超微粉碎技术的优势及应用进展_刘树立
收稿日期：２００６－１１－１６
作者简介：刘树立（１９８１－），男，硕士研究生，研究方向：食品加工工程，电话：０２３－６８２０１２４０，Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｙｔｈ６４１＠１６３．ｃｏｍ。通讯作者：王华，副研究员，研究方向：柑桔加工，联系电话：０２３－６８３４９０１２。
超微粉碎技术的优势及应用进展
刘树立１，王
华２
（１．
西南大学食品科学学院，重庆４００７１６；２．中国农业科学院柑橘研究所，重庆４００７１２）摘要：超微粉碎技术作为一种新型加工方法，已受到普遍关注。本文对超微粉碎加工的基本原理
和技术特点进行了概述，重点介绍了超微粉碎技术在食品，中药，农产品等行业中的应用和研究情况，其发展前景广阔。
关键词：超微粉碎；优点；应用中图分类号：ＴＢ３８３
文献标志码：Ａ
文章编号：１７２７—３０８０（２００７）０１—００３５—０４
表１粉碎类型
粉碎类型粗粉碎细粉碎微粉碎超微粉碎
原料粒度／ｍｍ
１０～１００５～５０５～１００．５～５
成品粒度／ｍｍ
５～１００．１～５＜１００μｍ＜１０～２５μｍ
前言
粉碎是食品工业中传统而又重要的单元操作之一，超微粉碎是指将０．５￣５ｍｍ的物料粒粉碎至
１０～２５μｍ以下的过程。而一般的粉碎技术只能使
物料粒径达到４５μｍ左右。当物料被加工到１０μｍ以下后，微粉体就具有巨大的比表面、空隙率和表面能，从而使物料具有高溶解性、高吸附性、高流动性等多方面的活性和物理化学方面的新特性［１，４］。通过超微粉碎的材料已被世界誉为“２１世纪新材料”，而这种新的物料加工方法必将会推动我国食品、中药、农产品等行业的快速发展，从而给人类的生活带来深远影响［５，６］。
１超微粉碎原理及分类［１，２，３，７］
物料粉碎通常用物理的方法来克服物料内部
的结合力，使其达到一定粒度。根据原料和成品颗粒的大小或粒度，粉碎可分为粗粉碎、细粉碎、微粉碎（超细粉碎）和超微粉碎４种类型（见表１）。
目前超微粉碎技术有化学合成法和机械粉碎法两种：化学合成法产量低，加工成本高，应用范围窄；机械粉碎法成本低、产量大，是制备超微粉体的主要手段，现已大规模应用于工业生产。机械法超微粉碎可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（棒）磨式、锤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，见表２。
２
应用超微粉碎技术的优点［８］
２．１
速度快，可低温粉碎
超微粉碎技术采用超音速气流粉碎、冷浆粉碎等方法，在粉碎过程不会产生局部过热现象，甚至可在低温状态下进行，粉碎瞬时即可完成，因而能最大限度地保留粉体的生物活性成分，有利于制成所需的高质量产品。
２．２粒径细，分布均匀
由于采用了气流超音速粉碎，在原料上外力的
分布是很均匀的。分级系统的设置，既严格限制了大颗粒，又避免了过碎，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。
２．３节省原料，提高利用率
物体经超微粉碎后，超微粉一般可直接用于制
剂生产；而用常规粉碎方法得到的产物，仍需一些
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表２
超微粉碎分类
气流式
高频振动式旋转球磨式
胶体磨均质机
原
理
利用气体通过压力喷嘴的喷射产生剧烈的冲击、碰撞和摩擦等作用力实现对物料的粉碎利用球或棒形磨介的高频振动产生冲击、摩擦和剪切等作用力实现对物料的粉碎利用球或棒形磨介在水平回转时产生冲击和摩擦等作用力实现对物料的粉碎
通过转子的旋转，产生急剧的速度梯度。使物料受到强烈的剪切、摩擦和湍动骚扰来粉碎物料利用急剧的速度梯度产生强烈的剪切力，使液滴或颗粒发生变性和破裂以达到微粒化的目的
湿法
干法
类型中间环节才能达到直接用于生产的要求，这样很可能会造成原料的浪费。因此，该技术尤其适合珍稀原料的粉碎。
２．４减少污染
超微粉碎是在封闭系统内进行的，既避免了微
粉污染周围环境，又可防止空气中的灰尘污染产品，在食品及医疗保健品中运用该技术，可控制微生物和灰尘的污染。
２．５提高发酵、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，因而可以提高反应速度，在生产中节约了时间，提高了效率。
２．６利于机体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，并且微粉体由于小而更容易吸附在小肠内壁，这样也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。
３
超微粉碎在各领域中的应用［７，１２，１４］
３．１
超微粉碎在食品领域中的应用进展
食品领域里，通常把粒度低于２５μｍ的粉末称
为超微粉体［１４］。将制备超微粉体的方法称为超微粉碎技术。食品中常用的超微粉碎技术主要有气流式、高频振动式、旋转球（棒）磨式、转辊式等。其中气流式超微粉碎技术较为先进，它利用气体通过压力喷嘴的喷射产生剧烈的冲击、碰撞和摩擦等作用力实现对物料的粉碎。
由于超微粉碎具有诸多优点，已引起研究者们的重视和兴趣，越来越多的新产品得到开发，超微粉碎技术使食品素材加工的范围不断扩大［１２］。研究分析表明，微粉的孔腔中存有一定量的二氧化碳和氮气，使食品保鲜期大大延长，因此，用此项技术来
保鲜是包装工程研究的热点。另外，微粉食品因其有巨大的空隙率，可以吸收并容纳香气且经久不衰，因而也是重要的固香方法之一。在调味品加工研究中使用超微粉，使其香味和滋味更浓郁、突出。最新的研究表明，用普通米粉、
面粉做压缩饼干很难吞咽，而用具有微粉特性的物料做成的饼干，因其流动性好而能保证产品顺利下咽，口感舒适。据报道，巧克力细腻滑润的良好口感要求巧克力配料的粒度不大于２５μｍ，当粒径大于４０μｍ时，巧克力的口感就明显粗糙。而超微粉碎能使大部分可可、糖、乳干物质达到２０～３０μｍ之间，为产品提供了细腻润滑的口感特性。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、日本等国家大多在巧克力的生产中采用了超微粉碎的方法，生产出的产品非常畅销。超微粉碎的面粉随着颗粒的减小，淀粉的晶格畸形，晶态淀粉颗粒向非晶态淀粉颗粒转化，使淀粉中破损淀粉含量增加，导致面粉在形成面团时吸收性和酶解性增大。
另外，在软饮料加工中，超微粉碎技术利用的也比较多。目前，利用超微粉碎技术已经开发出的软饮料有：粉茶、豆类固体饮料、超细骨粉配制的富钙饮料和速溶绿豆精等［７］。
３．２超微粉碎在农产品中的应用进展［１３、
１９、２０、２１］
蜂花粉经超微粉碎后生产的破壁花粉，其生物利用率大大提高，营养更丰富，并通过国家营养、医学机构的鉴定和认可。将果皮、果核经超微粉碎，可转变为食品。蔬菜在低温下经超微粉碎后，既可保存全部的营养素，纤维素也因微细化而增加了水溶性，口感更佳。牛奶经超微粉碎后可以防止蛋白质下沉和脂肪上浮，从而达到优良的均质效果，口感好，易于消化。另外，有研究表明，利用超微粉碎技术将茶叶进行粉碎后，更利于茶叶中蛋白质、碳水化合物、胡萝卜素以及部分矿物质的吸收。
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刘树立等．超微粉碎技术的优势及应用进展
果蔬干制品已开始采用超微粉碎设备和技术进行加工的有板栗、苹果、马铃薯、南瓜、胡萝卜、大蒜、香菇、海带等，并且已有相应的产品出售。部分蛋制品的加工也应用了超微粉碎技术，如全蛋粉、蛋白粉、蛋黄粉、蛋壳粉等。肉制品中应用超微粉碎技术的比较普遍，鱼肉粉、骨粉的加工都采用了此项技术。粮油制品中也应用到了超微粉碎技术，如特种玉米粉的加工［１３］。
此外，杨珺［１９］将鳖甲超微粉碎到１０μｍ以下，经动物试验表明，动物增强了对钙的吸收，免疫调节能力也增强。孙君社等［２０］将调味料、炖肉王、十三香、孜然超微粉碎到１０～２５μｍ，提高了食品的色、香、味以及加工特性。刘振香［２１］将花生和香米超微粉碎制作的冰淇淋，口感好，风味独特，营养丰富。其它应用例子还有不少，不一一列举。
３．３超微粉碎在中药领域的应用进展［１５～１８］
中药超微粉碎技术已经在中药生产中显露出特有的优势。该技术提高了细胞破壁率、比表面积、有效成分溶出度、生物利用度，能增强药理作用，减少用药量，节约药材，保护资源，同时还可以改善气味、口感，提高药品质量。但由于中药超微粉碎的特点，在超微粉碎过程还存在诸多影响因素，同一设备、同一粉碎工艺要达到同一细度超微粉的要求还有难度。事实上，并非所有药物都是粒度越小越好，应通过试验确定单味药材和复方制剂的最佳粒径。
近年来，超微粉碎技术主要应用于一些贵重药材及一些来源稀少、价格昂贵的保健滋补中药上，如人参、珍珠、三七、玳瑁、天麻、金蝎、羚羊角、鹿角、灵芝、冬虫夏草、沉香、鳖甲、花粉、孢子类等。将它们加工成超微粉体，可以减少资源的浪费，提高吸收率与疗效。还可作为食品添加剂加入饮料、面包、糖果等食品中制成各种保健食品，也可将其与其他原料调制成各种化妆品，甚至将其运用到纺织业中加工成具有一定保健和治疗作用的用品。李晓明等研究了超微粉碎对决明子大黄酚溶出量的影响，结果发现溶出量增加，浸出率可由原来的７．６％最大提高到６９．７％。李志猛等对甘草饮片超微粉碎前后甘草酸的溶出进行了比较研究，结果表明超微粉碎后甘草酸的溶出显著提高，而且粉碎粒度对甘草酸的溶出有显著影响，粒度越细，甘草酸溶出越容易。张启明等对比考察了六味地黄细粉及超微细粉中熊果酸的含量和溶出特性，结果发现在相同的测定条件下，超微细粉中熊果酸含量较细粉高出４４．５５％，而且熊果酸释放速度及释放量均显著提高。宋丽丽等用薄层色谱法研究了蒲公英超微粉体有效成分的溶出特性，结果发现蒲公英经超微粉碎后，成分溶出特性有明显改变。陈旭比较了三七超微细粉与常规粉的体内吸收，结果表明超细的三七吸收效果更好。李莹等研究了细胞级超微粉碎对银翘解毒丸退热作用的影响，实验表明经过细胞破壁的银翘解毒丸，其退热作用明显优于传统工艺制剂。苏瑞强等研究了利用超微粉碎技术提高六味地黄丸（水蜜丸）的溶出度，并提出在制剂工艺中采用超微粉碎来提高其溶出度的建议。可以肯定，超微粉碎技术与设备在中药制药方面的应用前景是十分广阔的。
４结束语
虽然超微粉碎技术尚处于起步阶段，仍存在一些有待解决的问题，但其特点与优势是公认的。随着测量技术和粉碎理论的不断发展与完善，随着制备工程学的逐步建立以及粉粒稳定性与微粒最适度筛选确定等基础性问题的解决，超微粉碎技术必将进一步在食品、中药、农产品等行业得到广泛应用。
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ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＳｕｐｅｒｆｉｎｅＧｒｉｎｄｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎＦｏｏｄＩｎｄｕｓｔｒｙ
ＬＩＵＳｈｕ－ｌｉ１
，ＷＡＮＧＨｕａ２；
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４００７１６；
２．ＣｉｔｒｕｓＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４００７１２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅｇｒｉｎｄｉｎｇ，ａｓａｎｅｗｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｆｏｏｄｓｔｕｆｆ，ｈａｓｂｅｅｎｐａｉｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｎｏｗａｄａｙｓ．Ｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｆｏｏｄｉｎｄｕｓｔｒｙｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄｉｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅ．
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干燥技术与设备
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参考文献一般指论文著者在文中直接参考引用的文献，通常以顺序编码制的著录方法依引用文献出现先后顺序，依次著录于论文之后。
以下的分类著录项目与格式源自国家标准
ＧＢ／Ｔ７７１４—２００５《文后参考文献著录规则》和中华
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１—２００６《中国学术期刊（光盘版）检索与评价数据
规范》，务请作者参照执行。
１参考文献著录项目
１．１主要责任者
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“编”、“主编”
等责任说明。西文或俄文等的著者，姓的首字母要大写，姓与名之间空一字间隔；名用大写首字母，不加缩写点。如系译著，原著作者可以只著录姓。
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无著者时著录“佚名”、“Ａｎｏｎ”。
１．２文献题名
题名指引用文献的书名、文章篇名、专利题名、文集的析出题名等。
如果主题名后还有副题名时，可以根据必要程度决定是否著录；同时著录副题名时，应在主题名后加“：”。
文后参考文献著录规则（一）
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