第一章 食品超微粉碎技术
食品中的超微粉碎技术
粉碎方法
▪ 机械剪切是超微粉碎
▪ 现有大部分粉碎方法多为冲击式。对于脆性大、韧性 小的物料，这些方法是恒之有效。
▪ 基于农产品深加工的发展，特别是新鲜或含水最高的 高纤维物料（多为韧性物料和柔性物料）的粉碎，气 流冲击粉碎反而效果不好，反映在产品粒度大、能耗 高、这类物质的粉碎用剪切式比较合适。
▪ 超微粉碎的方法很多，但是目前在食品加工中应用较 多的是气流式中的超音速式超微粉碎方法。
食品工业中的超微粉碎 技术
主讲人：林向阳 生物科学与工程学院
引言
▪
随着中国加入WTO， 同时进入第十个五年计划时期，
我国的食品工业正面临着前所未有的机遇与挑战，加强各项
现代高新技术在食品的研究、开发、生产过程中的应用，以 促进食品的升级换代，提高产品技术含量是当务之急。
▪
粉碎技术是指利用机械力的方法来克服固体物料内部凝
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。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。
▪ 气体在喷嘴处膨胀可降温，粉碎过程没有伴生热量，粉碎温 升很低。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。
粉碎方法
▪ 值得指出的是，一般认为产品粒度与喂料速度成正 比，即喂料速度愈大，产品粒度也愈大这种理解不 全面。当喂料速度或粉碎机内颗粒浓度达到一定值 后，这个说法是合理的。喂料速度增大，粉碎机内 颗粒浓度也增加，发生颗粒拥挤现象，甚至颗粒流 动像柱塞一样，只有在"柱塞"前沿的颗粒，才有发 生有效碰撞的可能，在后面的颗粒只有相互之间低 速的碰撞和摩擦、发热。这并不是说颗粒浓度愈小， 产品粒度愈小，或者粉碎效率愈高。恰恰相反，当 颗粒浓度低到一定程度，颗粒之间将缺少碰撞机会 而降低粉碎效率。
四川大学2011-2012年度第二学期食品新新技术考点
食品新技术第一章超微粉碎技术1、超微粉碎技术应用结果：可以使食品具有独特的物理化学性能；可以改善食品感官性能；使食品成分被充分利用；改变某些食品加工过程或生产工艺；食品改进或创新。
2、超微粉碎的概念：粉碎：用机械力的方法克服固体物料内部凝聚力达到使之破碎的单元操作。
超微粉碎原料粒度0.5－5mm，成品粒度10－25um 以下。
超微粉粒度范围0.1-10um3、粉碎比：粉碎前后物料的粒度比。
反映粉碎前后粒度变化和设备性能指标。
4、粉碎需要的能量：粉碎至少需要两方面的能量：裂解发生前的变形能－与体积有关。
裂解发生后出现新表面所需的表面能－与表面积有关。
5、超微粉碎过程特点：粉碎－团聚的动态平衡过程。
物料粉碎至微米及亚微米级，其表面积和比表面积显著增加，微细颗粒相互团聚，形成二次或三次颗粒的趋势逐渐增加，在一定粉碎条件和环境下，经过一定时间后，超微粉碎处于粉碎－团聚的动态平衡过程，在此情况下，物料粉碎速度趋于变缓，即使延长粉碎时间，物料的粒度不再减小，甚至出现“变粗”趋势。
6、机械化学效应：在某些粉碎工艺和条件下，由于超微粉碎时间长，强度大，成品粒度小除造成物料粒度减小的变化外，还因机械超微粉碎作用导致被粉碎物料晶体结构和物化性质的变化。
此效应称为超微粉碎机械化学效应。
7、能耗的三个假说：1、Rittinger 假说（表面积假说）粉碎能耗和粉碎后物料的新生表面积成正比。
⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=D d K W R R 11。
2、kick 假说（体积假说）粉碎能耗与颗粒的体积呈正比，粉碎后颗粒的粒度也呈正比减少。
其中：D 和d 分别为粉碎前后的粒度。
d D k W K K lg =。
3、Bond 假说（裂缝假说）粉碎能耗与裂缝长度呈正比，裂缝长度与颗粒体积和颗粒面积均有关。
假设：变形功集聚于颗粒内部的裂纹附近，产生应力集中使裂纹扩展成裂缝，裂缝发展到一定程度时，颗粒被粉碎。
)11(D d k W B B −=。
三种能耗理论适用范围：表面积假说适用于产物粒度在10um 以下的粉碎；体积假说适用于粗粒产物粉碎；裂纹扩展假说适用于以上两者之间,粉碎物粒度1mm－10mm。
超微粉碎技术
2超微粉碎技术在食品工业中的应用
超微粉碎技术的应用是食品加工业的一种新尝试，对于传统工艺、 配方的改进，新产品的开发必将带来巨大的推动力。 2.1超微粉碎技术对食品加工业发展的作用 2.1.1有利于食物资源的充分利用
小麦麸皮、燕麦皮、玉米皮、米糠等，含有丰富的维生素，微量元 素和优质的膳食纤维等，具有很好的营养价值，但由于常规粉碎法得到 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，能显著地改善纤维食品的口感和吸收性，保存食品的营养成分， 从而使食物资源得到充分的利用。
1概述
超微粉碎常有干法粉碎和湿法粉碎之 分。
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，目前应用于食品加工的主要 有气流式中的超音速式超微粉碎。
1概述
湿法粉碎主要是用胶体磨和均质机粉碎， 湿法粉碎是将原料悬浮于载体液流（常用水） 中进行粉碎。此法可克服粉尘飞扬问题，并 可采用淘析、沉降或离心分离等水力分级方 法分离出所需的产品。在食品加工中，粉碎 经常作为浸出的预备操作，使组分易于溶出， 故颇适宜采用湿粉碎法。实践证明，湿法操 作消耗能量一般较干法操作大，同时设备的 磨损也较严重。但湿法比干法易获得更微细 的粉碎物，故在超微粉碎中多采用湿法粉碎。
2超微粉碎技术在食品工业中的应用
2.1.2推动新型功能食品及添加剂的开发 一些动植物体的不可食部分如骨、壳（如蛋壳）虾皮等具有很高的
营养价值，可通过超微化而成为易被人体吸收利用的钙源和甲壳素。 纤维食品膳食纤维素被现代营养学界称为“第七营养素”，增加膳
食纤维的摄入是提高人体健康水平的一项重要措施。借助于现代超微粉 碎技术，使食物纤维微粒化，能显著地改善纤维食品的口感和吸收性。
食品高新技术超微粉碎
五、在食品上应用
• • • • • 1、高水份高油脂的物质 2、高胶质高粘稠性物质 3、高活性高营养物质 4、热敏性物质 5、造粒或制成粉状产品
冷冻粉碎产品的处理参数
• 冷冻粉碎产品的处理参数.doc
设备
• 冷冻粉碎机.doc
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
第一节
食品的超微粉碎
• 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 100μm以下。 • 超微粉碎：原料粒度0.5～5mm，成品粒度 10～25μm以下。
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。
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。
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。
粮食工程技术《超微粉碎技术》
一超微粉碎与超微粉体简介超微粉碎技术是一种超微粉体的重要制备与应用技术，其研究内容包括：粉体的粉碎制备与分级，别离与枯燥技术，粉体测量与表征技术，粉体分散与外表改性技术，混合、均化、包装、贮运技术，以及制备和贮运中的平安问题。
超微粉碎技术是202160年代末70年代初随着现代化工、电子材料及矿产冶金等行业的开展而诞生的一项跨学科、跨行业的高新技术。
材料经物理或化学方法制成超微粉体后，由于颗粒的比外表积增大，外表能提高，外表活性增强，外表与界面性质将发生很大变化而且随着物质的超微化，材料外表的分子排列乃至电子排布、晶体结构等也都发生了变化，这将使超微粉体显示出与本体材料极为不同的物理、化学性质，并在应用中表现出独特的功能特性。
目前，制备超微粉体采用较多的物理方法有：辊压、撞击、离心、搅拌和球磨等机械粉碎法，利用高速气流、超声波、微波等流能、声能、热能的能量粉碎法，以及通过物质物理状态的变化(如气体蒸发、等离子体合成)而生成超微颗粒的构筑法。
化学制备方法包括：沉淀、水解、喷雾、氧化复原、激光合成、冻结枯燥和火花放电等。
由于超微粉体具有易团聚、分散性差、相溶性差等特点，给其制备与应用带来了诸多困难，科研人员为此开展了大量针对性研究，特别是在超微粉体颗粒外表改性方面，不仅建立了较完整的理论，而且研制出多种外表改性方法，如包覆、沉积(淀)、微胶囊技术、外表化学反响、机械化改性等多种方法，极大地拓展了超微粉体的应用领域，提高了粉体的使用价值，也使超微粉碎技术在石油、化工、冶金、电子、医药、生物和轻工等诸多领域，以及食品、保健品、日用化学品、化装品、农产品、饲料、涂料、陶瓷等大量产品的制造中得到了广泛应用。
超微粉体按大小可分为微米级、亚微米级和纳米级。
国际上通常将粒径为1-100um的粉体称为微米材料；粒径为0.1-10um的粉体称为亚微米材料；粒径为0.001-0.100um的粉体称为纳米材料。
广义的纳米材料是指三维尺寸中至少一维处于纳米量级，如薄膜、纤维微粒等，也包括纳米结晶材料。
超微粉碎技术及其在食品加工中的应用
超微粉碎技术及其在食品加工中的应用超微粉碎技术是一种通过高速旋转的锤子、刮板或者磨盘等微观荷载对物料进行多次撞击、剪切和象牙塔等力学作用，使其达到纳米或亚微米级的粉碎效果的一种技术。
该技术具有高效、低能耗、无污染等优点，被广泛应用于化工、能源、环保、材料等领域。
近年来，随着食品工业的不断发展，超微粉碎技术也开始在食品加工行业中得到越来越广泛的应用。
超微粉碎技术在食品加工中的应用主要体现在以下方面：
1.首先，超微粉碎技术可以对食品原料进行细致的分解和粉碎，获得高质量、高效率的原料粉末。
这种粉末具有高度均匀性、高度活性和更好的口感和感官性质，可以用于制作各种食品、保健品和药品等。
2.其次，超微粉碎技术还可以帮助食品加工企业提高生产效率和降低生产成本。
由于使用超微粉碎技术可以快速并有效地处理大量的原料，从而节省了生产时间和成本，提高了生产效率和经济效益。
3.最后，超微粉碎技术还可以为食品加工企业提供更多的创新机会和产品差异化优势。
由于使用该技术可以精确地控制产品的粒度和活性，因此可以生产出更多的高品质、高价值的特殊食品和中间体，以满足不同消费者的需求和市场需求。
总之，超微粉碎技术在食品加工行业中的应用给企业带来了很多机会和创新空间，未来有望成为食品工业中的一项重要技术，相信它将在未来的发展中有着更广泛的应用前景。
超微粉碎技术在食品中的应用
利用空气、蒸汽或其它气体通过一定压力的喷嘴喷射 产生高度的湍流和能量转换流，物料颗粒在高能气流 作用下悬浮输送，相互之间发生剧烈的冲击、碰撞和 摩擦作用，加上高速喷射气流对颗粒的剪切冲击作用， 使物料颗粒间得到充足的研磨而粉碎成超微粒子，同 时进行均匀混合。
空气作为介质
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二、特点
粉碎比大：粉碎颗粒成品粒径< 5 μm 设备紧凑、磨损小、维修容易，但动力消耗大 成品粒度均匀性好：有一定分级作用 适用于热敏性物料：压缩空气时吸收热量而制冷 多单元联合操纵性好 卫生条件好：易实现无菌操作。
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三、与球磨机相比的特点
1）研磨效率高； 2) 研磨成品粒径细，平均达2-3 μm； 3) 可连续化生产，并可采用完全封闭式操作； 4）外形尺寸小，占地面积小，操作方便，维修管理容易； 5）干湿研磨均可； 6）振动磨运转时噪音大，需隔音或消音。
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振动磨
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第四节 旋转球（棒）磨式超微粉碎
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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，且吸收率高。
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一、食物资源的利用-3：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； 将茶叶制成粒径小于5微米的 粉茶，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。
应用范围
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 应活性等。
超微细技术已广泛应用于食品、化工、医药、化妆品农 药、染料、涂料、电子及航空航天等许多领域上。
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一、食物资源的利用-1 ：渣皮等
超微粉碎及其在食品中的应用-食品论文.doc
超微粉碎及其在食品中的应用前言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。
超微粉碎的前景应用广阔，并且对于科学、实际生产都具有指导意义，随着技术越来越成熟，应用的就会越来越广阔。
1 超微粉碎的原理超微粉碎的原理与普通粉碎相同,只是细度要求更高,它利用外加机械力, 使机械力转变成自由能,部分地破坏物质分子间的内聚力,来达到粉碎的目的。
超微粉碎技术是利用特殊的粉碎设备,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3mm以上的物料粉碎至粒径10~ 25μm以下的微细颗粒,从而使产品具有界面活性,呈现出特殊的功能。
与传统的粉碎、破碎、碾碎等加工技术相比,超微粉碎产品的粒度更加微小。
超微粉碎技术是基于微米技术原理的.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小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应,从而使得超微粉碎产品与宏观颗粒相比具有优异的物理、化学及表界面性质。
2 超微粉碎技术的优点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，使得原料外力的分布非常均匀。
分级系统的设置既严格限制了大颗粒,又避免了过碎, 能得到粒径分布均匀的超细粉，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。