超微粉碎技术
李萍
（塔里木大学生命科学学院 阿拉尔 843300）
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；研究；应用现状
Abstract Superfine grinding, as a new kind of processing method, technology has been widespread concern. Characteristics in this paper, the basic principle of superfine grinding processing technology are reviewed, mainly introduces the superfine grinding technology in food, medicine, agriculture and other industries in the application and research situation, its developing prospect.
Keyword Superfine grinding; Research; Application status
前言
近年来我国食品工业有了很大发展，其中高新技术的开发应用，已成为食品工业发展的一个重要方向。它不仅可提高生产率，降低成本，而且可改善食品品质，开发新食品。随着越来越多的高新技术应用于食品加工领域，食品加工业也呈现出前所未有的繁荣景象。利用高新技术手段，开发出新一代的高档食品，是世界各国食品技术专家的奋斗目标，也是食品工业的主要发展趋势。
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随着现代食品(尤其是保健食品)工业的不断发展,以往普通的粉碎手段已越来越不适应生产的需要。超微粉碎技术作为一种高新技术加工方法，已运用于许多食品的加工中。超微粉碎一般是指将直径为3m m以上的物料颗粒粉碎至10～25μm的过程。由于颗粒向微细化发展，导致物料表面积和孔隙率大幅度的增加，因此超微粉体具有独特的物理和化学性质，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化学活性等，其应用领域十分广泛。此外，食品加工中液氮低温研磨技术、改善食品原料加工特性技术、冷冻浓缩技术等也是世界范围内研究开发活跃的高新技术，值得研究、开发。袁惠新等人的研究表明[1]，许多可食动植物、微生物等原料都可用超微粉碎设备加工成超微粉，甚至动植物的不可食部分也可以通过超微化后被人体吸收。
食品超微粉碎技术是食品加工业一种新的手段，对于传统工艺的改进、新产品的开发必将带来巨大的推动力。目前日本、美国市场上销售的果味凉茶、冻干水果粉、超低温速冻龟鳖粉[2]等都是应用超微粉碎技术加工而成的。随着现代食品工业的发展，生产设备和技术的不断改进和完善，超徽粉碎技术必将得到大力的推广和应用，为食品工业做出更大的贡献。
1.超微粉碎的定义及分类
超微粉碎技术是一种将各种固体物质粉碎成直径小于 10 μm 粉体的高科技含量的工业技术。 该技术是近 20 年来迅速发展形成的一种新技术， 在发达国家被广泛应用于冶金、食品、医药、化妆品、航天航空等国民经济部门及军事领域。
超微粉碎技术通常分为微米级粉碎 （1～100 μm）、亚微米级粉碎（0.1～1 μm）、纳米级粉碎（0.001～0.1 μm，即 1～100 nm）[3]。 普通超微粉碎方法按性质分为化学方法和物理方法（机械式粉碎法）。 化学合成法产量低、加工成本高、应用范围窄。 物理制备法使物料不发生化学反应，保持了物料原有的化学性质。 根据粉碎过程中物料载体种类的不同又分为干法粉碎和湿法粉碎。 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
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种形式； 湿法粉碎主要是胶体磨和均质机[3]。 针对韧性、黏性、热敏性和纤维类物料的超微粉碎，可采用深冷冻超微粉碎方法。 该方法的原理是利用物料在不同温度下具有不同性质的特性， 先将物料冷冻至脆化点或玻璃体温度之下，使其成为脆性状态，然后再用机械粉碎或气流粉碎方式，使物料超微化[4]
2.超微粉碎的特点
在传统的机械粉碎过程中，很大一部分机械能克服摩擦转化为热能，既消耗了能量又达不到所需的物料粉碎粒度，对被粉碎的有机物料（如中药、人参、珍珠、花粉、灵芝孢子、水产饲料等）来说，还会因温升变质而失去使用价值。超微粉碎技术却能在很短的时间内将固体物料粉碎成粒径均匀的超微粉体。在有机物料的粉碎中,由于超微粉碎设备加工条件得到优化，所需的超微粉体可在短时（甚至是瞬时）、低温、干燥、密封的环境下获得,避免了有机物料营养成分的流失和组成变化，避免了污染的可能性，并可对物料进行最大限度的利用[5]。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、农产品加工等行业得到广泛应用。总之，超微粉碎技术具有的特点是速度快、时间短，可低温粉碎，粒径细且分布均匀，节省原料、提高利用率，减少污染，提高发酵、酶解过程的化学反应速度，利于机体对营养成分的吸收。
3.超微粉碎的应用现状
3.1超微粉碎在食品领域中的应用
食品领域里, 通常把粒度低于 25μm 的粉末称为超微粉体[6]。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、
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碰撞和摩擦等作用力实现对物料的粉碎。
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在中药制备领域的应用
如今，中药的粉碎已经不仅仅是传统意义上的粉碎。 超微粉碎技术使中药粉碎产生了多种多样的新剂型，例如水针剂、片剂、贴剂、干粉喷雾剂等多种剂型。药物的溶出速度与药物的颗粒比表面积成正比，而比表面积与粒径成反比，因此，药物的粒径越小，比表面积越大，越有助于药物有效成分的溶出。经超微粉碎后的药粉细度极细， 混合均匀,在人体内吸收过程就发生了改变,各组分会以均匀配比被人体吸收, 使得有效成分的吸收速度加快, 吸收时间延长, 吸收率和吸收量均得到了充分的提高。
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实验证明，经超微粉碎的中药制剂既保留了传统制药的特色和优势，又避免了煎煮的麻烦，且节省药材、保证疗效、方便携带与服用[8]。由于超微粉碎在封闭系统中进行，可避免对环境及产品的污染，同时可防止一些药材易挥发成分在加工过程中的损失。通过超微粉碎，能将原生材料的中心粒径从传统工艺的150～200 目提高到 300 目以上，对于一般药材，在该细度条件下的细胞破壁率大于 95%[9]。中药剂型中以汤药应用最早最广泛，但煎制麻烦，药材利用率低。若用粉碎至 300 目的细胞破壁中药微粉组成的复方散剂加水煎煮时则不出现糊底现象，还可直接用水冲服。
3.3在饲料加工领域的应用
水产动物消化道比较短，要求饲料粉碎得较细。水产饲料的二次粉碎要求粉碎粒度超过 80 目， 需进行超微粉碎。经过超微粉碎的饲料主要用于虾、鳗鱼、鱼种、甲鱼、观赏鱼等的喂养[10]。超微粉碎还有利于提高水产饲料的混合均匀度，利于调质和颗粒成形，使颗粒有良好的水中稳定性，同时延长饲料在水生动物体内的停留时间，吸收效果好,可提高饲料报酬，减少水质污染[11]。
3.4在农林资源开发中的应用
超微粉碎技术在农林产品加工中主要应用于植物花粉、孢子和螺旋藻的破壁，超微茶粉、果粉、花卉食品的制造，药用真菌、动物骨粉的制备，膳食纤维类食品的制备等等[12-13]。 如将天然花粉或孢子磨成粒径小于3μm的超细粉时，其破壳率达到 99％以上，则营养物质可得以充分释放和利用，被人体完全吸收；将茶叶进行超微粉碎，制成超微茶叶粉，且粉体的粒径小于5μm，则用水冲服时全部成咖啡液状乳状液，营养成分可被肠胃直接吸收；360 目超微牡蛎壳粉在模 拟 胃酸环境的消化液中消化，其消化率可达16.3％，而粗粉（40目）的消化率仅为12.3％．
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4.超微粉碎技术的研究
目前，超微粉碎技术的应用面比较有限。由于在微粉的孔腔中存有一定量的二氧化碳和氮气，食品保鲜期就会大大延长，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 ，从而口感舒适。
国外超微粉碎技术开始于 40 年代，到了60年代得到了迅速发展，开始对粉体工程学进行系统的研究。目前，世界上对超微粉碎技术的研究正处于活跃期；国内对超微粉碎技术的研究晚于国外十几年，并且发展缓慢， 到 80 年代才得以迅猛发展，80 年代后期才开始对粉体工程学进行系统研究：随着国民经济的迅猛发展，全国各地涌现出来的各类粉体工程研究所、粉体技术开发公司、专业粉体产品和设备生产厂家近百余所，全国性的相关学术和信息机构也逐渐成立。
5.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。
参考文献
[1]袁惠新，俞建峰，崔政伟，等.超微粉碎技术及其在食品加工中的应用. 农机及食品机械，
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1999，5：32-3.
[2]庞声海.低温升超微粉碎机及其研究. 食品与机械，1996，1：9-12
[3]刘树立，王春艳，盛占武. 超微粉碎技术在食品工业中的优势及应用研究现状[J]. 四川食品与发酵， 2006（6）：5-7.
[4] 杨再 ，陈俊平 ，陈佳铭. 超微粉碎技术的原理和应用[J]. 饲料博览 ，2007（19）：36-38.
[5] 郭辰生. 超微粉碎技术[J]. 食品工业， 1998（3）：44.
[6] 佘爱农.精细化工制剂成型技术[M ].中国轻工出版社,2002:23-26
[7] 袁惠新,俞建峰.超微粉碎的理论、实践及其对食品工业发展的作用[J].包装与食品机械.2001,19(1):5-6.
[8] 张莉，于燕莉.超微粉碎技术及设备国内中药领域应用概述[J].实用医药杂志，2006，23（6）：752-753.
[9]李富文， 金风媚. 超微粉碎技术在中药业中的应用[J]. 中国动物保健，2003（11）：35-36.
[10] 谢瑞红,王顺喜,谢建新,孙旭清超微粉碎技术的应用现状与发展趋势 中国粉体技术2009（6）:36
[11] 宿昆根 ，况杰华. 特种水产饲料的粉碎工艺和设备[J]. 中国饲料 ，2001（4）：21-22.
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[12] 张炳文. 农林资源加工超微粉碎技术[J]. 高科技与产业化， 2006（8）：109-110.
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