第二章 食品粉碎、造粒新技术

第二章食品粉碎、造粒新技术粉碎：利用机械力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。┌破碎：将大块物料分裂成小块物料的操作。粉碎──┤└磨碎或研磨：将小块物料分裂成细粉的操作。粉碎操作的种类（按细度分）：①粗粉碎：原料粒度在４０～１５００ｍｍ范围内，成品粒度５～５０ｍｍ。②中粉碎：原料粒度在１０～１００ｍｍ范围内，成品粒度５～１０ｍｍ。③微粉碎：原料粒度在５～１０ｍｍ范围内，成品粒度１００μｍ以下。④超微粉碎：原料粒度０.５～５ｍｍ范围内，成品粒度１０μｍ以下。粉碎的方法：1、按物料所处介质分：（１）干法粉碎：原料直接粉碎，而不是悬浮于载体液流中。①开路粉碎；②自由粉碎；③滞塞进料粉碎；④闭路粉碎。（２）湿法粉碎：将原料悬浮于载体液流中进行粉碎。2根据物料受力的种类分：粉碎操作的主要作用：１、迎合某些消费和生产的需要。２、增加物料的表面积，以利加工。３、工业化食品和功能性食品生产的需要。粉碎度（粉碎比）：粉碎前后的粒度比。第一节超微粉碎技术一、超微粉碎：是指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，从而将3毫米以上的物料颗粒粉碎至10微米以下的操作技术。二、超微粉碎的原理通过对物料的冲击、碰撞、剪切、研磨等手段，施于冲击力、剪切力或几种力的复合作用，达到超细粉碎的目的。其工艺过程有一次粉碎和二次粉碎。一次粉碎就是在一台设备上同时完成粉碎、筛选、分离、再粉碎的过程。二次粉碎是先对物料进行粗粉碎，然后再采用超细粉碎机完成超细粉碎，其工艺流程大致为：原料→筛选→干燥→粗粉碎→超细粉碎→风选分级→超细粉体产品。三、超微粉碎的特点：1.速度快、可低温粉碎；2.粒径细且分布均匀；3.节省原料，提高利用率；4.减少污染。借助与运动的研磨介质(磨介)所产生的冲击，以及非冲击式的弯折挤压和剪切等作用力，达到物料颗粒粉碎的过程。磨介式粉碎过程主要为研磨和摩擦，即挤压和剪切。磨介式粉碎的典型设备有球磨机、搅拌磨和振动磨3种。1、磨介式超微粉碎四、超微粉碎的方法普通球磨机是用于超微粉碎的传统设备，其特点是粉碎比大、结构简单、机械可靠性强、磨损零件容易检查和更换、工艺成熟、适应性强。搅拌磨搅拌磨由球磨机发展而来，即搅拌球磨机，是由筒体、螺旋搅拌器、传动装置和机架等组成的一种新型的球磨设备。搅拌磨采用高转速和高介质充填率及小介质尺寸，使细物料研磨时间大大缩短，成品的平均粒度最小可达数微米。振动磨利用磨介高频振动产生的冲击性剪切、摩擦和挤压等作用将颗粒粉碎。介质填充率高、单位时间内作用次数高，产品的平均粒径可达2～3μm以下，对于脆性较大的物质可以比较容易的得到亚微米级产品。振动磨2、气流式超微粉碎以压缩空气或过热蒸汽，通过喷嘴产生的超音速高湍流气流作为颗粒的载体，颗粒与颗粒之间或颗粒与固定板之间发生冲击性挤压、磨擦和剪切等作用从而达到粉碎的目的。圆盘式循环管式靶式对撞式旋转冲击式流化床式气流式超微粉碎特点：1、粒度更均匀2、粉碎温升很低3、粉碎能耗大五、超微粉碎的应用1.食物资源的利用改善纤维食品的口感和吸收性；果皮、骨、壳、果核、蔬菜经超微粉碎可转变为食品。2.改变传统工艺改善食品品质、降低生产成本。3.软饮料加工利用气超流微粉碎技术，可开发粉茶、豆类固体饮料、超细骨粉配制富钙饮料和速溶绿豆精等。4.调味品加工利用超微粉碎技术可使调味品的流动性、溶解速度和吸收率增大，入味效果得到改善。5.巧克力生产超微粉碎加工巧克力配料能保证巧克力的质量。第二节冷冻粉碎冷冻粉碎：冷冻和粉碎相结合，使食品原料在低温冻结状态下进行粉碎制成干粉的技术。一、冷冻粉碎的原理利用物料的低温脆性，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。首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。二、食品冷冻处理产生的变化1.内压的产生食品物料冷冻时，水分从表面向内部冻结，内部水分的冻结膨胀受到外部冻结层的阻碍形成向内压力，使食品组织产生爆裂。3.浓缩和水分蒸发未冻结部分浓度增大，冰的升华致使表面水分蒸发。2.体液的流失粉碎后温度升高,冻结食品中的冰晶溶化，由于食品组织破坏，形成液滴流出。三、制冷剂的选择制冷剂是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。常用制冷剂：氨的凝固温度为-77.7℃,标准蒸发温度为-33.4℃。液氮的蒸发温度-198℃,凝固温度为-209.9℃。基本要求：在大气压力下的蒸发温度要低。临界温度要高，凝固温度要低。四、冷冻粉碎的工艺流程基本流程大体为：原料→前处理→低温冷冻（-100℃液氮）→低温粉碎→产品收集→真空冷冻升华干燥→产品后处理→包装→成品粉碎机：锤式粉碎机：中等硬度纤维物料。盘击式粉碎机：软质物料纤维质的粉碎。辊齿粉碎机（辊磨机）：用于胶质或粘稠度高的物质。附属设备：真空冷冻升华干燥机。1、冷冻粉碎的特点：（1）可以粉碎常温下难以粉碎的物质；（2）可以制成比常温粉粒流动性更好，粒度分布更理想的产品；（3）不会发生常温粉碎时因发热、氧化等造成的变质现象；（4）粉碎时不会发生气味逸出、粉尘爆炸、噪音等。五、冷冻粉碎的特点及在食品工业中的应用2、应用：应用于谷物、水产品和畜产品、果蔬类等食品的粉碎。第三节微胶囊造粒技术一、基本概念及分类（一）基本概念微胶囊：指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物。微胶囊化：制备微胶囊的过程称为微胶囊化。微胶囊技术：指将固体、液体或气体物质包裹在半透性或密闭的微型胶囊内的技术。囊壁囊芯微胶囊心材（囊心物质）：可为油溶性、水溶性化合物或混合物,其状态可为粉末、固体、液体或气体。壁材（成膜物质）：可用作微胶囊包囊材料的有天然高分子、半合成高分子和合成高分子材料,视所包囊物质(囊心物)的性质。其中，被包埋的物质称为芯材，包埋芯材实现微胶囊化的物质称为壁材。单核多核多核-无定型复合微胶囊双壁微胶囊簇微胶囊产品的大致形状二、微胶囊粒子的类型：缓释型微胶囊囊壁相当于半透膜，在一定条件下芯材物质可透过。压敏型微胶囊壁材在一定压力的作用下会发生破裂，从而使芯材流出；热敏型微胶囊温度的升高使壁材软化或破裂从而释放出芯材物质；膨胀型微胶囊壁材为热塑性的高气密性物质，芯材为易挥发的低沸点溶剂。三、微胶囊的分类四、微胶囊的功能1.改变物料的存在状态、质量与体积。2.隔离物料间的相互作用，保护敏感性物料。3.掩盖不良风味、降低挥发性。4.控制释放。5.降低食品添加剂的毒副作用。1、微胶囊的壁材选择原则：1囊心亲油，壁材亲水，反之亦然；2具有成膜性和粘着力。3与核心物质不起化学反应，具有较好的渗透性、吸湿性、溶解性和乳化性。4符合食品卫生要求。5材料易得、成本低廉。五、微胶囊的制备1、碳水化合物：麦芽糊精、玉米淀粉糖浆、环糊精、蔗糖、壳聚糖、纤维素及其衍生物。常用的壁材：2、胶质：海藻胶、瓜儿胶、卡拉胶、阿拉伯胶、黄原胶等。3、脂质：卵磷脂。4、蛋白质：乳清蛋白、大豆蛋白、酪蛋白。2、微胶囊造粒的步骤微胶囊造粒是物质微粒的包衣过程。其过程可分为以下四个步骤：ABCD微胶囊化的基本步骤A心材在介质中分散；B加入壁材；C壁膜沉积；D壁膜固化3、微胶囊化的方法①物理方法包括：喷雾干燥法、喷雾凝冻法、空气悬浮法、真空蒸发沉积法、静电结合法等；②物理化学方法包括：水相分离法、油相分离法、挤压法、囊心交换法、熔化分散法、复相乳液法等；③化学方法包括：界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法和辐射包囊法等。空气悬浮法：先将固体粒状的囊心物质分散悬浮，然后喷洒壁材，干燥形成微胶囊。工艺流程：囊材和囊心物质→混合→均质、乳化→乳化液→在热空气中雾化和干燥→脱水→微胶囊产品喷雾干燥法优点：干燥速率高、时间短；物料温度较低，适用于热敏性物质的干燥；产品纯度高；具有良好的分散性和溶解性；生产过程简单，操作控制方便，易于实现大规模工业化生产。缺点：耗热量大；设备的热效率低，介质消耗量大；干燥器的体积较大，基建费用高；芯材有可能残存在微胶囊的表面，存在被氧化的可能。六、在食品中的应用1、微胶囊化酸味剂、甜味剂、香味物质、天然色素、防腐剂、膨松剂、凝固剂。2、微胶囊化生理活性物质（功能性食品基料）：多不饱和脂肪酸、双歧杆菌、肉碱、大蒜素等。3、微胶囊化营养强化剂：维生素、矿物质、氨基酸。4、应用于乳制品和糖果作业：第一章1、简要叙述食品生物技术的基本特征。2、发酵工程原理及其在食品工业中的应用。第二章1、冷冻粉碎的特点是什么？在食品工业中的应用领域有哪些？2、微胶囊技术在食品工业中有哪些作用？