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超微粉碎对食品物料的影响

来源:南京先欧仪器   发布时间:2018-09-28 09:35:23   点击率:580

超微粉碎对食品物料的影响


超微粉碎技术是20世纪70年代中期发展起来的新兴学科。对超微粉体,目前尚无一个严格的定义,从几个纳米至几十微米的粉体统称为超微粉体。

工业上制备超微粉体的方法包括化学法和机械法。化学法的优点是所制备的超微粉体粒径小、粒度分布窄、粒形好和纯度高,缺点是产量低、成本高、工艺复杂。而机械法的优点是产量大、成本低和工艺简单,缺点是产品纯度、细度和形貌均不及化学法制备的超微粉体。机械超微粉碎是一项比较容易实现工业化的实用技术,也是目前食品加工中应用最广泛的制备超微粉体的手段。


一、超微粉碎设备

超微粉碎工艺依赖于超细粉碎设备,超微粉碎设备可分为干法粉碎和湿法粉碎两类。干法粉碎设备主要有球磨机、气流磨机、振动磨机、冲击粉碎机、超声波粉碎机;湿法粉碎设备主要有胶体磨和均质机。物料颗粒在加工过程中受到挤压、冲击、碾磨或切割等作用力,从而达到粉碎的目的。

1、球磨机

常规球磨机是细磨的主要加工设备,它主要靠冲击进行破碎,当物料粒度小于20um时,反映出效率低、能耗大、加工时间长等缺点。搅拌球磨机是能量利用率较高的一种超细粉碎设备,工作时搅拌器以一定速度运转带动研磨介质运动,物料在研磨介质中利用摩擦和少量的冲击研磨粉碎,使得在加工后,粒度小于20um的物料时效率大大提高。


2、气流磨机

又称流能磨或喷射磨,是利用压缩空气或过热蒸气为工作介质产生高压并通过喷嘴产生超音速气流作为物料颗粒的载体,使颗粒获得巨大的动能,从而达到粉碎的目的。气流粉碎获得的产品粒度可以很细且均匀,而且粉碎温升很低,但是能耗大,一般认为要高出其它粉碎方法数倍。


3、振动磨机

振动磨是用弹簧支撑磨机体,由一带有偏心块的主轴使其振动,磨机通常是圆柱形或槽形。振动磨的效率比普通磨高10~20倍,其磨粉速度比常规球磨机快得多,而能耗比普通球磨机低很多。这种设备的振幅2~6 mm,频率1020~4500r/min。


4、冲击粉碎机

这种粉碎机利用围绕水平轴或垂直轴高速旋转的转子对物料进行强烈冲击、碰撞和剪切。其特点是结构简单、粉碎能力大、运转稳定性好、动力消耗低,适合于中等硬度物料粉碎。


5、超声波粉碎机

超声波发生器和换能器产生高频超声波。超声波在待处理的物料中引起超声空化效应,由于超声波传播时产生疏密区,而负压可在介质中产生许多空腔,这些空腔随振动的高频压力变化而膨胀、爆炸,真空腔爆炸时产生瞬间压力可达几千乃至上万个大气压。因此真空腔爆炸时能将物料震碎。

另一方面由于超声波在液体中传播时产生剧烈的扰动作用,使颗粒产生很大的速度,从而相互碰撞或与容器碰撞而击碎液体中的固体颗粒或生物组织。超声粉碎后颗粒粒度在4um以下,而且粒度分布均匀,但生产能力较低。


6、胶磨机

胶磨机也称胶体磨,主要由一固定表面和一旋转表面所组成,两表面间有可以微调的间隙。当物料通过间隙时,由于转动体高速旋转(3000~15000r/min),在固定体和转动体之间产生很大的速度梯度,使物料受到强烈的剪切从而产生破碎分散的作用,成品粒度达到2~50um,可用于混合、乳化等过程。胶体磨是一种较理想的超微粉碎设备,但对料水比有一定要求。

胶体磨分变速胶体磨、滚子胶体磨、砂轮胶体磨、多级胶体磨和卧式胶体磨。


7、均质机

其原理是通过机械作业或流体力学效应造成高压、挤压冲击和失压等使料液在高压下挤研,在强冲击下发生剪切,在失压下膨胀,而达到细化和均质的目的。

均质机的类型有高压均质机、离心式均质机、超声波式均质机和胶体磨式均质机等。分散器作为乳化机的一种,也能够对料液进行细化。被分散物料在分散器的转子和定子之间受到强烈地剪切、挤压、涡流及卸压等作用,从而达到粒度减小的效果。


二、超微粉碎加工对食品物料性能的影响

1、提高植物原料中有效成分的溶出

物料经超微粉碎处理后,基本上无完整的细胞存在,其细胞壁被破碎,胞内有效成分暴露出来,提高了释放速度和释放量。


2、提高原料中有效成分的生物利用度

对于植物性原料而言,经超微粉碎后细胞破壁,当物料进入胃部后,有效成分迅速释放,可溶性成分在胃液作用下溶解,进入小肠后溶解的成分开始被吸取;另一方面,这些超细粒子因附着力的影响,易附着在肠壁上,排出体外所需时间较长,提高了其不溶性成分的吸取率。

对于以水不溶性物质为主的物料,提高物料细度即增强其表面效应、体积效应、量子效应和宏观隧道效应等,利于被肠胃直接吸取,增加了生物利用度。


3、赋予产品细腻的口感

巧克力细腻润滑的口感特性是由多种因素造成的,但起决定性作用的因素是巧克力配料的粒度。分析表明,配料的平均粒径在25um左右且其中大部分质粒的粒径在15~20um之间,产品就有细腻润滑的口感特性;当平均粒径超过40um时,产品就明显感到粗糙感,巧克力的感观质量也就明显变差。

在巧克力整个生产过程中,粉碎操作占据及其重要的地位,粗磨和精磨均属于粉碎操作,特别是精磨(超微粉碎)对巧克力的质量起着举足轻重的作用。

在棒冰、雪糕生产中,为了起到稳定和填充作用,防止冰晶产生,保证固形物含量,一般需添加相当数量的糯米粉或玉米淀粉,但效果却常是冰晶较多,口感粗糙。如果将糯米粉和玉米淀粉经超细处理后再添加,制成的雪糕、棒冰的冰晶就会明显减少,稳定性显著提高,口感细腻。

在牛奶生产过程中,利用均质机能使脂肪显著细化。若98%脂肪球直径在2um以下,则口感好,易于消化。植物蛋白饮料生产过程经过磨浆、均质工艺,可使蛋白质固体颗粒、脂肪颗粒变小,粒径达到1~2um,不仅赋予产品细腻的口感,还可防止蛋白质下沉和脂肪上浮,提高产品的稳定性。


4、改善原料的加工性能

超微粉碎不论对米粉或面粉的理化性质都有很大的影响,进而改变其加工性能。实验表明,随着米粉颗粒粒径的减小,其粒度分布范围减小,蛋白质含量、糊化温度、糊化液的透光率和冻融稳定性降低,酶解速度、糊化液热稳定性、冲调性能及溶解度提高,米粉的休止角和滑角增大,糊化液沉降性能和对蛋白发泡体系的持泡能力增强,耐酸性基本稳定。


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