2-1食品高新技术--超微粉碎.ppt

第二章食品超微粉碎与微胶囊造粒新技术 内容提要 微粉碎与超微粉碎 冷冻粉碎 微胶囊造粒技术 粉碎 利用机械或流体动力的方法克服固体内部凝聚力使之破碎的单元操作微粉碎 原料粒度5 10mm 成品粒度100 m以下 超微粉碎 原料粒度0 5 5mm 成品粒度10 25 m以下 第一节食品的超微粉碎 超微粉碎技术是近年来随着现代化工 电子 生物 材料及矿产开发等高新技术的不断发展而兴起的 是国内外食品加工的高科技尖端技术 在国外 美国 日本市售的果味凉茶 冻干水果粉 超低温速冻龟鳖粉 海带粉 花粉和胎盘粉等 多是采用超微粉碎技术加工而成 而我国也于20世纪90年代将此技术应用于花粉破壁 随后一些口感好 营养配比合理 易消化吸收的功能性食品 如山楂粉 魔芋粉 香菇粉等 应运而生 一 定义及原理 1 定义 超微粉碎技术 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10um 25um以下的微细颗粒 从而使产品具有界面活性 呈现出特殊功能的过程 2 原理 超微粉碎是基于微米技术原理 通过对物料的冲击 碰撞 剪切 研磨等手段 施于冲击力 剪切力或几种力的复合作用 达到微米水平 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效应 小尺寸效应 量子效应和宏观量子隧道效应 从而使得超微产品与宏观颗粒相比具有一系列优异的物理 化学及表界面性质 二 超微粉碎的特点 速度快可低温粉碎粒径细且分布均匀节省原料 提高利用率减少污染 超微粉碎食品的特点 1 较大程度地保持了物料原有的生物活性和营养成分 改善了食品的口感 2 使得食品有很好的固香性 分散性和溶解性 利于营养物质的消化吸收 3 由于空隙增加 微粉孔腔中容纳一定量的CO2和N2可延长食品保鲜期 4 原来不能充分吸收或利用的原料被重新利用 节约了资源 5 可配制和深加工成各种功能食品 增加了品种 提高了资源利用率 6 超微粉碎加工技术适用范围广 操作工艺简单 产品附加值高 经济效益显著 是食品加工业的一种新手段 新思路 对于传统工艺 配方的改进 新产品的开发 尤其是保健食品 功能食品 的开发将产生巨大推动作用 三 超微粉碎的工艺 工艺过程有一次粉碎和二次粉碎 一次粉碎就是在一台设备上同时完成粉碎 筛选 分离 再粉碎的过程 二次粉碎是先对物料进行粗粉碎 然后再采用超细粉碎机完成超细粉碎加工 其工艺流程大致为 原料 筛选 清选 干燥 粗粉碎 超细粉碎 风选分级 超细粉体产品 四 超微粉碎的方法 气流式 以压缩空气或过热蒸汽 通过喷嘴产生的超音速高湍流气流作为颗粒的载体 颗粒与颗粒之间或颗粒与固定板之间发生冲击性积压 磨擦和剪切等作用从而达到粉碎的目的 2AB10型气流粉碎机 AB10型气流粉碎机 自20世纪40年代美国第一台工业气流粉碎机诞生以来 现已有圆盘式 循环管式 靶式 对撞式 旋转冲击式 流化床式6大类气流粉碎机 比如 2AB10型气流粉碎机 AB10型气流粉碎机 气流粉碎机 doc 气流式超微粉碎的特点 粉品细度可达2 40微米粒度分布范围更窄 即粒度更均匀 气体在喷嘴处膨胀可降温 粉碎过程没有伴生热量 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 气流粉碎能耗大 能量利用率只有2 左右 一般认为要高出其他粉碎方法数倍 四 超微粉碎的方法 借助与运动的研磨介质 磨介 所产生的冲击 以及非冲击式的弯折挤压和剪切等作用力 达到物料颗粒粉碎的过程 磨介式粉碎过程主要为研磨和摩擦 即挤压和剪切 其效果取决于磨介的大小 形状 配比 运动方式 物料的填充率 物料的粉碎力等特性 磨介式 磨介式粉碎的典型设备有球磨机 搅拌磨 胶体磨和振动磨等类型 球磨机 球磨机是用于超微粉碎的传统设备 产品粒度可达20 40微米 当要求产品粒度在20微米以下 则效率低 耗能大 加工时间长 球磨机工作原理 doc 搅拌磨是在球磨机的基础上发展起来 主要由研磨容器搅拌器 分散器 分离器和输料泵等组成 工作时在分散器高速旋转产生的离心力作用下研磨介质和颗粒浆料 产生冲击性的剪切 摩擦和挤压等作用 将颗粒粉碎搅拌磨能达到产品颗粒的超微化和均匀化 成品的平均粒度最小可达到数微米 搅拌磨 振动磨是利用磨介高频振动产生的冲击性剪切 摩擦和挤压等作用将颗粒粉碎的所得到的成品平均粒度可达2 3微米以下而且粉碎效率比球磨机高得多 处理量是同容量球磨机的下10倍以上 振动磨 doc 胶体磨 利用相对速度很高的研磨面带动浆料 使其中的固体颗粒相互冲击和摩擦以达到粉碎目的的超微粉碎机械胶体磨 doc 五 超微粉碎的应用 1 食物资源的利用 渣皮 小麦麸皮 燕麦皮 玉米皮 玉米胚芽渣 豆皮 米糠 甜菜渣和甘蔗渣等 含有丰富维生素 微量元素等 具有很好的营养价值 但由于常规粉碎的纤维粒度大 影响食品的口感 而使消费者难于接受 通过对纤维的微粒化 能明显改善纤维食品的口感和吸收性 从而使食物资源得到了充分的利用 而且丰富了食品的营养 果皮 果核经超微粉碎可转变为食品 蔬菜在低温下磨成微膏粉 既保存全部的营养素 纤维质也因微细化而增加了水溶性 口感更佳 一些动植物体的不可食部分如骨 壳 如蛋壳 虾皮等 也可通过超微化而成为易被人体吸收利用的钙源和甲壳素 骨 各种畜 禽鲜骨中含有丰富的蛋白质和脂肪 磷脂质 磷蛋白 能促进儿童大脑神经的发育 有健脑增智之功效 鲜骨中含有的骨胶原 氨基酸 软骨素等 有滋润皮肤防衰老的作用 鲜骨中还含有维生素A B B2 B12等营养成分 钙 铁等在鲜骨中的含量也极高 如猪骨中含有复合磷酸钙盐 脂质和蛋白质等主要成分 一般将鲜骨煮 熬之后食用 实际上 鲜骨的营养成分没有被人体吸收 造成资源浪费 骨 利用气流式超微粉碎技术 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95 以上的营养素 而且营养成分又易被人体直接吸收利用 吸收率可达90 以上 骨是肉类食品厂的大宗副产品 大多以低价出售处理 因此 将骨制成富钙产品 既具有营养意义 又具有经济意义 茶 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 胡罗卜素以及部分矿物质等 都大量留存于茶渣中大大影响了茶叶的营养及保健功能 将茶叶在常温 干燥状态下制成粉茶 使粉体的粒径小于5微米 则茶叶的全部营养成分易被人体肠胃直接吸收 用水冲饮时成为溶液状 无沉淀 2 新型功能食品或添加剂 1 纤维食品膳贪 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 增加膳食纤维的摄入是提高人体健康的重要措施 借助现代超微粉碎技术 使食物纤维微粒化 能明显改善纤维食品的口感和吸收性 2 补钙食品 动物骨 壳 皮等通过超微粉碎后得到的微粉属有机钙 比无机钙容易被人体吸收 利用 可以作为添加剂 制成高钙高铁的骨粉 泥 系列食品 具有独到的营养保健功能 因此被誉为 21世纪功能性食品 当这些有机钙粉 包括珍珠粉 的粒度小于5微米时 可用于某些缺钙食品如豆奶等的富钙 3 甲壳素 蟹壳 虾壳 蛆 蛹等的超微粉末可用作保鲜剂 持水剂 抗氧化剂等 改性后还有其他许多功能性 3 改变传统工艺改善食品品质 降低生产成本 速溶茶 速溶茶生产 传统的方法是通过萃取 将茶叶中的有效成分提取出来 然后浓缩 干燥制得粉状速溶茶采用超微粉碎仅需一步工序便得到粉茶产品 既大大简化生产工艺 又大大降低生产成本 豆粉 豆粉的生产 传统的工艺是先将大豆浸泡 然后破碎 去皮 细磨脱水 干燥 采用干法超微粉碎技术 大豆毋须加水浸泡 便可直接破碎 超微得到豆粉产品 既保留了豆皮的营养 又节省了能量 因为传统方法先加水 最后再脱水干燥 浪费很多能量 4 饮料加工 利用气流微粉碎技术 可开发出的软饮料有机粉茶 豆类固体饮料 超细骨粉配制富钙饮料和速溶绿豆精等如果将茶叶在常温 干燥状态下制成茶粉 使粉体的粒径小于5微米 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 乌龙茶 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明显细化 若98 的脂肪球直径在2微米以下 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 8微米 再均质至1 2微米 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 调味品加工 微粉食品的巨大孔隙造成集合孔腔 可吸收并容纳香气经久不散 这是重要的固香方法之一 因此作为调味品使用的超微粉 其香味和滋味更浓郁 突出 5 巧克力生产 巧克力必须具有细腻滑润的良好口感 因此巧克力配料的粒度不能大于25微米 当平均粒径大于40微米时 巧克力的口感就明显粗糙 因此 只有超微粉碎加工巧克力配料才能保证巧克力的质量 瑞士 日本等国 主要采用五辊精磨机和球磨精磨机 一种适合我国国情的巧克力球磨机已经得到设计开发 粉碎细度和能耗指标达到并超过国外同类机型 特别是比刮板式精磨机节能50 以上 第二节冷冻粉碎 一 定义 系冷冻和粉碎相结合的技术 是在低温状态下对易碎产品进行粉碎 利用物料在低温状态下的 低温脆性 即物料随温度的降低 其硬度和脆性增加 而塑性和韧性降低 在一定温度下用一个很小的力就能将其粉碎 二 冷冻粉碎的原理 1 外部的水份从表面向内部集结 形成向内压力 使内部膨胀 产生爆裂 冻结状态 35 以下 2 冷冻时 食品液相内的溶解气体成份会膨胀数百倍 爆裂程度更高 与物料的 低温脆性 与玻璃化转变现象密切相关先使物料低温冷冻到玻璃化转变温度或脆化温度以下 再用粉碎机将其粉碎 在食品和农产品快速降温过程中 会造成内部各部位不均匀的收缩而产生内应力 在内应力的作用下 物料内部薄弱部位微裂纹 并导致内部的结合力降低 在外部较小作用力就使内部裂纹迅速扩大而破碎 三 特点 1 可粉碎胶体含量高 稠度粘度高的物质 2