（食品科学专业论文）猪骨骼超微粉碎工艺及新产品的开发.pdf

摘要 于两斐 本试验对超微粉碎骨粉的工艺进行了研究。测定的原料骨的物质含量，测量了原料骨的 三种破坏应力及其粉碎性能。分析高温高压处理方法对骨头的三种破坏应力的影响，以及对 骨头中的物质含量的影响。分析了干燥方法对骨头的三种破坏应力、水分含量的影响。确定 了不同粉碎影响因素对的粉碎参数的影响。研究了不同粉碎影响因素对不同高温高压处理方 法和干燥方法的影响。研究了超微粉体的物理性质和物质含量。研究了超微粉粉体在模拟胃 酸条件下的钙溶出情况，并与不同粉碎程度的骨粉相比较。而且开发了三种以超微粉碎骨粉 为主要原料的新产品。 研究结果如下： 1 、经过试验测定原料骨的物质含量为蛋白质含量在大约2 7 左右，脂肪含量在1 0 3 左右，水分含量在4 3 4 ，钙含量大约为1 9 3 。测量了原料骨的三种破坏应力分别为垂直 折断破坏应力，4 0 19n m p a 、垂直挤压破坏应力，4 8 6 3 2n m p a 、水平挤压破坏应力，4 6 2 2 n m p a 。经过试验发现未经过处理的原料骨不容易被粉碎，而且在粉碎过程中对粉碎机的影响 很大。 2 、测晕了经过不同高温高压处理过的骨头的破坏应力，结果表明随着处理强度的增加和 处理时间的延长骨头的破坏应力降低，反映出了随着处理强度增加和处理时间的延长，骨头 的硬度降低。还并测定了在不同高温高压处理条件下各种物质含量的变化结果表明，随着高 温高压处理强度的增加和处理时间的延长对骨头中的蛋白质含量影响不大，对脂肪含量的降 低其很大作用，对钙含量不起作用。经过试验，处理骨头的最适条件为1 2 5 o 1 5 m p a 条 件下处理6 0 m i n 。 3 、测量了经过不同干燥条件干燥过的骨头的破坏应力，结果表明随着干燥时间的延长和 干燥温度的升高骨头的破坏应力降低，反映出了干燥时间的延长和干燥温度的升高，骨头的 硬度降低。还测定了在不同干燥处理条件下的水分含量的变化，结果表明随着干燥时间的延 长和干燥温度的升高水分含量有明显的降低。经过试验，骨头干燥的最适条件为1 1 0 条件 下干燥6 h 。 4 、研究了不同的不同粉碎因素对粉碎参数以及对超微粉体出粉率的影响，并确定了粉碎 参数。 研究了进料粒度对粉碎参数的影响。结果表明进料粒度对工艺参数的影响很大，而且随 着进料粒度的减小，各参数反映的粉碎过程越有利于粉碎。而且，随着进料粒度的降低，出 粉率逐渐升高。在p o 0 5 的置信区间进行比较各个数据间的差异显著性，选择进料粒为 2 3 c m 。 研究了进料时间间隔对粉碎机运行状况的影响。结果表明进料时间间隔越大。粉碎机运 转越平稳。进料时间间隔的变化对出粉率也存在着影响，在p o 0 5 的置信区间进行比较各 个数据间的差异显著性，选择进料时间隔为3 0 s 。 研究了粉碎时间出粉率的影响。结果表明粉碎时间的延长对出粉率增高，但是粉碎时间 是l o m i n 的出粉率低于粉碎时间是8 m i n 的出粉率，在p o 0 5 的置信区间进行比较各个数据 间的差异显著性，选择粉碎时间为8 m i n 。 东北农业大学t 学硕。卜学位论文 5 、分析了不同处理方法对粉碎参数的影响。 研究了高温高压处理过的骨头在超微粉碎过程中对粉碎参数和出粉率的影响。结果表明， 随着高温高压的处理强度的增加和处理时间的延长，对各项粉碎参数的评价都逐渐向着好的 方向发展，出粉率也随着高温高压的处理强度的增加和处理时间的延长而增加。说明处理强 度越强、处理时间越长对粉碎过程越有利，出粉率越高。 研究了干燥过的骨头对粉碎参数和出粉率的影响。结果表明随着干燥时间延长和干燥温 度的升高，各项粉碎参数都向着有利于粉碎的方向变化，出粉率也随着干燥时间延长和干燥 温度的升高而升高。说明干燥时间的延长、干燥温度的升高对粉碎参数都有利，而且出粉率 增高。 6 、测量了不同粉碎程度的骨粉的滑角和堆积角，结果表明粉碎的越细，分体的滑角和堆 积角越人，这说明分体的颗粒越小粉体的黏合力和表面聚集力越大。 利用扫描电镜观察不同粉碎程度的骨粉的微观结构，并测量骨粉的粒径，超微粉体的所 有粒径都小于2 5 微米，达到了超微粉碎的要求。 检测了不同粉碎程度的骨粉的物质含量，结果表明骨粉的粉碎程度对骨粉的物质含量不 产生影响。 7 、研究了超微粉碎骨粉在模拟胃酸条件下的钙溶出情况，并与不同粉碎程度的骨粉进行 对比。结果表明粉碎的越细，粉体的粒度越小，骨粉中的钙溶出的越多，在所有的样品中超 微粉碎骨粉的钙溶出的最多，达到了1 4 0 9m g m l 。 8 、研制了具有补钙功能的超微粉碎骨泥火腿肠、超微粉碎骨粉饮料和超微粉碎骨粉酸辣 酱三种新产品，产品工艺配方分别为： 超微粉碎骨泥火腿肠：水2 0 ，淀粉2 0 ，盐3 ，糖1 5 ，味精0 3 ，多聚磷酸钠o 3 5 ，胡椒 粉o 4 ，超微粉碎骨泥5 。 超微粉碎骨粉饮料：柠檬酸浓度0 3 5 ，骨粉与酸的比例为1 ：2 ，水解温度6 5 c ，水解 时间1 5 h ，蔗糖添加量为1 5 ，稀释倍数为8 0 。 辣椒酱添加量为5 ，加入盐5 、味精0 3 、胡椒粉0 5 、料酒3 和水3 0 进行熬制，直到 有气泡冒出，并呈现出均匀的粘稠状。 关键词：超微粉碎；骨粉：破坏应力；物性；吸收性；工艺：配方 i i a b s t r a c t t h ep r o c e s so f p i gb o n e u 1 t r a - 一m i c r oa n di t sn e wp r o d u c e e x p l o r e t i o n a b s t r a c t t h i st h e s i ss t u d i e st h ep r o c e s so fs u p e r - f i n ep i gb o n ep o w d e r a n a l y s i st h en u t r i t i o nc o n t e n t ， m e a s u r ei t sb r e a kf o r c e ，a n di t sc r a s ha b i l i t y c i t et h eb r e a ks t r e s sf r o me n e r g ym e c h a n i ct o e x p r e s st h ei n f l u e n tf r o mp r o - t r e a t e da n dd r y n e s st oh a r d n e s s ，a n df a l ld e g r e eo fh a r d n e s s a n d f i l t e rt h eb e s tp r o t r e a t e da n dd r y n e s sp a r a m e t e r a n a l y s i st h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n tc r u s h p a r a m e t e rt ob u c k e r a n a l y s i st h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n tp r o - t r e a t e dt e c h n o l o g ya n dd r yc o n d i t i o nt o b u c k e rm e a s u r et h ep h y s i cc h a r a c t e ro fd i f f e r e n tc r u s hd e g r e eb o n e ，a n dn u t r i t i o nc o n t e n t m e a s u r e t h er e l a t i o nb e t w e e nd i g e s t i o na n dd i f f e r e n tc r u s hd e g r e eb o n e i nt h ee n d w ed e v e l o p e dt h r e e k i n d so fn e wp r o d u c t s t h er e s u l t sw e r ea sf o i l o w ： 1 t h ep i gb o n ec o n t e n tp o r t i o na b o u t2 7 ，f a t10 3 ，m o i s t u r e4 3 4 ，c a19 3 a n di t s t h r e ek i n do fb r e a kf o r c ew e r ep e r p e n d i c u l a rb r i s e m e n tf o r c e4 0 19n m p a , p e r p e n d i c u l a r e x t r u s i o nf o r c e4 8 6 3 2n m p a ，p a r a l l e le x t r u s i o nf o r c e4 6 2 2n m p a a c c o r d i n gt ot h es t u d yt h e p i gb o n ew i t h o u tt r e a t e dw a sd i f f i c u l tt oc r a s h ，a n di tw a sb i gd e f e c t i v et ob u c k e r 2 s t u d yt h er e l a t i o nb e t w e e nh i g hp r e s sh i g ht e m p e r a t u r et r e a tc o n d i t i o na n db o n eh a r d n e s s t h er e s u l t si sa st h et r e a td e g r e ei n c r e a s ea n dt r e a tt i m ep r o l o n g ，t h ed e s t r o ys t r e s so fb o n e d e c r e a s e ，i tr e f l e c t st h eh a r d n e s so fb o n ed e c r e e sa st h et r e a td e g r e ei n c r e a s ea n dt r e a tt i m e p r o l o n g s t u d yt h er e l a t i o nb e t w e e nh i g hp r e s sh i g ht e m p e r a t u r ea n dp o r t i o n ，f a ta n dc ac o n t e n t t h er e s u l t si s 硒t h et r e a td e g r e ei n c r e a s ea n dt r e a tt i m ep r o l o n g ，t h ec h a n g eo fp o r t i o nc o n t e n ti s v e r yl i t t l e ，b u ti ti ss i g n i f i c a n ti n f l u e n c et of a tc o n t a n t ，a n di ti sn o ti n f l u e n c et oc ac o n t e n t c h o o s et h ef i n a lt r e a tc o n d i t i o ni s12 5 15 m p a , 6 0 m i n 3 s t u d yt h er e l a t i o nb e t w e e nd r yc o n d i t i o na n db o n eh a r d n e s s t h er e s u l t si sa st h ed r yt i m e p r o l o n ga n dd r yt e m p e r a t u r ei n c r e a s e ，t h ed e s t r o ys t r e s so fb o n ed e c r e a s e ，i tr e f l e c t st h eh a r d n e s s o f b o n ed e c r e e sa st h ed r yt i m ep r o l o n ga n dd r yt e m p e r a t u r ei n c r e a s e s t u d yt h er e l a t i o nb e t w e e n d r yc o n d i t i o na n dm o i s t u r ec o n t e n t t h er e s u l ti sa st h ed r yt i m ep r o l o n g sa n dd r yt e m p e r a t u r e i n c r e a s e ，t h em o i s t u r ec o n t e n td e c r e a s es i g n i f i c a n c ed e c r e a s e c h o o s et h ef i n a ld r yt e m p e r a t u r e i sd r yt i m e6 h ，d r yt e m p e r a t u r el1 0 ( 2 4 s t u d yt h er e l a t i o nb e t w e e np a r t i c l es i z ea n dc r a s hp a r a m e t e ra n dp o w d e rg e t t i n gr a t e t h e r e s u l ti st h ep a r t i c l es i z em u c hi n f l u e n tt oc r a s hp a r a m e t e r a n da st h ep a r t i c l es i z ed e c r e a s e ，t h e c r a s hp a r a m e t e rc h a n g et o s a t i s f yd i r e c t i o n a n dt h ep o w d e rg e t t i n gr a t e i sa l s oi n c r e a s e c o m p a r ed i f f e r e n c es i g n i f i c a n c ei nc o n f i d e n c ei n t e r v a lp 0 0 5 ，c h o o s et h ef i n a lp a r t i c l es i z ei s 2 3 c m 。 s t u d yt h er e l a t i o nb e t w e e nd r o pt i m ec e l la n dm a c h i n er u n n i n gs i t u a t i o na n dp o w d e rg e t t i n g r a t e t h er e s u l ti st h ed r o pt i m ec e l lm u c hi n f l u e n tt om a c h i n er u n n i n gs i t u a t i o n a n dt h ep o w d e r g e e i n gr a t ei sa l s oc h a n g ea si t sc h a n g e c o m p a r ed i f f e r e n c es i g n i f i c a n c ei nc o n f i d e n c ei n t e r v a l p 0 0 5 ，c h o o s et h ef i n a ld r o pt i m ec e l i i s3 0 s i i i 东北农业大学丁学硕十学位论文 s t u d yt h er e l a t i o nb e t w e e nc r a s ht i m ea n dp o w d e rg e t t i n gr a t e t h er e s u l ti sc r a s ht i m em u c h i n f l u e n tt op o w d e rg e t t i n gr a t e c o m p a r ed i f f e r e n c es i g n i f i c a n c ei nc o n f i d e n c ei n t e r v a lp 0 ，0 5 ， c h o o s et h ef i n a lc r a s ht i m ei s8 m i n 5 a n a l y s i st h ei n f l u e n c et oc r a s hp a r a m e t e ro f d i f f e r e n tt r e a t e dc o n d i t i o n s t u d yt h er e l a t i o nb e t w e e nt h eb o n eb e e nt r e a t e db yh i g hp r e s sh i g ht e m p e r a t u r ea n dt h e r e s u l t si sa st h et r e a td e g r e ei n c r e a s ea n dt r e a tt i m ep r o l o n g t h ee v e r yc r u s hp a r a m e t e ra h e a dt o e a s yt oc r u s hd i r e c t i o n i tm e a n st h em u c h t r e a td e g r e ei n c r e a s ea n dt r e a tt i m ep r o l o n g ，t h em o r e e a s yt oc r u s h 。a n di t sp o w d e rg e r i n gr a t ei n c r e a s et o o s t u d yt h er e l a t i o nb e t w e e nd r yc o n d i t i o na n dc r u s hp a r a m e t e r t h er e s u l t si sa st h ed r yt i m e p r o l o n ga n dd r yt e m p e r a t u r ei n c r e a s e ，t h ee v e r y c r u s hp a r a m e t e ra h e a dt o e a s yt oc r u s h d i r e c t i o n a n di t sp o w d e rg e t t i n gr a t ei n c r e a s et o o 6 m e a s u r et h er e l a t i o nb e t w e e nd i f f e r e n tc r a s hl e v e la n dg l i d i n ga n g l ea n da c c u m u l a t i o n a n g l e t h er e s u l t i st h et i n i e rp o w d e rt h eb i g g e rg l i d i n ga n g l ea n da c c u m u l a t i o na n g l e t h i s m e a n st h et i n i e rp o w d e rt h eb i g g e rc o h e r ef o r c ea n dp o l y m e r i z ef o r c e o b s e r v ed i f f e r e n tc r a s hl e v e lo nm i c r o s t r u c t u r e ，a n dm e a s u r et h e mp a r t i c l ed i a m e t e r t h e r e s u l ti sa llt h eu l t r a m i c r op o w d e r sp a r t i c l ed i a m e t e ri sl o w e rt h a n2 5 1 x m m e a s u r ed i f f e r e n tc r a s hl e v e lb o n ep o w d e r sn u t r i t i o nc o n t e n t t h er e s u l ts h o w st h a tc r a s h l e v e ld o e s n tp l a yap a r ti nn u t r i t i o nc o n t e n t 7 s t u d yt h er e l a t i o nb e t w e e nd i f f e r e n tc r a s hl e v e la n dd i g e s t i o n t h i sm e a n st h et i n i e r p o w d e r , t h em o r ec ad i s s o l u t i o n a n di na l ls a m p l e ，t h eu l t r a - m i c r op o w d e rg e t st h em o s tc a d i s s o l u t i o n14 0 9m g m 1 8 n e wt h r e ep r o d u c t i o nw i t hak i n do fg o o df o rc a l c i u ma b s o r p t i o ns u p e r - f i n eb o n em e a l s a u s a g e ，u l t r a - m i c r ob o n ep o w d e rd r i n k s ，u l t r a - m i c r o b o n ep o w d e rs o u r - c h i l l ys a u c ew e r e d e v e l o p e d p r o c e s s i n gm e t h o da n dt h eo p t i m u mf o r m u l ao fa k i n do fg o o df o rc a l c i u ma b s o r p t i o n s u p e r - f i n eb o n e m e a ls a u s a g ei s w a t e r2 0 ，s t a r c h2 0 ，s a l t3 ，s u g a r1 5 ，g o u r m e tp o w e r0 3 ， p o l y p h o s p h a t eo 3 5 ，p e p p e r0 4 ，s u p e r - f i n eb o n em e a l5 p r o c e s s i n gm e t h o da n dt h eo p t i m u mf o r m u l ao fu l t r a - m i c r ob o n ep o w d e rd r i n k si sc i t r i ca c i d c o n c e n t r a t i o n0 3 5 ，t h er a t eo fb o n ea n dc i t r i ca c i d 1 ：2 ，h y b r i d i z a t i o nt e m p e r a t u r e6 5 ， h y b r i d i z a t i o nt i m e1 5 h ，c a n es u g a rl5 ，a t t e n u a t e d8 0 ， p r o c e s s i n gm e t h o da n dt h eo p t i m u mf o r m u l ao fu l t r a m i c r ob o n ep o w d e rs o u r - c h i l l ys a u c e i sc h 班ys a u c e5 ，s a l t5 ，g o u r m e tp o w e r0 3 ，p e p p e r0 5 ，c o o k i n gw i n e3 ，a n dw a t e r3 0 t ob e d e c o c tu n t i le f f e r v e s c e n c y , a n du n i f o r m i t yr o p i n e s s k e y w o r d s ：s u p e r - f i n e ；b o n ep o w d e r ；p r o p e r t i e so fm a t t e r ；a b s o r b a b i l i t y ；t e c h n o l o g y ； f o r m u l a i v c a n d i d a t e ：c h e r tl i y a o s p e c i a l t y ：f o o ds c i e n c e s u p e r v i s o r ：p r o f l ix i a o d o n g 研究生学位论文独创声明和使用授权书 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 ( 逵! 垫逡查基丝嚣要挂别壅明丝：奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证 书使用过的材料。与我- - 匾 i 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：隙丽免 日期：辟多月2 殆 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解 密后适用本授权书) 学位论文作者签名：砭墅励免 导师签名：誊碳誊 日期：汐瞻六洳 日期：蒯衫国 前言 1 月i j 吾 我国对畜禽产品的消费主要是集中在肉类上，导致了大量的畜禽骨骼的增加，如果不将 这些骨骼加以有效利用，而随意丢弃将会带来严重的污染。而富禽骨骼中丰富的营养，尤其 是良好的天然钙源，却没能的到有效的和充分的利用，造成了非常严重的资源浪费。近年来 利j j i 天然钙作为钙源补钙逐渐弓f 起人们的注意，畜禽骨骼由于来源广泛，成为天然钙源的首 选。然而，畜禽骨骼由于其硬度大，普通方法又无法提高其钙的利用率，因此又成为有效利 用的一个障碍。 1 1 立题背景和依据 1 1 1 超微粉碎技术简介 超微粉碎技术是2 0 世纪6 0 年代末7 0 年代初随着现代化工、电子材料及矿产冶金等行 业的发展而诞生的一项跨学科，跨行业的高新技术。进入2 1 世纪以来，信息、生物和新材 料技术促进了超微粉体技术研究的深入发展。超微粉体技术不再仅仅局限于粉碎、分级等简 单的物理单元作业，还从新的技术平台上渗透到材料科学、化学、现代物理学、生物学、医 学等各个学科领域。目前，随着我国科学与工业技术的进步，超微粉碎技术作为一门工程学 科在国民经济的发展中扮演着举足轻重的角色。由于颗粒向微细化发展，导致物料表面具有 独特的物理和化学性质，如良好的溶解性、分解性、吸附性、化学活性等，超微技术涉及各 种材料的制备、干燥、分散、表征、分级、表面修饰、填充、造粒过程，不仅应用于化工、 电子、信息、生物、建材、国防、环保等行业，而且在人们日常生活密切相关的纺织、食品、 医药等行业都有广泛的应用。不同文献对超微粉体的定义各不相同( 盖国胜2 0 0 4 ) 。般而 言，超微粉体按大小可分为纳米粉体、亚微米粉体、微米粉体等，粒径在1 - - l o o n m 之间的 粉体称为纳米粉体，在0 1 lpm 之间的粉体称为亚微米粉体，1 1 0 0 l am 之间的粉体称为 微米粉体。 表1 1 超微粉体分类 t a b 1 - 1c l a s s i f i c a t i o no f u l t r a - f i n ep o w d e r 超微粉碎一般是指将直径为3 m m 以上的物料颗粒粉碎至1 0 - 2 5um 的过程( j o h nw i l e y & s o n s1 9 8 4 ) ，由于颗粒向微细化发展，导致物料表面积和空袭率大幅度的增加，因此超微粉 体具有独特的物理和化学性质，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化学活性等，其应用领 域十分广泛( k a y ebh ，c l a r kg l e b l a n c eje1 9 8 7 ，y o u n gbd ，b r y s o naw v a nv l i e tbm 1 9 9 0 ) 。 1 1 2 粉体的制备方法 目前超微技术有化学合成法和机械粉碎法两种：化学合成法能够制得微米级、亚微米级 甚至纳米级的分体，但是产量低，加工成本高，应用范围窄，主要包括：沉淀、水解、喷雾、 氧化还原、激光合成、冻结干燥和火花放电等方法。机械粉碎法成本低、产量大，是制备超 微粉体的主要手段，现已经大规模应用于工业生产，机械法超微粉碎可以分为干法粉碎和湿 法粉碎，根据粉碎过程中产生粉碎力的原理不同，干法粉碎有气流式、高频振动式、旋转球 东北农业大学工学硕士学位论文 磨式、捶击式和自磨式等几种形式；湿法粉碎主要是胶体磨和均质机，表l - 2 列出了干法粉 碎和湿法粉碎的几种形式。 表l 艺干法超微粉碎和湿法超微粉碎的几种形式 t a b 1 2s o m ef o r m so fd r i e d t y p es m ma n dw e t - t y p es m m 物料在粉碎机中受剑机械力的作用而被粉碎。这种机械粉碎作用一般可分为挤压、冲击、 剪切摩擦等。目前应用的超微粉碎设备中有些采用一种作用力，有些采用两种以上的组合作 用力。在原料性质相同的条件下，粉碎产品的粒度大小和粒度分布与机械力的作用方式都有 很大的关系。一般来说，剪切摩擦力粉碎的产物粒度最细，冲击粉碎的产品粒度分布最宽， 挤压粉碎产物的粒度最粗。 1 1 3 我国畜禽骨骼利用情况概述 在我国对畜禽骨骼利用进行深入的研究起步较晚，童军锋指出( 1 9 9 9 ) 早期一般是提取 骨头中的骨油用来生产肥皂、甘油、润滑油等产品，提取方法有水煮法、蒸汽法和有机溶剂 抽提法，还可以用来生产明胶和作为脱色剂使用的骨炭，另外有一部分就是最为饲料使用的 粗制骨粉。但是，杨桂苹( 1 9 9 7 ) 对骨粉营养成分的分析表明，骨粉属于一种典型的高营养 低热能食品，其灰分含量明显高于其它的食品，见表1 3 表1 3 骨粉与其它食品中的主要营养成分( ) t a b 1 3t h em a i nn u t r i t i o ni nb o n ep o w d e ra n do t h e rf o o d ( ) 注：与其它食物比较有极显著差异p 0 0 1 ； 2 前言 随后王显伦( 1 9 9 9 ) 利用蛋白酶水解方法制作了骨精汤料。彭辉( 1 9 9 5 ) 研究了骨粉腥 昧的掩盖和抗氧化的方法，试验表明添加5 的1 3 环糊精就可以使腥味基本消失，而且可以 有效地抑制氧化。叶明泉( 1 9 9 9 ) 阐述了制作普通的食用鲜骨泥的制作方法。连喜军( 1 9 9 9 ) 利用醋酸、磷酸、柠檬酸和乳酸分别作用于骨粉，转化其中的骨钙为可溶性钙，经试验测得 四种酸对钙的转化率分别为1 9 3 、2 8 8 、3 0 7 和2 2 8 ，为进一步利用骨粉提供了理论 数据。 宋俊梅( 2 0 0 2 ) 对鸡骨架从物理法与酶法相结合，提高制品中的钙溶率和进入人体后的 钙吸收率的两个角度，研究了促进鸡骨中钙的生物利用率的基本工艺流程和最佳条件，其工 艺流程为：鲜鸡骨架一解冻一清洗一高压蒸煮一冷冻除油一乳糜化一酶解一微粒化，处理压 力0 1 m p a 、时间1 o h ，酶解条件酶底比为l 、水解度为7 、温度为5 5 、p h 值为7 5 。 唐勇等人( 2 0 0 2 ) 利用乳酸菌水解骨粉，研究发酵过程超微粉碎骨粉中结合钙的游离， 蛋白质的降解和分析骨粉的显微结构变化，结果表明，骨粉的直径大小与发酵产生游离钙离 子鼍和氨基酸的生成量存在显著相关性，骨粉中结合钙最大游离转化率为3 6 9 ，骨粉蛋白质 最大水解率6 3 ，从而为猪骨的综合利用与开发生物态补钙制品的研制提供了理论依据。白建 等人( 2 0 0 5 ) 研究了添加骨粉的富钙冰激凌的制作工艺，当添加骨粉量为3 0 的时候，冰激 凌的口感和组织状态都令人满意。 1 1 4 国外超微粉碎技术的应用情况 国外对超微粉碎技术研究起步很早，而且理论研究也比较深入，g u s e r , a 1 4r e m p e l a a ( 2 0 0 4 年) 在n a n o c r y s t a l l i n em a t e r i a l s 一书中详细阐述了利用爆轰波对物料进行超微粉碎 的工艺及理论。e d e l s t e i n ，a s ( 19 9 8 年) 在n a n o m a t e r i a l s ：s y n t h e s i s ，p r o p e r t i e s ，a n d a p p l i c a t i o n s 一书中对超微粉碎的物料的性质及应用有比较细致说明。d e ，s a d h a nk ：i s a y e v , a v r a a mi ；k h a i t ，k l e m e n t i n a ( 2 0 0 5 年) 在r u b b e rr e c y c l i n g 一书中提出了将橡胶颗粒进行超 微分粉碎( l o 微米) 后应用的问题。w a s h i n g t o n ，d c ：a l e x a n d r i a ，v an a t i o n a la c a d e m yp r e s s ， ( 19 8 9 年) 出版的r e s e a r c ho p p o r t u n i t i e sf o rm a t e r i a l sw i t hu l t r a f i n em i c r o s t r u c t u r e s 这本书着 重的阐述了对超微粉体的微观结构的研究。国外在超微粉碎的应用方面都也进行了完整的研 究，a c o s t ap ，j i m e n e zj 等人研究了超微碳原子的微观结构 欧美，日本很早就开发了骨类产品。丹麦、瑞典等发达国家最先在7 0 年代初成功研制出 畜骨加工机械及骨类产品；美国连珠公司开发出林谱诺可溶性蛋白；m i c h e l i n d e r 等人( 1 9 9 5 ) 将小牛骨骼进行酶解，回收小牛骨蛋白的研究；b e n j a k u l ( 1 9 9 7 ) 研究了牙鳕的废弃物的利用， 将废弃物( 包括鱼头、皮、骨、内脏和肌肉组织) 搅碎，分别用中性和碱性蛋白酶水解，选 择了最优酶和最佳水解条件，所得产物蛋白质含量高( 7 9 9 7 ) ，氨基酸组成与于肌肉十分相 近：日本从8 0 年代开始成立“有效利用委员会”等有关组织，利用猪、牛、鸡等的骨骼制成 骨泥、骨粉、骨味素、骨味汁、骨味蛋白质等系列食品，并称之为“长寿之物”。如今在日本， 骨产品的开发和市场十分活跃，骨味食品已发展为面向社会的高级营养保健品。最近，日本 东京国际贸易株式会社还生产出骨汤，骨汤含有丰富的骨胶原，能激活人体的生命活性。另 外，日本还利用骨头提取物作为营养强化剂生产功能性食品。 1 1 5 开发超微粉碎食品的趋势 畜禽骨骼是一种由蛋白质和钙( 主要是羟磷灰石形式存在) 组成的网状结构，在构成管 状，里面充满了含有各种营养物质的骨髓。鲜骨中含有蛋白质、脂肪、矿物质、骨胶原、软 骨素以及维生素等，尤其是2 ：l 的钙磷比，非常适合人体钙吸收的最佳比例，是理想的天然 钙源。 但是，我国对畜禽骨骼利用率却很低，主要是因为骨头骨胶原蛋白是骨头坚硬的主要原 3 东北农业大学工学硕士学位论文 因，而其中的钙也都是包裹在胶原蛋白中，直接用粉碎机粉碎不仅对粉碎设备的磨损严重， 而且粉碎效果不好，颗粒不均匀，很难利用其中的钙元素。如果利用化学方法，例如经过酸 碱浸泡而降低骨头的硬度，但是这样不仅会破坏骨头中的其它营养物质，如蛋白质等，而且 还会造成钙流失，降低了骨头的利用价值。若直接食用，比如熬骨头汤等，钙溶出率太低， 补钙效果不明显，因此很难将其中的钙利用。又因为骨骼中含有大量的营养物质，有必要找 到一种既不破坏营养物质，又能有效吸收钙的方法。超微粉碎技术就是解决吸收问题的有效 方法之一。 随着对超微粉碎骨制品的重视，国内也进行了相关的研究。袁玉燕( 2 0 0 1 ) 研究了超细 鲜骨粒的营养与力度进行了研究，通过研究表明，鲜骨粒的大小与营养吸收成正比，粒径越 小，越容易吸收。陈火鹏( 2 0 0 1 ) 探讨了在肉松中添加了超微骨粉的工艺流程，结果表明添 加一定量的骨粉，不影响肉松制品的感官品质。 目前不仅对超微粉碎畜禽骨骼方面有了新的认识和应用，而且在其他食品方面也有较多的应 用。将茶叶在常温、干燥状态下制成粉茶( 粒径小于5l - tm ) ，可提高人体对其营养成分的吸 收率。将茶粉加到其他食品中，还可开发出新的茶制品( 向智男，宁正祥2 0 0 6 ) 。如果在6 7 左右的低温和严格的净化气流条件下瞬时粉碎珍珠，可以得到平均粒径为1 0um 的超微 珍珠粉，加上整个生产过程无污染与传统珍珠粉加工方法相比，该法加工时珍珠中的有效成 分被充分保留( 袁惠新、俞建峰、崔政伟等1 9 9 9 ) 。面粉经过超微粉碎可以生产出高蛋白、 中蛋白和低蛋白含量的不同专用面粉，粒度小于1 5pm 几乎是小的蛋白质碎片和小的淀粉 颗粒，蛋白含量最高，是原始面粉的一倍，1 5 4 0l am 的主要是大淀粉颗粒，和占有蛋白质 的淀粉颗粒，蛋白含量最低，只有原始淀粉的一般，4 0 2 0 0 1 1i l l 的主要是胚乳团块，蛋白含 量与原始面粉相同( 王永刚1 9 9 7 ) 。 1 2 目的和意义 我国是世界上饲养猪、牛、羊、鸡、鸭等禽畜最多的国家，2 0 0 4 年中国肉类产量为7 2 4 5 万吨，占世界总产量的2 8 1 ，居世界各国之首。在肉类总产量增加的同时，禽畜屠宰下脚 料也将随之增加，每年我国约有近1 0 0 0 万t 的各类禽畜骨头产生。但是目前的消费市场， 除排骨和腔骨可直接用于饮食而且需求较大，其他骨头均销路不佳，绝大多数骨头都没有得 到充分利用，这不仅造成巨大的浪费，还会因骨头富含的营养物质易于腐败而造成严重的环 境污染。 骨头在动物体中约占体重的2 0 一3 0 ，是一种营养价值非常高的肉类加工副产物，含有 大量的蛋白质、脂质、矿物质等营养成分。利用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9 5 以上的营养素，而且营养成分又易被人体直接吸收利用， 吸收率达9 0 以上。磨成的骨糊，口感润滑鲜美，与肉类相似，其营养成分更丰富。 我国是个笛禽消费人国，但我们只集中于畜禽肉类的消费，大量的畜禽骨、皮得不到利 用，既浪费了这种营养成分丰富且比例合理的资源，又在骨、皮处理的问题上污染了环境， 带来一定的环境压力；同时，国民长期严重缺钙，却一直找不到有效、经济的钙源补充。因 此，畜禽骨骼的综合利用一直是众多研究者的研究方向。列入了全国食品行业2 0 0 6 2 0 1 6 年科技发展纲要建议中。 黑龙江省是粮食生产大省，发展畜牧业及其加工业，走农业产业化的道路，对我省实现 农业经济结构的战略性调整具有重要意义。研究畜禽副产物综合利用关键技术，有利于提高 我省肉制品加工企业经济效益和竞争力，促进我省畜牧业的发展，实现农副产品的转化增值， 减少畜禽骨、皮废弃物带来的环境污染，都具有十分重要的意义。因此，开展畜禽骨、皮综 合利用，在我省具有得天独厚的资源优势，是我省畜禽加工企业可持续发展的需要，具有重 要的意义。 4 前言 1 3 课题的来源及主要研究内容 本课题来源于黑龙江省科技攻关项目。 本试验的主要研究内容是： 1 、原料骨前处理工艺的研究 ( 1 ) 利用高压法，采用不同的压力处理原料骨，检测原料骨经过处理后粉碎的营养成分 变化、破碎力的大小和出粉率。 ( 2 ) 确定干燥时间和温度，用不同的时间和温度干燥经过处理的原料骨，测量水分含量、 破碎力和出粉率，确定最后的于燥条件。 ( 3 ) 破碎力试验，利用材料力学的破碎力概念，量化的确定不同前处理程度对骨头硬度 的影响。 2 、超微粉碎参数的研究 根据所使用的超微粉碎机研究工艺参数： ( 1 ) 填料速度的确定，避免因为填料过快而造成堵塞粉碎机，或者填料过慢造成空转。 ( 2 ) 粉碎时间的确定，以便找出最佳的粉碎时间，不至于由于过度粉碎造成丽造成能源 浪费。 ( 3 ) 出粉率，不同前处理条件的出粉率。 3 、超微粉碎骨粉粉体物性测量和成分检测 ( 1 ) 测量超微粉碎骨粉粉体性质，包括滑角、堆积角等。 ( 2 ) 测量超微粉碎