(shù)在食品工業(yè)中應(yīng)用的分類
食品超微粉雖然問(wèn)世不久,卻已經(jīng)在調(diào)味品、飲料、罐頭、冷凍食品、焙烤食品、保健食品等方面大顯身手 ,且效果較佳。
3.2 超微粉碎技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用
3.2.1 軟飲料加工
目前,利用氣流微粉碎技術(shù)已開(kāi)發(fā)出的軟飲料有粉茶、豆類固體飲料和超微骨粉配制的富鈣飲料等。
茶文化在中國(guó)有著悠久的歷史,傳統(tǒng)的飲茶是用開(kāi)水沖泡茶葉,人體并沒(méi)有大量吸收茶的營(yíng)養(yǎng)成分,大部分蛋白質(zhì)、碳水化合物及部分礦物質(zhì)、維生素等都存留于茶渣中。若將茶葉在常溫、干燥狀態(tài)下制成茶粉(粒徑<5μm) ,可提高人體對(duì)其營(yíng)養(yǎng)成分的吸收率。
將茶粉添加到其他食品中,還可開(kāi)發(fā)出新的茶制品。植物蛋白飲料是以富含蛋白質(zhì)的植物種子和果核為原料,經(jīng)浸泡、磨漿、均質(zhì)等操作制成的乳狀制品。
磨漿時(shí),可用膠磨機(jī)磨至粒徑5～8μm,再均質(zhì)至1～2μm。在這樣的粒度下, 蛋白質(zhì)的固體顆粒和脂肪顆粒變小,從而防止了蛋白質(zhì)下沉和脂肪上浮。
3.2.2 果蔬加工
蔬菜在低溫下磨成微膏粉,既保存了營(yíng)養(yǎng)成分, 其纖維質(zhì)也因微細(xì)化而使口感更佳。如人們一般將其視為廢物的柿樹(shù)葉富含蘆丁、膽堿、黃酮甙、胡蘿卜素、多糖、氨基酸、維生素C及多種微量元素,若經(jīng)超微粉碎加工制成柿樹(shù)葉精粉,可作為食品添加劑制成面條、面包等各類柿樹(shù)葉保健食品,也可以制成柿樹(shù)葉保健茶。
3.2.3 糧油加工
將超微粉碎的麥麩粉、大豆微粉等添加到面粉中,可制成高纖維或高蛋白面粉。稻米、小麥等糧食類加工成超微米粉,由于粒度細(xì)小, 表面態(tài)淀粉受到活化,將其填充或混配制成的食品具有易于熟化、風(fēng)味和口感好的優(yōu)良性能。
大豆經(jīng)超微粉碎后加工成豆奶粉,可以脫去腥味。綠豆、紅豆等豆類也可經(jīng)超微粉碎后制成高質(zhì)量的豆沙、豆奶等產(chǎn)品。
3.2.4 水產(chǎn)品加工
螺旋藻、珍珠、龜鱉、鯊魚(yú)等軟 骨超微粉具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。如珍珠粉的傳統(tǒng)加工是經(jīng)過(guò)十幾個(gè)小時(shí)的球磨使顆粒度達(dá)幾百目,而若在-67℃左右的低溫和嚴(yán)格的凈化氣流條件下瞬時(shí)粉碎珍珠,可以得到平均粒徑為 10μm 以下的超微珍珠粉。
與傳統(tǒng)加工相比,此法充分保留了珍珠的有效成分,鈣含量高達(dá)42%,可作為藥膳或食品添加劑制成補(bǔ)鈣營(yíng)養(yǎng)品。
3.2.5 功能性食品加工
當(dāng)今,藥食同源、食療重于藥療的思想已普遍為人們接受。對(duì)于功能性食品的生產(chǎn),超微粉碎技術(shù)主要在基料 (如膳食纖維、脂肪替代品等) 的制備中起作用。
超微粉體可提高功能物質(zhì)的生物利用率,降低基料在食品中的用量,微粒子在人體內(nèi)的緩釋作用可使功效性延長(zhǎng)。在研制開(kāi)發(fā)固體蜂蜜的工藝中,用膠體磨將配料進(jìn)行超微粉碎可增加產(chǎn)品的細(xì)膩度。另外,用超微細(xì)骨粉、海蝦 粉補(bǔ)鈣,超微細(xì)海帶粉補(bǔ)碘,人體易吸收且簡(jiǎn)便易行。
3.2.6 香辛料、調(diào)味品加工
超微粉碎技術(shù)作為新型的食品加工方法,可以使傳統(tǒng)工藝加工的香辛料、調(diào)味產(chǎn)品(主要指豆類發(fā)酵固態(tài)制品) 更加優(yōu)質(zhì)。
香辛料、調(diào)味料在微粒化后產(chǎn)生的巨大孔隙率造成的集合孔腔可吸收并容納香氣,味道經(jīng)久不散,香氣和滋味更加濃郁。
同時(shí),超微粉碎技術(shù)可以使傳統(tǒng)調(diào)味料細(xì)碎成粒度均一、分散性能好的優(yōu)良超微顆粒,流動(dòng)性、溶解速度和吸收率均有很大的增加,口感效果也得到十分明顯的改善,經(jīng)超微粉碎方法加工的香辛料、調(diào)味料的入味強(qiáng)度是傳統(tǒng)加工方法的數(shù)倍乃至十余倍。
對(duì)于感官要求較高的產(chǎn)品來(lái)講,經(jīng)超微粉碎后的香辛料粒度極細(xì),可達(dá) 300～500目,肉眼根本無(wú)法觀察到顆粒的存在,杜絕了產(chǎn)品中黑點(diǎn)的產(chǎn)生,提高了產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。同時(shí),超微粉碎技術(shù)的相應(yīng)設(shè)備兼?zhèn)浒病⑷榛⒐腆w乳化、改性等物理化學(xué)功能,為調(diào)味產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了現(xiàn)實(shí)前景。可以說(shuō) ,超微粉碎技術(shù)將會(huì)對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)調(diào)味產(chǎn)品帶來(lái)革命性的變化。
美國(guó)、日本市售的果味涼茶、凍干水果粉、超低溫速凍龜鱉粉、海帶粉、花粉和胎盤粉等，多是采用超微粉碎技術(shù)加工而成的，我國(guó)也于20世紀(jì)90年代將此技術(shù)應(yīng)用于花粉制品,一些口感好、營(yíng)養(yǎng)配比合理、易消化吸收的功能性食品 (如山楂粉、魔芋粉、香菇粉等)應(yīng)運(yùn)而生。
超微粉碎技術(shù)原理
超微粉碎技術(shù)是利用特殊的粉碎設(shè)備,通過(guò)一定的加工工藝流程,對(duì)物料進(jìn)行碾磨、沖擊、剪切等,將粒徑3mm以上的物料粉碎至粒徑為10～25μm以下的微細(xì)顆粒,從而使產(chǎn)品具有界面活性,呈現(xiàn)出特殊的功能。
與傳統(tǒng)的粉碎、破碎、碾碎等加工技術(shù)相比,超微粉碎產(chǎn)品的粒度更加微小。
超微粉碎技術(shù)是基于微米技術(shù)原理的。隨著物質(zhì)的超微化,其表面分子排列、電子分布結(jié)構(gòu)及晶體結(jié)構(gòu)均發(fā)生變化 ,產(chǎn)生塊(粒)材料所不具備的表面小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng),從而使得超微粉碎產(chǎn)品與 宏觀顆粒相比具有優(yōu)異的物理、化學(xué)及表界面性質(zhì)。
超微粉碎技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
2.1 速度快,可低溫粉碎
超微粉碎技術(shù)采用超音速氣流粉碎、冷漿粉碎等方法,在粉碎過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生局部過(guò)熱現(xiàn)象,甚至可在低溫狀態(tài)下進(jìn)行,粉碎瞬時(shí)即可完成,因而能最大限度地保留粉體的生物活性成分,有利于制成所需的高質(zhì)量產(chǎn)品。
2.2 粒徑細(xì) ,分布均勻
由于采用了氣流超音速粉碎,使得原料外力的分布非常均勻。分級(jí)系統(tǒng)的設(shè)置既嚴(yán)格限制了大顆粒,又避免了過(guò)碎,能得到粒徑分布均勻的超細(xì)粉, 很大程度上增加了微粉的比表面積,使吸附性、溶解 等亦相應(yīng)增大。
2.3 節(jié)省原料 ,提高利用率
因此 ,超微粉碎技術(shù)非常適合珍稀原料的粉碎。
2.4 減少污染
超微粉碎是在封閉系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的 ,既避免了微粉污染周圍環(huán)境, 又可防止空氣中的灰塵污染產(chǎn)品,在食品及醫(yī)療保健品中運(yùn)用該技術(shù),可控制微生物和灰塵對(duì)產(chǎn)品的污染。
2.5 提高了發(fā)酵、酶解過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)速度
由于經(jīng)過(guò)超微粉碎后的原料,具有極大的比表面,在生物、化學(xué)等反應(yīng)過(guò)程中,反應(yīng)接觸的面積大大增加了,因而可以提高發(fā)酵、酶解過(guò)程的反應(yīng)速度,在生產(chǎn)中節(jié)約了時(shí)間 ,提高了效率。
2.6 利于對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)成分的吸收
研究表明 ,經(jīng)過(guò)超微粉碎的食品 ,由于其粒徑非常小,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不必經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的路程就能釋放出來(lái),并且微粉體由于粒徑小而更容易吸附在小腸內(nèi)壁,加速了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放速率,使食品在小腸內(nèi)有足夠的時(shí)間被吸收。
在食品工業(yè)中的應(yīng)用
在食品加工領(lǐng)域里,通常把粒度低于25μm的粉末稱為超微粉體,將制備超微粉體的方法稱為超微粉碎技術(shù)。
食品中常用的超微粉碎技術(shù)主要有氣流式、高頻振動(dòng)式、旋轉(zhuǎn)球(棒) 磨式、轉(zhuǎn)輥式等。其中,氣流式超微粉碎技術(shù)較為先進(jìn),利用氣體通過(guò)壓力噴嘴的噴射產(chǎn)生劇烈的沖擊、碰撞和摩擦等作用力實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的粉碎。
3.1 超微粉碎技術(shù)在食品工業(yè)中應(yīng)用的分類
食品超微粉雖然問(wèn)世不久,卻已經(jīng)在調(diào)味品、飲料、罐頭、冷凍食品、焙烤食品、保健食品等方面大顯身手 ,且效果較佳。
3.2 超微粉碎技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用
3.2.1 軟飲料加工
目前,利用氣流微粉碎技術(shù)已開(kāi)發(fā)出的軟飲料有粉茶、豆類固體飲料和超微骨粉配制的富鈣飲料等。
茶文化在中國(guó)有著悠久的歷史,傳統(tǒng)的飲茶是用開(kāi)水沖泡茶葉,人體并沒(méi)有大量吸收茶的營(yíng)養(yǎng)成分,大部分蛋白質(zhì)、碳水化合物及部分礦物質(zhì)、維生素等都存留于茶渣中。若將茶葉在常溫、干燥狀態(tài)下制成茶粉(粒徑<5μm) ,可提高人體對(duì)其營(yíng)養(yǎng)成分的吸收率。
將茶粉添加到其他食品中,還可開(kāi)發(fā)出新的茶制品。植物蛋白飲料是以富含蛋白質(zhì)的植物種子和果核為原料,經(jīng)浸泡、磨漿、均質(zhì)等操作制成的乳狀制品。
磨漿時(shí),可用膠磨機(jī)磨至粒徑5～8μm,再均質(zhì)至1～2μm。在這樣的粒度下, 蛋白質(zhì)的固體顆粒和脂肪顆粒變小,從而防止了蛋白質(zhì)下沉和脂肪上浮。
3.2.2 果蔬加工
蔬菜在低溫下磨成微膏粉,既保存了營(yíng)養(yǎng)成分, 其纖維質(zhì)也因微細(xì)化而使口感更佳。如人們一般將其視為廢物的柿樹(shù)葉富含蘆丁、膽堿、黃酮甙、胡蘿卜素、多糖、氨基酸、維生素C及多種微量元素,若經(jīng)超微粉碎加工制成柿樹(shù)葉精粉,可作為食品添加劑制成面條、面包等各類柿樹(shù)葉保健食品,也可以制成柿樹(shù)葉保健茶。
3.2.3 糧油加工
將超微粉碎的麥麩粉、大豆微粉等添加到面粉中,可制成高纖維或高蛋白面粉。稻米、小麥等糧食類加工成超微米粉,由于粒度細(xì)小, 表面態(tài)淀粉受到活化,將其填充或混配制成的食品具有易于熟化、風(fēng)味和口感好的優(yōu)良性能。
大豆經(jīng)超微粉碎后加工成豆奶粉,可以脫去腥味。綠豆、紅豆等豆類也可經(jīng)超微粉碎后制成高質(zhì)量的豆沙、豆奶等產(chǎn)品。
3.2.4 水產(chǎn)品加工
螺旋藻、珍珠、龜鱉、鯊魚(yú)等軟 骨超微粉具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。如珍珠粉的傳統(tǒng)加工是經(jīng)過(guò)十幾個(gè)小時(shí)的球磨使顆粒度達(dá)幾百目,而若在-67℃左右的低溫和嚴(yán)格的凈化氣流條件下瞬時(shí)粉碎珍珠,可以得到平均粒徑為 10μm 以下的超微珍珠粉。
與傳統(tǒng)加工相比,此法充分保留了珍珠的有效成分,鈣含量高達(dá)42%,可作為藥膳或食品添加劑制成補(bǔ)鈣營(yíng)養(yǎng)品。
3.2.5 功能性食品加工
當(dāng)今,藥食同源、食療重于藥療的思想已普遍為人們接受。對(duì)于功能性食品的生產(chǎn),超微粉碎技術(shù)主要在基料 (如膳食纖維、脂肪替代品等) 的制備中起作用。
超微粉體可提高功能物質(zhì)的生物利用率,降低基料在食品中的用量,微粒子在人體內(nèi)的緩釋作用可使功效性延長(zhǎng)。在研制開(kāi)發(fā)固體蜂蜜的工藝中,用膠體磨將配料進(jìn)行超微粉碎可增加產(chǎn)品的細(xì)膩度。另外,用超微細(xì)骨粉、海蝦 粉補(bǔ)鈣,超微細(xì)海帶粉補(bǔ)碘,人體易吸收且簡(jiǎn)便易行。
3.2.6 香辛料、調(diào)味品加工
超微粉碎技術(shù)作為新型的食品加工方法,可以使傳統(tǒng)工藝加工的香辛料、調(diào)味產(chǎn)品(主要指豆類發(fā)酵固態(tài)制品) 更加優(yōu)質(zhì)。
香辛料、調(diào)味料在微粒化后產(chǎn)生的巨大孔隙率造成的集合孔腔可吸收并容納香氣,味道經(jīng)久不散,香氣和滋味更加濃郁。
同時(shí),超微粉碎技術(shù)可以使傳統(tǒng)調(diào)味料細(xì)碎成粒度均一、分散性能好的優(yōu)良超微顆粒,流動(dòng)性、溶解速度和吸收率均有很大的增加,口感效果也得到十分明顯的改善,經(jīng)超微粉碎方法加工的香辛料、調(diào)味料的入味強(qiáng)度是傳統(tǒng)加工方法的數(shù)倍乃至十余倍。
對(duì)于感官要求較高的產(chǎn)品來(lái)講,經(jīng)超微粉碎后的香辛料粒度極細(xì),可達(dá) 300～500目,肉眼根本無(wú)法觀察到顆粒的存在,杜絕了產(chǎn)品中黑點(diǎn)的產(chǎn)生,提高了產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。同時(shí),超微粉碎技術(shù)的相應(yīng)設(shè)備兼?zhèn)浒病⑷榛⒐腆w乳化、改性等物理化學(xué)功能,為調(diào)味產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了現(xiàn)實(shí)前景。可以說(shuō) ,超微粉碎技術(shù)將會(huì)對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)調(diào)味產(chǎn)品帶來(lái)革命性的變化。
