La tecnología de molienda ultrafina es una técnica avanzada que utiliza dinámica mecánica o de fluidos para descomponer materiales de entre 0,5 y 5,0 mm en partículas de tamaño micrométrico o incluso nanométrico. En comparación con los métodos de molienda tradicionales, ofrece las ventajas de un ahorro de material, velocidades de procesamiento más rápidas y una distribución de tamaño de partícula más fina y uniforme.
Hasta cierto punto, la tecnología de molienda ultrafina no solo mejora la textura y el sabor de los alimentos, sino que también mejora la absorción y utilización de nutrientes por parte del organismo, lo que permite que los diferentes alimentos aporten mejor sus beneficios funcionales.
Ventajas de la tecnología de molienda ultrafina en la industria de procesamiento de alimentos.
Velocidad de molienda rápida y buen control de la temperatura.
Todo el proceso de molienda ultrafina prácticamente no genera sobrecalentamiento y puede operar a bajas temperaturas, lo que la convierte en una tecnología de molienda de baja temperatura. El proceso de producción de micropulverizado es breve, lo que garantiza que la mayoría de los componentes químicos bioactivos no se pierdan durante el procesamiento, facilitando así la producción de todos los productos de micropulverizado de alta calidad requeridos.
Distribución de tamaño de partícula pequeña y uniforme, propiedades fisicoquímicas mejoradas de los materiales y mayor velocidad de reacción.
Dado que la fuerza externa aplicada a las materias primas en la tecnología de molienda ultrafina se distribuye de manera muy uniforme, el polvo resultante presenta una distribución homogénea del tamaño de partícula. Tras la molienda ultrafina, la densidad y la superficie del material aumentan gradualmente. Esto incrementa la superficie de contacto durante las reacciones biológicas y químicas, mejorando así las tasas de disolución y de reacción.
Menor consumo de materia prima y mejor utilización.
Algunos materiales con una estructura fibrosa elevada no son aptos para los métodos de molienda convencionales; la formación de partículas grandes puede generar un desperdicio considerable de materia prima, y la mayoría de los procesos de producción requieren etapas intermedias para cumplir con los requisitos de aprovechamiento. Los productos obtenidos mediante tecnología de molienda ultrafina pueden aplicarse directamente en los procesos de producción, lo que los hace idóneos para materias primas escasas y valiosas.
Reduce la contaminación ambiental y mejora la calidad de los materiales procesados.
Todo el proceso de molienda ultrafina se lleva a cabo en un entorno sellado, lo que evita la contaminación externa y garantiza que no se liberen contaminantes al medio ambiente. Esta tecnología es idónea para su uso en alimentos y productos sanitarios que requieren altos estándares medioambientales. La molienda ultrafina es un método de procesamiento físico que no introduce ni mezcla sustancias extrañas. Esto garantiza la preservación de las propiedades naturales de las materias primas, especialmente en la elaboración de suplementos alimenticios y medicamentos tradicionales chinos, asegurando así su integridad y seguridad.
Mejora de la digestión y absorción de nutrientes por el cuerpo.
Las investigaciones indican que, tras una molienda ultrafina, el material ingresa al sistema digestivo con un tamaño de partícula muy pequeño, que oscila entre 10 y 25 μm o incluso menos. Los nutrientes se liberan sin necesidad de un proceso largo y complejo, y debido a que las partículas son más pequeñas, se absorben con mayor facilidad en la mucosa del intestino delgado. Esto acelera la liberación de nutrientes, lo que permite que las materias primas tengan más tiempo para ser absorbidas y aprovechadas por completo.
Ventajas de la tecnología de molienda ultrafina en el procesamiento de alimentos
| Equipo | Principio de funcionamiento | Aplicaciones / Materia prima | Tamaño de partícula |
| Molino de bolas | El cilindro gira y las bolas de molienda en su interior suben hasta cierta altura para luego caer, impactando y triturando el material mediante impacto y compresión. | Materiales vegetales y hongos (aplicable tanto a la molienda en seco como en húmedo) | Almidón de maíz: 30,8 ± 10,8 nm |
| Molino de chorro | El aire comprimido se expulsa a través de boquillas, creando un flujo de aire a alta velocidad y un gradiente de velocidad. Las partículas se mueven en una trayectoria circular dentro de la cámara de molienda, formando un campo de flujo rotacional intenso. Las partículas chocan entre sí, son impactadas y sometidas a cizallamiento por el aire, y también sufren impacto, fricción y cizallamiento contra las paredes de la cámara. | Adecuado para materiales vegetales y subproductos acuáticos (molienda en seco). | Cebada: 31,34 ± 1,12 (unidad no especificada, probablemente µm o nm) |
| molino de vibración | Utiliza medios de molienda (bolas o varillas) que vibran a alta frecuencia (girando continuamente en el cilindro) para impactar, frotar y cortar el material, logrando así una reducción de tamaño. | Ampliamente aplicable a materias primas y subproductos de origen animal y vegetal (molienda en seco). | Hueso de conejo: 16,92 ± 0,15 (unidad no especificada) |
| Homogeneizador de alta presión | El material pasa a través de un estrecho espacio entre el asiento de la válvula y la válvula homogeneizadora, donde aumenta la presión y la velocidad. Al impactar con el anillo de impacto, se producen cizallamiento, oscilación de alta frecuencia y cavitación. Tras pasar por la válvula, la presión cae bruscamente, generando un efecto homogeneizador. | Adecuado para diversos materiales líquidos, principalmente para emulsificación (molienda húmeda). | Pulpa de remolacha: 38,28 ± 0,66 (unidad no especificada) |
| Microfluidizador | El material se presuriza a un nivel preestablecido y luego se somete a una presión ultra alta en una cámara de interacción. Mediante principios de chorro de impacto, el fluido se emulsiona y se descompone por cizallamiento intenso, oscilación de alta frecuencia, impacto a alta velocidad, liberación rápida de presión y cavitación, lo que provoca cambios estructurales en las macromoléculas. | Principalmente para materiales líquidos con estructuras sueltas, se utiliza para la emulsificación (molienda húmeda). | Leche de soja en polvo: 5,14 ± 0,04 (unidad no especificada) |
| Molino coloidal | El rotor (dientes giratorios) y el estator (dientes fijos) giran a alta velocidad uno respecto al otro. El material, impulsado por su propio peso o por una presión externa, genera una fuerza espiral descendente. Al pasar por el espacio entre los dientes, experimenta una fuerte cizalladura, fricción y vibración de alta frecuencia, lo que provoca su pulverización y emulsificación. | Adecuado para materiales de alta viscosidad o de partículas gruesas (molienda húmeda). | Cáscara de kiwi: 58 (unidad faltante) |
Efectos de la molienda ultrafina en funciones fisiológicas específicas de los granos.
| Función | Nutrientes | Mecanismo de acción de los componentes | Efectos de la molienda ultrafina en los granos | Granos representativos |
| Hipoglucémico (reducción del azúcar en sangre) | Fibra dietética, proteínas, almidón, polifenoles, flavonoides, etc. | La reducción del tamaño de las partículas aumenta la superficie específica, la porosidad, la energía superficial y la abundancia de bacterias beneficiosas. | ① Mejora la capacidad de adsorción y unión de la glucosa, retrasando su difusión; ② Protege y repara las células β de los islotes, aumentando los niveles de insulina; ③ Inhibe las enzimas digestivas, mejorando el metabolismo de la glucosa; ④ Mejora la microbiota intestinal y restaura la microecología intestinal. | Trigo sarraceno, avena, cebada de las tierras altas |
| Antioxidante | β-caroteno, polifenoles, polisacáridos, etc. | Aumento de sustancias de molécula pequeña con actividad antioxidante y de la superficie específica. | Previene el daño oxidativo causado por las especies reactivas de oxígeno. | Frijoles negros, lágrimas de Job, trigo sarraceno, avena |
| Antihipertensivo (reducción de la presión arterial) | Fibra dietética soluble, proteínas, etc. | Exposición de grupos activos y mayor laxitud estructural. | Mejorar la capacidad de intercambio catiónico. | Frijol rojo, trigo sarraceno, frijol mungo |
| Hipolipidemia (reducción de lípidos en sangre) | Fibra dietética, almidón, polifenoles, proteínas, etc. | Reducción del tamaño de partícula, exposición de grupos activos, aumento de la superficie específica y mayor laxitud estructural. | ① Mejora la capacidad de adsorción de colesterol; ② Mejora la capacidad de adsorción de sales biliares; ③ Inhibe la actividad de la lipasa pancreática. | Frijol negro, lágrimas de Job, frijol rojo, trigo sarraceno |
| Reducción de sustancias nocivas | Fibra dietética, polifenoles, proteínas, etc. | Reducción del tamaño de partícula, aumento de la superficie específica y mayor laxitud estructural. | ① Mejora la capacidad de adsorción de metales pesados; ② Mejora la capacidad de adsorción de nitritos; ③ Mejora la salud intestinal. | Frijol mungo, salvado de trigo sarraceno |
Tecnología de molienda ultrafina para la producción de polvos ultrafinos a partir de siete categorías principales de alimentos.
| Categoría de alimentos | Productos de molienda ultrafina |
| Frutas y verduras | Polvo de naranja, polvo de manzana, polvo de pera, polvo de zanahoria, polvo de calabaza, polvo de apio, polvo de espinaca, etc. |
| Productos ganaderos, avícolas y acuáticos | Polvo de carne de res, polvo de pollo, polvo de cerdo, polvo de camarones, polvo de huesos, etc. |
| Especias y condimentos | Jengibre en polvo, ajo en polvo, pimienta en polvo, chile en polvo, champiñones en polvo, etc. |
| Fortificantes nutricionales | polvo de hueso, polvo de algas marinas, polvo de zanahoria, polen, etc. |
| Hojas: | Té en polvo, polvo de hojas de morera, polvo de hojas de ginkgo, polvo de Gynostemma pentaphyllum |
| Hierbas medicinales y comestibles: | Polvo de regaliz, polvo de crisantemo, polvo de cáscara de mandarina, polvo de raíz de Ophiopogon, polvo de hueso de albaricoque, polvo de Polygonum multiflorum, polvo de angélica, etc. |
| Alimentos saludables: | Harina de arroz glutinoso, almidón de maíz, harina de soja, harina de frijol mungo, harina de frijol rojo, harina de salvado de trigo, harina de cacahuete, etc. |
Aplicaciones de la tecnología de molienda ultrafina en el procesamiento de alimentos
Condimentos
En el procesamiento de condimentos, la tecnología de molienda ultrafina se puede utilizar en la producción de diversos productos, como especias, condimentos en polvo y salsas. La molienda ultrafina puede modificar el brillo del color, las propiedades químicas y las propiedades catalíticas de los polvos, mejorando así la solubilidad en agua, la capacidad de adsorción y la fluidez, e incrementando la velocidad de disolución de las sustancias bioactivas. Por lo tanto, la molienda ultrafina afecta principalmente la calidad de los condimentos de las siguientes maneras: mejora la textura y la sensación en boca, promueve la liberación de compuestos aromáticos, extrae componentes activos y realza el color.
Sin embargo, una molienda excesiva o un funcionamiento inadecuado pueden alterar la calidad del polvo. Por un lado, una molienda excesiva puede resultar en partículas de tamaño excesivamente pequeño. Cuando la molienda ultrafina es excesiva, las partículas se vuelven demasiado pequeñas, lo que aumenta el ángulo de reposo, disminuye la fluidez y favorece la absorción de humedad del aire, provocando apelmazamiento y otros problemas. Por otro lado, las temperaturas inadecuadas durante el proceso de molienda ultrafina también pueden afectar la calidad. Una temperatura de molienda demasiado alta puede acelerar la liberación de sustancias enzimáticas en el material, intensificando así las reacciones oxidativas y provocando la pérdida de antioxidantes.
Rango óptimo de tamaño de partícula para condimentos en polvo
| Material a pulverizar | Rango óptimo de tamaño de partícula / μm |
| Seta shiitake (esencia de setas) | 100–154 |
| Jengibre | 70–150 |
| Especias | 820–1,500 |
Granos gruesos
La molienda ultrafina altera las propiedades fisicoquímicas de la harina de grano grueso, principalmente debido a cambios en la estructura del almidón, las proteínas y la fibra dietética presentes en los granos. Al igual que ocurre con la molienda ultrafina de subproductos agrícolas, los granos gruesos sometidos a este proceso también presentan ciertas características —en particular, aquellas que difieren significativamente de las de los granos gruesos con partículas más grandes— como las propiedades de cristalización, hidratación y gelatinización, la densidad y la fluidez, las propiedades funcionales, la capacidad de retención de aceite y el color.
El efecto de la molienda ultrafina sobre las propiedades fisicoquímicas de ciertos granos gruesos.
| Propiedades | Materia prima | Método de molienda | Principales hallazgos |
| Propiedades cristalinas | semilla de Coix Sorgo | molino de vibración Molino de bolas | Los cristales de almidón se dañaron y la cristalinidad disminuyó. Los cristales se transformaron en un estado amorfo. |
| Propiedades de hidratación | salvado de cebada de las tierras altas Avena | fresado por chorro Molino de bolas planetario | La capacidad de retención de agua disminuyó de 4,12 g/g a 2,72 g/g. La capacidad de hinchamiento y la solubilidad aumentaron. |
| Propiedades de pegado | arroz negro Mijo | fresado por chorro fresado por chorro | Disminuyeron la viscosidad máxima, la viscosidad final, la degradación, el retroceso y la temperatura de gelatinización. La viscosidad máxima, la viscosidad final, la degradación y el retroceso primero aumentaron y luego disminuyeron; la temperatura de gelatinización aumentó. |
| Densidad y fluidez | salvado de trigo sarraceno de Tartaria frijol mungo | Molino de bolas fresado por chorro | El ángulo de reposo y el ángulo de deslizamiento aumentaron, mientras que la fluidez disminuyó. La densidad compactada disminuyó significativamente en 56,1%. |
| Propiedades funcionales | Salvado de avena | molino de vibración | Se observó una mejora en la capacidad de intercambio catiónico y en la capacidad de adsorción de colesterol, ácidos biliares y glucosa. |
| Otras propiedades | trigo sarraceno de Tartaria judía adzuki roja | fresado por chorro molino de vibración | Capacidad de almacenamiento de petróleo: primero aumentó y luego disminuyó. Características de color: el polvo ultrafino se volvió más brillante, con una diferencia de color significativa en comparación con el polvo convencional. |
En comparación con los métodos de molienda tradicionales, la tecnología de molienda ultrafina reduce eficazmente el tamaño de las partículas de la harina integral y modifica su estructura molecular, facilitando la liberación de nutrientes y compuestos bioactivos. Esto mejora la absorción de nutrientes por parte del organismo, y la harina integral resultante presenta una textura más fina, mejorando la sensación en boca. Además, la harina integral ultrafina posee una mayor superficie específica, lo que contribuye a mejorar sus propiedades físicas —como la adsorción y la solubilidad—, así como la velocidad de las reacciones químicas.
Efectos de la molienda ultrafina sobre el almidón
Efectos de la molienda ultrafina sobre las proteínas
Efectos de la molienda ultrafina sobre la fibra dietética
Efectos de la molienda ultrafina sobre las propiedades estructurales y funcionales de la fibra dietética.
Frutas y verduras
| Polvo de frutas/verduras | Método de molienda | Condiciones de molienda | Cambios (en comparación con el polvo grueso) |
Brote de bambú Fangzhu | Micronización por chorro de aire | Velocidad del molino de bolas 350 rpm, tiempo 5 h, diámetro de bola pequeño 3 mm, relación bola-material 1:1,3:1,5:1,7:1,9:1 | Después de 30 minutos de micronización, Dx(50) disminuyó en 199 μm en comparación con el polvo grueso. |
| Apio de agua | Micronización vibratoria | Trituración gruesa en un molinillo de hierbas chino durante 2 minutos, luego micronización durante 5, 15 y 25 minutos. | Después de 25 minutos de micronización, Dx(50) disminuyó en 278,52 μm en comparación con el polvo grueso. |
| Batata | Micronización vibratoria | Fresado durante 5, 10, 15, 20, 25, 30 min | Después de 5 minutos de micronización, Dx(50) disminuyó en 4,73 μm en comparación con el polvo grueso. |
| cáscara de taro | Micronización vibratoria | Fresado durante 10, 20, 30, 40, 50, 60, 90 min | Tras 20 minutos de micronización, el tamaño medio de las partículas disminuyó de 352 μm a menos de 20 μm. |
| Espino | Molienda de mortero, trituración por cizallamiento y micronización por chorro de aire. | Molienda del mortero a 100 rpm durante 9 min; tamizado a través de un tamiz de 1,0 mm, seguido de trituración por cizallamiento a 10 000 rpm; micronización por chorro de aire a 10 Hz, 70 MPa. | Tras el secado en horno y la micronización por chorro de aire, el valor L* más alto fue de 51,35. |
| raíz de loto | Molienda de bolas planetaria | Relación bola-material 2:1, 5:1, 8:1; molido a 200, 300, 400 rpm durante 4, 8, 12 h respectivamente | Con una relación bola-material de 8:1, una velocidad de 300 rpm y un tiempo de molienda de 12 h, el valor L* alcanzó su máximo, 69,2. |
| Pulpa de cítricos de Chazhigan | Micronización a baja temperatura | Molido a 10–13 °C durante 10, 30, 60, 120 min. | En comparación con la trituración ordinaria, después de 60 minutos de micronización, el valor L* aumentó de 68,34 a 89,17. |
| Semilla de Gordon Euryale (nuez de zorro) | Molienda de bolas planetaria | Velocidad del molino de bolas: 100, 200, 300 rpm; relación material-bola: 1:10, 1:20, 1:30 (g/g); diámetro de las bolas de molienda: 4, 8, 10 mm; tiempo de molienda: 10, 20, 30 min. | La velocidad de rotación tuvo un efecto significativo en el valor L* del polvo; el valor L* más alto (93,69) se obtuvo a 300 rpm. |
Cebolla | Molienda de bolas planetaria | Molienda gruesa a través de un tamiz de malla 20, luego molienda de bolas a 300 rpm durante 0, 6, 12, 18, 24 h | Tras 24 horas de molienda con bolas, el valor L* aumentó de 58,0 (polvo grueso) a 64,5. |
La tecnología de molienda ultrafina puede mejorar las propiedades fisicoquímicas de los polvos de frutas y verduras y sus subproductos, promover la liberación de compuestos bioactivos, realzar el sabor y diversificar la variedad de productos.
Propiedades físicas y químicas: La tecnología de molienda ultrafina favorece la liberación de los componentes pigmentarios al romper las paredes celulares y las estructuras en las que se encuentran incrustados los pigmentos. Además, el aumento de la superficie específica de los polvos ultrafinos y su mayor reflectividad de la luz dan como resultado un color más uniforme y vibrante. Sin embargo, una molienda excesiva o temperaturas elevadas localizadas pueden provocar la degradación del pigmento, el oscurecimiento y otros problemas. Al mismo tiempo, la tecnología de molienda ultrafina puede mejorar significativamente las características de hidratación de los polvos de frutas y verduras y sus subproductos, aumentando la absorción y la capacidad de retención de agua. No obstante, la reducción del tamaño de partícula y los cambios en la estructura superficial pueden hacer que los polvos sean más susceptibles a la absorción de humedad y a la aglomeración, lo que conlleva un deterioro de los indicadores de fluidez, como el ángulo de reposo y el ángulo de deslizamiento, y, en consecuencia, una menor fluidez.
Efecto de la tecnología de molienda ultrafina en el tamaño de partícula y el color de polvos de frutas, verduras y subproductos.
| Polvo de frutas/verduras | Método de molienda | Condiciones de molienda | Cambios (en comparación con el polvo grueso) |
| Tomate | Molienda ultrafina | Molido en un molinillo ultrafino a 28.000 rpm y 2.200 W; luego tamizado a través de tamices de 40, 100 y 200 mallas respectivamente. | La tasa de disolución de proteínas del polvo ultrafino fue significativamente mayor que la del polvo grueso, alcanzando un valor máximo de 1,24 g/100 g. |
| semilla de azufaifo ácida | Molienda ultrafina gas-líquido | Molienda congelada durante 1 minuto, pasada a través de malla 80, luego molienda ultrafina gas-líquido durante 1 minuto y pasada a través de malla 150. | El rendimiento medio de extracción de proteínas del polvo ultrafino aumentó en 6,85% en comparación con la trituración ordinaria. |
| Azufaifa gris (Huizao) | Molienda ultrafina vibratoria | Molino universal durante 2 minutos, luego molino oscilante vibratorio ultrafino durante 6 minutos para obtener polvo ultrafino. | El contenido proteico del polvo ultrafino fue significativamente mayor que el del polvo de azufaifo disponible comercialmente, alcanzando los 0,49 g/100 g. |
| Coco | Molienda ultrafina vibratoria | Molino universal, luego pasado a través de una malla de 60; molino ultrafino vibratorio a 5 °C durante 5, 10, 20, 30, 40, 50 minutos respectivamente | Tras 20 minutos de molienda, el contenido de proteína soluble aumentó en 58,81% en comparación con el polvo grueso. |
| Brote de bambú Fangzhu | Molienda ultrafina gas-líquido | Molino universal durante 10 min, luego molinillo ultrafino de chorro de aire durante 10, 20, 30 min. | A los 30 minutos de molienda, el contenido total de azúcar alcanzó el valor máximo de 9,25%. |
| Pastilla | Rectificado por nanoimpacto de alta energía | Molino universal durante 10 s, pasado a través de malla 60; luego molino de nanoimpacto de alta energía a 380 rpm, <20 °C durante 6 h | El contenido total de azúcar aumentó en 5,76 g/100 g en comparación con el polvo grueso. |
| Zanahoria | Molienda de bolas planetaria | Polvo grueso obtenido mediante diferentes métodos de secado, luego molienda de bolas planetaria durante 4 h | El contenido total de azúcar fue más alto (3,05%) para la fracción de tamaño de partícula de 109–120 μm. |
Yaca | Rectificado vibratorio | El polvo grueso se tamizó a través de una malla de 100; se molió ultrafinamente durante 5, 10, 15 y 20 minutos para obtener polvos de diferentes tamaños de partícula. | El contenido de vitamina C del polvo grueso fue de 14,55 mg/100 g; tras 10 minutos de molienda ultrafina, el contenido de vitamina C disminuyó al aumentar el tiempo de molienda y, posteriormente, se mantuvo prácticamente sin cambios (en 10,40 mg/100 g). |
Propiedades nutricionales y funcionales
La tecnología de molienda ultrafina puede mejorar las propiedades fisicoquímicas de las proteínas en frutas y verduras. Al romper las paredes celulares y acelerar la exposición del contenido celular, aumenta la solubilidad total de los azúcares en los polvos de frutas y verduras y sus subproductos. Las propiedades fisicoquímicas de la fibra dietética, en particular la fibra dietética insoluble, mejoran significativamente tras la molienda ultrafina en comparación con los polvos gruesos. La molienda ultrafina también puede potenciar las funciones fisiológicas y el valor de aplicación de los polvos, así como aumentar su actividad antioxidante.
Calidad del sabor: La molienda ultrafina puede mejorar significativamente el sabor de los polvos en comparación con la molienda convencional; sin embargo, el tiempo de molienda debe controlarse estrictamente para evitar que la generación de calor mecánico degrade los compuestos aromáticos sensibles al calor e inhiba la actividad de las enzimas clave.
Alimentos saludables
Mediante la optimización del proceso de molienda, los medios de molienda, el entorno de molienda y el tratamiento posterior a la molienda, es posible mejorar la biodisponibilidad de los nutrientes en los alimentos saludables, mejorar la textura, aumentar la bioactividad y prolongar la vida útil.
Conclusión
Como materia prima clave en la industria alimentaria, los polvos alimenticios se utilizan ampliamente en diversos sectores, como la panadería, las bebidas y los productos lácteos. Sus propiedades físicas y químicas únicas les permiten desempeñar múltiples funciones durante el procesamiento de alimentos, como mejorar la textura, prolongar la vida útil y aumentar el valor nutricional. Con el continuo desarrollo de la industria alimentaria, la demanda de polvos alimenticios está creciendo, lo que a su vez exige mayores avances en su tecnología de preparación.
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— Jason Wang, Ingeniero