概述‖食品工业应用中的超微粉碎技术

2023-07-21
  • 概述‖食品工业应用中的超微粉碎技术
  • 超微粉碎技术是近些年来迅速发展起来的一项高新技术,是指利用机器或者流体动力的途径将0.5~5mm的物料颗粒粉碎至微米甚至纳米级(5~25)的过程,一般的粉碎技术只能使物料粒径为45μm,而运用现代超微粉碎加工技术能将物料粉碎至10μm,甚至1μm的超细粉体。超微粉碎技术具有良好的分散性、吸附性、化学反应活性等,已广泛应用于食品、化工、医药等许多领域,它是食品加工中应用最广泛的制备超微粉体的手段,能提高物料的利用率,改善加工性能,使产品的品质更加优良。一、超微粉碎技术原理超微粉碎技术是利用特殊的粉碎设备,通过一定的加工工艺流程,对物料进行碾磨、冲击、剪切等,从而使产品具有界面活性,呈现出特殊的功能。超微粉碎技术是基于微米技术原理的。随着物质的超微化,其表面分子排列、电子分布结构及晶体结构均发生变化,产生块(粒)材料所不具备的表面小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应,从而使得超微粉碎产品与宏观颗粒相比具有优异的物理、化学及表界面性质。二、超微粉碎技术的优点1、快速低温粉碎:超微粉碎技术是采用超音速气流粉碎、冷浆粉碎等方法,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。2、粒细分布均匀: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。3、节省原料,提高利用率:物体经超微粉碎后的超微粉一般可以直接用于制剂生产,而用常规粉碎方法得到的粉碎产品,仍需一些中间环节才能达到直接用于生产的要求,这样很可能造成原料浪费。4、提高了发酵、酶解过程的化学反应速度:由于经过超微粉碎后的原料具有极大的比表面,在生物、化学等反应过程中,反应接触的面积大大增加了,因而可以提高发酵、酶解过程的反应速度,在生产中节约了时间,提高了效率。5、利于对食品营养成分的吸收:研究表明,经过超微粉碎的食品,由于其粒径非常小,营养物质不必经过较长的路程就能释放出来,并且微粉体由于粒径小而更容易吸附在小肠内壁,加速了营养物质的释放速率,使食品在小肠内有足够的时间被吸收。三、超微粉碎技术在食品加工中的应用1、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 。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。有制备小麦超微粉的实验结果表明,检测得出随着小麦超微粉粒径的减小,其沉淀值、破损淀粉含量及吸水率显著增加,淀粉糊化的黏度及面团稳定时间呈先升后降趋势,在小麦粒径为25μm左右时,最有利于面团加工特性的改善。同时,将超微绿茶粉代替6%的小麦粉加入面团中,分析检测得出面团吸水率上升4.3%,稳定时间增加83.8%,面筋强度增大,延伸度降低,因此,在实际生产时,选择合适的茶粉及添加量有助于制备高品质的产品。同样的,制备红米超微粉的实验结果表明:随着红米微粉粒径的减小,堆积密度增加0.121g/mL,溶解度、持水力、抗氧化活性及酚类物质含量都有所增加。2、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。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。研究人员研究了蜂蜜茶粉的性质与多项指标,结果表明茶粉具有优良的稳定性和溶解性,较好的保留了蜂蜜和茶的风味及营养物质。实验表明,超微粉碎制得的乌龙茶粉加入饲料,发现茶粉可明显降低肉鸭脂腹率,提高血清超氧化物歧化酶活性,改善肉质。用红茶、绿茶及乌龙茶超微粉代替10%~30%的小麦粉加入蛋糕,制作了口感细腻香滑的新型茶蛋糕。 3、功能食品加工:超微粉碎技术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。研究人员用气流超微粉碎机制得甘薯膳食纤维粉,研究表明:通过超微粉碎处理,粒径明显减小,可溶性膳食纤维、糖醛酸及鼠李糖含量分别提高3.56%、3.64%和2.17%,持水性、持油性及吸水膨胀性均有显著提升。将制备好的山楂不溶性膳食纤维粗粉进行超微粉碎,并加入小鼠日常饲料,经过激光粒度仪检测,超微粉碎后粒径约为粉碎前的1/5,且有较好的降脂功效。用球磨机对小米麸皮进行超微粉碎,试验结果表明,经超微粉碎后,小米麸皮膳食纤维微粉的膨胀力、持水力、持油力分别为原粉的2.3、3.1和1.6倍,且具有较强的阳离子交换能力,可有效改善小米麸皮粉的物理特性。4、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。实验发现,对南瓜粗粉进行超微粉碎处理后,其蛋白质溶解度、多糖含量及可溶性膳食纤维提取率明显提高,且具有较好的自由基清除能力。经超微粉碎处理后,枣粉分散性和溶解性增强,吸湿性降低,还原糖、黄酮、环磷酸腺苷溶出率增加,明显加强了机体对枣粉营养成分的吸收。将干制后的桑堪果进行超微粉碎,果粉色泽变浅,溶解度、吸油力及固形物含量分别增加13%、125%和22.34%,总酚和花色苷溶出量也有所增加,持水力、还原糖含量及吸湿性略有下降。四、总结超微粉碎技术是传统粉碎方法的一个创新和改革 ,其适用范围广,操作工艺简单,产品附加值高,经济效益显著,是食品加工业的新技术、新手段,对于传统食品加工工艺和配方的改进及新产品的开发将产生巨大的推动作用。在食品工业中,超微粉碎技术与超高压灭菌技术、膜分离技术、微胶囊技术、辐射技术、微波技术、冷冻干燥技术以及食品生物技术共同被列为国际性食品加工新技术 。因此,随着测量技术和粉碎理论的不断发展与完善以及制备工程学的逐步建立、粉粒稳定性与微粒最适度筛选确定等基础性问题的不断解决,必然会推动相关行业现代化和国际化的发展,进而为一些优质物料的开发和利用找到新的出路和发展空间,带来更大的社会效益和经济利益。(根据百度百科、豆丁网﹥行业资料等相关资料整理编辑)

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