前言

超微粉碎技術是近年來隨著現代化工、電子、生物、材料及礦產開發(fā)等高新技術的不斷發(fā)展而興起的，是國內外食品加工的高科技尖端技術。在國外，美國、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加工而成；而我國也于20世紀90年代將此技術應用于花粉破壁，隨后一些口感好、營養(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）應運而生。

超微粉碎的前景應用廣闊，并且對于科學、實際生產都具有指導意義，隨著技術越來越成熟，應用的就會越來越廣闊。

1 超微粉碎的原理

超微粉碎的原理與普通粉碎相同, 只是細度要求更高, 它利用外加機械力, 使機械力轉變成自由能, 部分地破壞物質分子間的內聚力, 來達到粉碎的目的。超微粉碎技術是利用特殊的粉碎設備, 通過一定的加工工藝流程, 對物料進行碾磨、沖擊、剪切等, 將粒徑3mm 以上的物料粉碎至粒徑10~ 25μm 以下的微細顆粒, 從而使產品具有界面活性, 呈現出特殊的功能。與傳統(tǒng)的粉碎、破碎、碾碎等加工技術相比, 超微粉碎產品的粒度更加微小。超微粉碎技術是基于微米技術原理的. 隨著物質的超微化, 其表面分子排列、電子分布結構及晶體結構均發(fā)生變化，產生塊(粒) 材料所不具備的表面小尺寸效應、量子效應和宏觀量子隧道效應, 從而使得超微粉碎產品與宏觀顆粒相比具有優(yōu)異的物理、化學及表界面性質。

2 超微粉碎技術的優(yōu)點

2.1 速度快, 可低溫粉碎

超微粉碎技術采用超音速氣流粉碎、冷漿粉碎等方法，在粉碎過程不會產生局部過熱現象, 甚至可在低溫狀態(tài)下進行, 粉碎瞬時即可完成，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量產品。

2.2 粒徑細, 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。分級系統(tǒng)的設置既嚴格限制了大顆粒, 又避免了過碎, 能得到粒徑分布均勻的超細粉，很大程度上增加了微粉的比表面積, 使吸附性、溶解性等亦相應增大。

2.3 節(jié)省原料，提高利用率

物體經超微粉碎后的超微粉一般可直接用于制劑生產，而用常規(guī)粉碎方法得到的粉碎產品，仍需一些中間環(huán)節(jié)才能達到直接用于生產的要求，這樣很可能造成原料的浪費。因此，超微粉碎技術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)內進行的，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品，在食品及醫(yī)療保健品中運用該技術，可控制微生物和灰塵對產品的污染。

2.5 提高了發(fā)酵、酶解過程的化學反應速度

由于經過超微粉碎后的原料，具有極大的比表面，在生物、化學等反應過程中，反應接觸的面積大大增加了，因而可以提高發(fā)酵、酶解過程的反應速度，在生產中節(jié)約了時間，提高了效率。

2.6 利于對食品營養(yǎng)成分的吸收

研究表明，經過超微粉碎的食品，由于其粒徑非常小，營養(yǎng)物質不必經過較長的路程就能釋放出來，并且微粉體由于粒徑小而更容易吸附在小腸內壁，加速了營養(yǎng)物質的釋放速率，使食品在小腸內有足夠的時間被吸收。

3 超微粉碎的方法

3.1 普通超微粉碎方法

普通超微粉碎方法按性質分為物理方法和化學方法。天然植物超微粉碎普遍采用物理方法制備微粉, 不發(fā)生化學反應, 保持了物料原有的化學性質。根據粉碎過程中物料載體種類的不同又分為干法粉碎和濕法粉碎。

其技術上要求: ①產品粒徑小, 粒度分布范圍窄; ②粉碎工藝簡單, 自動化程度高; ③產出率高, 能耗低, 生產成本低; ④生產安全, 產品污染少, 純度高。

3.2 低溫超微粉碎方法

具有韌性、黏性、熱敏性和纖維類物料的超微粉碎, 一直是微粉制備過程中的難點, 近年來針對上述成分的特性, 采用深冷凍超微粉碎方法, 取得了較好的結果。它是利用物料在不同溫度下具有不同性質的特性, 將物料冷凍至脆化點或玻璃體溫度之下, 使其成為脆性狀態(tài), 然后再用機械粉碎或氣流粉碎方式,

使其超細化的方法。

4 超微粉碎設備類型

超微粉碎工藝依賴于超細粉碎設備, 超微粉碎設備可分為干法粉碎和濕法粉碎兩類。干法粉碎設備主要有球磨機、氣流磨機、振動磨機、沖擊粉碎機、超聲波粉碎機；濕法粉碎設備主要有膠體磨和均質機。

4.1 球磨機

常規(guī)球磨機是細磨的主要加工設備, 它主要靠沖擊進行破碎, 當物料粒度小于 20μm 時, 反映出效率低、能耗大、加工時間長等缺點。攪拌球磨機是能量利用率較高的一種超細粉碎設備, 工作時攪拌器以一定速度運轉帶動研磨介質運動, 物料在研磨介質中利用摩擦和少量的沖擊研磨粉碎, 使得在加工后, 粒度小于 20μm 的物料時效率大大提高。

4.2 氣流磨機

氣流式超微粉碎又稱流能磨或噴射磨，是利用氣體通過壓力噴嘴的噴射產生劇烈的沖擊、碰撞、摩擦等作用來實現對物料的超微粉碎。與普通機械式超微粉碎機相比，氣流粉碎機可將產品粉碎得很細, 粒度分布范圍更窄，粒度更均勻。因為氣體在噴嘴處膨脹可降溫, 粉碎過程不伴隨熱量產生, 所以粉碎溫升很低，這一特性對于低熔點和熱敏性物料的超微粉碎特別重要。但是，氣流粉碎能耗大，一般要高出其他粉碎方法數倍，氣流粉碎還存在粉碎極限, 粉碎粒度與產量成線性關系，產量越大，粒度越大。

4.3 高頻振動磨機

高頻振動式超微粉碎是利用球形或棒形磨介作高頻振動而產生的沖擊、摩擦、 剪切等作用力來實現對物料的超微粉碎。振動磨是用彈簧支撐磨機體，由一帶有偏心塊的主軸使其振動，磨機通常是圓柱形或槽形。振動磨的效率比普通磨高10~ 20倍，其粉磨速度比常規(guī)球磨機快得多，而能耗比普通球磨機低數倍。

4.4 沖擊粉碎機

沖擊式超微粉碎機利用圍繞水平軸或垂直軸高速旋轉的轉子對物料進行強烈沖擊、碰撞和剪切。其特點是結構簡單，粉碎能力大，運轉穩(wěn)定性好，動力消耗低，適合于中等硬度物料的粉碎。國產的MLC-40高速沖擊粉碎機用于超微粉碎取得了理想效果，入料粒度3-5mm ，產品粒度10-40μm 。

4.5 超聲波粉碎機

超聲波發(fā)生器和換能器產生高頻超聲波。超聲波在待處理的物料中引起超聲空化效應, 由于超聲波傳播時產生疏密區(qū)，而負壓可在介質中產生許多空腔, 這些空腔隨振動的高頻壓力變化而膨脹、爆炸，真空腔爆炸時產生瞬間壓力可達幾千乃至上萬個大氣壓。因此真空腔爆炸時能將物料震碎。另一方面由于超聲波在液體中傳播時產生劇烈的擾動作用，使顆粒產生很大的速度，從而相互碰撞或與容器碰撞而擊碎液體中的固體顆?；蛏锝M織。超聲粉碎后顆粒粒度在 4μm 以下, 而且粒度分布均勻，但生產能力較低。

4.6 膠磨機

膠磨機也稱膠體磨, 主要由一固定表面和一旋轉表面所組成，兩表面間有可以微調的間隙。當物料通過間隙時，由于轉動體高速旋轉( 3 000 -15 000 r /m in) ，在固定體和轉動體之間產生很大的速度梯度，使物料受到強烈的剪切從而產生破碎分散的作用, 成品粒度達到2-50μm ，可用于混合、乳化等過程。膠體磨是一種較理想的超微粉碎設備，但對料水比有一定要求。

膠體磨分變速膠體磨、滾子膠體磨、砂輪膠體磨、多級膠體磨和臥式膠體磨。

4.7 均質機

其原理是通過機械作業(yè)或流體力學效應造成高壓、擠壓沖擊和失壓等使料液在高壓下擠研，在強沖擊下發(fā)生剪切，在失壓下膨脹，而達到細化和均質的目的。

均質機的類型有高壓均質機、離心式均質機、超聲波式均質機和膠體磨式均質機等。分散器作為乳化機的一種，也能夠對料液進行細化。被分散物料在分散器的轉子和定子之間受到強烈地剪切、擠壓、渦流及卸壓等作用，從而達到粒度減小的效果。

4.8 其他新型超微粉碎設備

科技發(fā)展日新月異，隨著人們對超微粉碎設備機理的深入認識，產生了幾種新型的超微粉碎設備，現介紹如下。

4.8.1 重壓研磨式超微粉碎機

其粉碎腔室由2個以上壓輪與研磨槽組成，機構采用特殊計算與設計，使得壓力可隨時傳遞到物料上，而壓輪的壓力采用螺旋壓力機構，可保證壓輪旋轉均勻和壓力一致。當物料由風機風力吸入粉碎腔室時，在壓輪旋轉壓力作用下，物

料在壓輪與研磨槽之間發(fā)生碰撞、沖擊與研磨，又在物料離心力及壓輪旋轉力場帶動下，物料反復進入壓輪與研磨槽之間而被反復擠壓與研磨細化?？梢哉f，其超微過程是物料受到反復擠壓研磨作用而被超微化的。

4.8.2 冷凍粉碎機

該設備又名低溫粉碎機，其原理是預先用液氮將物料冷卻凍結至脆化點以下，利用其低溫脆性輕而易舉地使物料粉碎。按操作過程的處理方式可分為3種：（1）物料經冷媒處理，使其溫度降低到脆化溫度以下，隨即送入常溫狀態(tài)粉碎機中粉碎。（2）將常溫物料投入到內部保持低溫的粉碎機內粉碎。主要適用于含纖維質較低的熱敏性物料粉碎。（3）物料經冷媒深冷后，送入機內保持適當低溫的粉碎機中進行粉碎。此方式為以上兩種方式的綜合，主要用于熱塑性物料的粉碎。

5 超微粉碎技術在食品工業(yè)中的應用

5.1 概況及重要意義

超微粉碎技術的應用范圍不僅包括糧食飼料加工（特別是魚蝦飼料、秸稈粉碎、添加劑載體）、生物制品、中草藥，還可涉及到食品、化工、冶金等領域的深加工。

在食品工業(yè)中，將各類動植物、微生物等原料加工成超微粉，具有重要意義：

（1）較大程度地保持了物料原有的生物活性和營養(yǎng)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，利于營養(yǎng)物質的消化吸收；

（3）由于空隙增加，微粉孔腔中容納一定量的 CO2和N 2 可延長食品保鮮期；（4）

原來不能充分吸收或利用的原料被重新利用，節(jié)約了資源；（5）配制和深加工成各種功能食品，增加了品種，提高了資源利用率。

5.2 在食品中應用的分類

食品超微粉雖然問世不久，卻已經在調味品、飲料、罐頭、冷食品、焙烤食品、保健食品等方面大顯身手，且效果較佳。

5.3 在食品加工中的應用

5.3.1 軟飲料加工

目前，利用氣流微粉碎技術已開發(fā)出的軟飲料有粉茶、豆類固體飲料和超微骨粉配制富鈣飲料等。茶文化在中國有著悠久的歷史，傳統(tǒng)的飲茶是用開水沖泡

茶葉，但是人體并沒有大量吸收茶的營養(yǎng)成分，大部分蛋白質、碳水化合物及部分礦物質、維生素等都存留于茶渣中。若將茶葉在常溫、干燥狀態(tài)下制成粉茶 （粒徑小于5μm ），可提高人體對其營養(yǎng)成分的吸收率。將茶粉加到其他食品中，還可開發(fā)出新的茶制品。

植物蛋白飲料是以富含蛋白質的植物種子和果核為原料，經浸泡、 磨漿、 均質等操作制成的乳狀制品。 磨漿時， 可用膠磨機磨至粒徑 5-8μm ， 再均質至1-2μm 。在這樣的粒度下，蛋白質固體顆粒、脂肪顆粒變小，從而防止了蛋白質下沉和脂肪上浮。

5.3.2 果蔬加工

蔬菜在低溫下磨成微膏粉，既保存了營養(yǎng)素，其纖維質也因微細化而使口感更佳。例如，人們一般將其視為廢物的柿樹葉富含、蘆丁、膽堿、黃酮甙、胡蘿卜素、多糖、氨基酸及多種微量元素，若經超微粉碎加工成柿葉精粉，可作為食品添加劑制成面條、面包等各類柿葉保健食品，也可以制成柿葉保健茶。成人每日飲用柿葉茶，可獲取，具有明顯的阻斷亞硝胺致癌物生成的作用。另外，柿葉茶不含咖啡堿，風味獨特，清香自然。可見，開發(fā)柿葉產品，可變廢為寶，前景廣闊。

利用超微粉碎對植物進行深加工的產品種類繁多，如枇杷葉粉、 紅薯葉粉、 桑葉粉、銀杏葉粉、豆類蛋白粉、茉莉花粉、 月季花粉、甘草粉、脫水蔬菜粉、 辣椒粉等。

5.3.3 糧油加工

將超微粉碎的麥麩粉、大豆微粉等加到面粉中，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優(yōu)良的加工性能，且易于熟化，風味、口感好；大豆經超微粉碎后加工成豆奶粉，可以脫去腥味；綠豆、紅豆等其它豆類也可經超微粉碎后制成高質量的豆沙、豆奶等產品。

5.3.4 水產品加工

螺旋藻、海帶、珍珠、龜鱉、鯊魚軟骨等超微粉具有獨特的優(yōu)點。 例如，珍珠粉的傳統(tǒng)加工是經過十幾個的球磨使顆粒度達幾百目；而若在-67℃ 左右的低溫和嚴格的凈化氣流條件下瞬時粉碎珍珠，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，其鈣含量高達42%，可作為藥膳或食品添加劑，制成補鈣營養(yǎng)品。

5.3.5 功能性食品加工

“藥食同源”、“食療重于藥療”的思想已普遍為人們接受。對于功能性食品的生產，超微粉碎技術主要在其基料（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的生物利用度，降低在食品中的用量；其微粒子在人體內的緩釋作用，又可使功效性延長。

膳食纖維素被現代醫(yī)學界稱為“第七營養(yǎng)素”，雖不被人體直接消化，但它可增加腸道蠕動，作為有毒物質的載體及無能量的填充劑，平衡膳食結構、防治現代“文明病”。

在研制開發(fā)固體蜂蜜的工藝中，用膠體磨將配料進行超微粉碎可增加產品的細膩度。另外，用超微細骨粉、海蝦粉補鈣，超微細海帶粉補碘，也顯示出易行性。

5.3.6 調味品加工

作為一種新型的食品加工技術，超微粉碎可使傳統(tǒng)調味料 （主要是香辛料） 細碎成粒度均一、分散性好的優(yōu)良超微顆粒。隨著粒徑的減小，其流動性、溶解度和吸收率均有所增加，巨大孔隙率使得孔腔容納的香氣經久不散，因而超微粉調味品的香味和滋味非常濃郁、純正，入味效果也更佳，適于生產速溶、方便食品。

5.3.7 畜禽制品加工

隨著人們對飲食營養(yǎng)的日益重視，綠色肉類粉體食品逐漸成為了市場上的熱點。

5.3.7.1鮮骨粉（泥）

各種畜、禽鮮骨所含豐富的蛋白質和磷脂質，能促進兒童大腦神經的發(fā)育，有健腦增智之功效；其中的骨膠原、軟骨素等有滋潤皮膚防衰老的作用；另外， 鮮骨中還有高含量的鈣、鐵及VA 、VB1、VB2等營養(yǎng)成分。人們一般將鮮骨煮、 熬之后食用，其營養(yǎng)并沒被充分利用，造成資源浪費。若用氣流式超微粉碎技術將鮮骨多級粉碎加工成超微骨泥或經脫水制成骨粉，既能保持95% 以上的營養(yǎng)素，又能提高吸收率。骨髓粉 （泥）還可作為添加劑，制成高鈣高鐵的骨粉（泥）

系列食品，具有獨到的保健功能，被譽為“ 世紀的功能性食品”。

超微粉碎技術改變了人們長期以來只通過長時間煲湯而利用骨頭的傳統(tǒng)， 使得鮮骨的開發(fā)成為可能。

5.3.7.2乳鴿凍干超微粉

乳鴿凍干超微粉富含人體所需的17種氨基酸，且具有高蛋白、高能量、低脂肪的特點，對于補血養(yǎng)身、骨骼生成、美容潤顏等都有很好的療效，是一種高級健康補品。

它是在凍干條件下利用超微粉碎工藝，使乳鴿粉的粒徑達到0.5-10μm ，大大增強其速溶性、吸附性、親和力；原料細胞壁的破碎可使其中的營養(yǎng)成分、微量元素和維生素充分釋放，成為極易吸收的活性離子。此技術非常完美地保持了乳鴿的天然色、香、味及營養(yǎng)，且易于貯存；也為同類產品的研發(fā)開創(chuàng)了一條新思路。

5.3.8冷食制品加工

在冷食業(yè)中應用超微粉碎技術，不但能降低成本，增加花色品種，還為開發(fā)新冷食提供了新型原輔料。

5.3.8.1用于棒冰、雪糕類的生產

在棒冰、 雪糕類生產中， 為了起到穩(wěn)定和填充作用， 防止冰晶產生， 保證固形物含量， 一般需加進相當數量的糯米粉和玉米淀粉， 但效果卻常是冰晶較多， 口感粗糙。如果將糯米粉和玉米淀粉經超微處理后再添加，制成的雪糕、 棒冰的冰晶會明顯減少，穩(wěn)定性顯著提高，口感細膩、柔和。

5.3.8.2用于冰淇淋的生產

超微細粉可作為冰淇淋的穩(wěn)定劑、填充劑、 固香劑、 營養(yǎng)粘合劑及抗凍劑。在冰淇淋生產中，一般采用明膠、羧甲基纖維素、卡拉膠等作為穩(wěn)定劑，但成本較高；常添加糯米粉和玉米淀粉作為填充物，但細度不夠 （200目左右），穩(wěn)定性不高，無法大量替代明膠。若用超微細糯米粉和玉米淀粉，則可大大降低明膠量，達到相同的穩(wěn)定效果；阻止產生大的冰晶，防止脂肪上浮和析出料液游離水， 縮短老化和凝凍時間，并有好的凝膠力和膨脹力。

5.3.8.3開發(fā)保健型冷食

利用藥食兼用的超微細原料可開發(fā)保健型冷飲。例如， 用超微細的大棗粉、

枸杞粉、 山楂粉、 烏梅肉粉等開發(fā)系列速溶保健冷飲；也可做成 “大棗原味”、“山楂原味”、“烏梅原味”的棒冰、雪糕、冰淇淋；用超微細的蓮子粉、甘草粉、 羅漢果粉、陳皮粉、菊花粉、桑葉粉等開發(fā)系列保健冷飲，只要調整口味定將受到消費者歡。

5.3.8.4 開發(fā)風味型、高品質的冷飲

隨著對 “綠色食品” 的追求， 現代人對冷飲的偏愛已從傳統(tǒng)的“香精味” 、 “奶油味”、“巧克力味” 轉向果蔬味。然而，目前的冷飲廠家由于受加工手段的限制，大部分只是從新鮮的果蔬中取瓤、切塊再打漿，最后和其它原輔料混合制得產品，所含顆粒粗大，味道很淡；有的甚至直接加入水果香精，以次充好?，F在采用超微粉碎技術，開發(fā)菠蘿粉、蘋果粉、香蕉粉、南瓜粉、菠菜粉、芹菜粉、香菜粉等一系列真正的果蔬冷飲品；采用超微的骨粉、海帶粉、胡蘿卜粉、 麥麩粉、玉米粉等開發(fā)營養(yǎng)強化類冷食，適于兒童和老年人，以補充他們對鈣、 碘、V A 、V B 等的特殊需求；還可以用超微細的核桃粉、銀耳粉、花生粉、蠶豆

粉、香菇粉、芝麻粉等開發(fā)特色冷飲。

結語

超微粉碎加工技術適用范圍廣、操作工藝簡單、產品附加值高、經濟效益顯著，是食品加工業(yè)的一種新手段、新思路，對于傳統(tǒng)工藝、配方的改進，新產品的開發(fā)，尤其是保健食品（功能食品）的開發(fā)將產生巨大推動作用。

超微粉碎技術與超高壓滅菌技術、微膠囊技術、膜分離技術、超臨界萃取技術、微波技術、輻照技術、冷凍干燥技術以及生物技術被共同列為國際性食品加工新技術。充分利用先進的超微粉碎技術開發(fā)出的眾多微細綠色保健食品，順導了產品的高檔化、天然化、方便化發(fā)展趨勢，最終為改善人民生活和健康服務。可以預見，此技術的應用會改變食品在我們膳食的生活方式及食品的選擇，可以將食品走向精又粗的模式，讓食品更加科學、合理化。

超微粉碎技術的發(fā)展對食品加工包括食物資源的充分利用、新型功能食品的開發(fā)、傳統(tǒng)工藝的改進、食品品質的改善、生產成本的降低和人類健康具有深遠的意義。