超微粉碎技术在食品加工中的应用
国际食品业公认，超微粉体加工技术是21世纪十大食品科学技术之一。食品超微加工新技术是有效提升农产品利用率的技术措施之一，是解决农业增产、农民增收和农副产品深度加工的重要技术保障。
我国食品加工业起步较晚，高新技术在食品工业和农副产品的深加工尚未得到有效的推广和应用。为提升我国农业深加工技术装备的创新，拓展农民增收空间。“国家中长期（2006～2020年）科学和技术发展规划纲要”实施决定中对农业科学技术发展提出：延长农业产业链、带动农业产业化水平和农业综合效益的全面提高。要重点发展农产品的精深加工，开发农产品加工先进技术装备，发展以健康食品为主导的农产品加工业，拓展农民增收空间。
1. 食品超微加工的意义
我国是一个农业大国，可用于食品加工的植物资源非常丰富。然而不少富含营养的植物茎秆和果实因加工技术手段的限制而难于直接食用并被人体消化，造成可食性低的结果。提高可食性生物的利用率是开发精深加工技术的目的所在。超微粉碎是有效解决植物细胞破壁，改善食用口感和增加人体消化吸收的关键技术。
在保健食品方面超微粉碎技术的意义更为突出。随着人们生活水平的提高，人们寻求新的保健型营养食品是一大趋势。由于我国缺少先进的超微粉碎加工技术，大量的农副产品不能精深加工利用，造成了可食性资源的浪费。诸如小麦麸皮、燕麦皮、玉米皮、米糠、豆渣等主要用于饲料，没有很好的开发和利用。国内外营养学家专家早就一致认为麸皮和米糠是含膳食纤维很高的“保健食品”。其纤维含量高达43.9%、蛋白质为17.6%、脂肪为8.3%。食用这些食品将有利于人体新陈代谢，并对防止便秘、降低胆固醇、预防动脉硬化等具有明显效果。在国外，用麸皮开发的纤维保健食品已成为国际市场的抢手货，颇受消费者欢迎。
联合国粮农组织已颁布了膳食纤维指导大纲，将小麦麸皮列入重点开发的种类，这为加快我国对麸皮的研究开发创造了新商机。另外，我国麸皮年产量约7000万吨～8000万吨左右，如果采用超微粉碎技术将其开发生产保健食品，将是一笔巨大的经济财富。这一切都表明，超微粉碎技术在食品加工业中，将有着更为广阔的应用前景。
2. 超微粉碎技术
超微粉碎技术起源于20世纪70代，是指利用机械或流体动力学的方法克服固体内部凝聚力使之破碎，从而将3毫米以上的物料颗粒粉碎至10~25微米的一项物料加工的新技术。用于可食性植物茎秆果实的超微细粉碎设备，已经成为世界各国所关注的热点。我国也不例外。将超微粉碎技术早就列入国家重点开发的计划项目。目前国外一些公司针对植物食品的超细粉碎设备并以昂贵的价格向我国推销。而我国用于植物类的超微粉碎设备仍较落后。多为传统的机械冲击式粉碎机和高能耗、低产量的气流粉碎机为主。产品细度很难达到超细化要求。而且存在生产效率低、加工成本高，设备卫生标准很难符合GMP要求。面对诸多技术问题，所以很难在食品加工业中推广应用。
针对超微粉体在食品加工业中的推广应用，我国自主创新研究开发了世界首创“高度湍流磨”。由于它在粉碎机理上的重大创新发现，从而解决了至今为止各国粉碎行业专家孜孜以求而未获重大进展的粉碎节能、超微粉碎（亚微米）、以及粉体无筛分离等重大瓶颈技术问题。这一技术成果用于食品加工业，将对植物纤维、生物制品和功能性食品的加工带来了新商机，其粉碎细度平均可达（1um），能赋予高档保健食品爽滑的口感和独特的口味。同时，它对农副产品的综合开发利用带来可观的经济效益。以麸皮、米糠加工为例，每小时产量可达50kg以上，电耗为20千瓦/小时，其粉碎加工成本是气流磨的10%，这是目前所有的超微粉碎设备无可比拟的。
2.1 高度湍流磨粉碎原理及科学依据
湍流磨是通过创新设计的“湍流涡轮”，高速运转时所产生的高度湍流运动，将物料迅速粉碎的。高度湍流必须在雷诺数（Re＞1.5×105）下发生，该湍流磨的雷诺数高达（Re=6.6×105），确能产生高度湍流运动。
湍流运动的特性是不规则的，即由大小不等涡体组成无规则的随机运动。它最本质的特征是“湍动”，即随机的脉动。它的速度场和压力场都是随机的。不仅对时间、而且对空间而言。湍流运动的另一重要特性是扩散性。湍流中由于涡体相互混杂，引起流体内部动量交换，动量大的质点将动量传给动量小的质点，动量小的质点又影响动量大的质点，结果扩散增加了动量、质量的传递率。
当被粉碎物体处在高度湍流场中时，就构成了气固两相流，从机械装置“湍流涡轮”获得的湍动能量，通过惯性力由大旋涡逐级传递给小旋涡。在这一复杂的湍动过程中产生强烈的撞击、摩擦、剪切作用力，从而使物料有效地被粉碎。
2.2 高度湍流磨工艺特点及优越性
超微粉碎技术被国内外科技界称为跨世纪的高新技术。目前只有少数发达国家具有这种生产技术。我国自九十年代从国外引进，其研究应用方兴未艾。现在看来引进的这些设备并非先进。“高度湍流磨”能将植物纤维一次性干法粉碎到1um以下，而且产量高、能耗低，主要是取决于粉碎机理上的重大创新突破。其工艺特点及技术优越性简述如下：
（1）粉碎机理：世界首创。技术水平：国际领先。具有能耗低，生产效率高和粉体无筛分离的技术优势。
（2）技术工艺先进，粉碎与分级、分散与改性，三项加工工序简化为一机同步作业。粉碎温度低：磨腔设有冷却闭路循环系统、粉体出料温度不高于50℃。
（3）设备全系统双负压运行，不产生任何粉体泄漏。工艺简化，全套装置体积小，安装与维修非常简便。
（4）技术标准，按国家颁布的食品与药品技术条件产品检验规则执行，设备质量符合GMP技术要求。
（5）操作密闭，采用智能化控制 ：设备采用自动传感温度和自动化进料，以及人机屏幕临视和可编程自动调节控制。同时设备能实现自动连锁安全保护和报警。
3. 超微粉碎技术在食品工业中的应用
超微粉碎的最终产品是超微细粉末，具有一般颗粒所没有的特殊理化性质，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化学反应活性，以及易于被人体消化、吸收和利用等生物学性质。现简述超微粉碎技术在食品工业领域的应用。
3.1 提高食物资源的利用率
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。利用超微粉碎技术，可以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。
一些动物体的不可食部分如骨猪、蛋壳、虾皮等，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，有健脑增智的功效。鲜骨中含有的骨胶原、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、B1、B2、B12等营养成分。钙、铁等在鲜骨中的含量也极高。采用超微粉碎技术可以将它们进行多级粉碎加工，制成泥状或粉状食品，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和利用，吸收率可达90％以上。
传统上用开水冲泡茶叶，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，例如维生素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，都大量残存于茶渣中，大大影响了茶叶的营养及保健功能。如果将茶叶在常温、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。
3.2 生产新型功能食品或添加剂
（1）纤维食品
纤维素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配料。因此，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状有机钙，比无机钙容易被人体吸收、利用。这些有机钙可以作为添加剂，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。当这些有机钙粉（包括珍珠粉）的粒度小于5微米时，可添加到某些缺钙食品（如豆奶等）中。
（3）新型食品添加剂
利用超微粉碎技术制成甲壳素。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，改性后还有许多其他功能。
3.3 改变传统工艺
超微粉碎技术可以改善食品品质、降低生产成本，使部分食品加工过程或工艺产生革命性的变化。如速溶茶生产，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。现在采用超微粉碎仅需一步工序便得到粉茶产品，既彻底简化生产工艺，又大大降低生产成本。再如豆粉的生产，传统的工艺是先将大豆浸泡，然后破碎、去皮、细磨、脱水、干燥。如果采用干法超微粉碎技术，大豆不需要加水浸泡，便可直接破碎、得到超微豆粉产品。这样，既保留了豆皮的营养，又大大节省能量。
3.4 软饮料加工
利用气流微粉碎技术，可开发出的各种软饮料，有粉茶、豆类固体饮料、超细骨粉配制的富钙饮料，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，则可达到良好的均质效果，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实为原料，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。
3.5 生产巧克力
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。
3.6 生产调味料
将调味品加工成微粉状食品，巨大的孔隙会形成集合孔腔，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，超微粉末调味品的香味和滋味更浓郁、突出。超微粉碎技术作为一种新型的食品加工方法，可以使传统调味料（主要是香辛料）粉碎成粒度均一、分散性好的超微颗粒。由于香辛料微粒粒径的不断减小，其流动性、溶解性和吸收率都有所增大，调味效果也得到改善。杨富茂 佛山市高明冠宇机械厂有限公司