A tecnologia de moagem ultrafina é uma técnica avançada que utiliza dinâmica de fluidos ou mecânica para quebrar materiais com tamanho entre 0,5 e 5,0 mm em partículas de escala micrométrica ou até nanométrica. Comparada aos métodos de moagem tradicionais, oferece as vantagens de economia de material, maior velocidade de processamento e uma distribuição granulométrica mais fina e uniforme.
Em certa medida, a tecnologia de moagem ultrafina não só melhora a textura e o sabor dos alimentos, como também aprimora a absorção e a utilização de nutrientes pelo organismo, permitindo assim que diferentes alimentos ofereçam melhor seus benefícios funcionais.
Vantagens da tecnologia de moagem ultrafina na indústria de processamento de alimentos
Alta velocidade de moagem e bom controle de temperatura.
Todo o processo de moagem ultrafina praticamente não gera superaquecimento e pode operar em baixas temperaturas, tornando-se uma tecnologia de moagem a baixa temperatura. O processo de produção do micropó é breve, garantindo que a maioria dos componentes químicos bioativos não se perca durante o processamento, o que facilita a produção de todos os produtos de micropó de alta qualidade necessários.
Distribuição de tamanho de partículas pequena e uniforme, propriedades físico-químicas aprimoradas dos materiais e taxas de reação aumentadas.
Como a força externa aplicada às matérias-primas na tecnologia de moagem ultrafina é distribuída de maneira muito uniforme, o pó resultante apresenta uma distribuição uniforme do tamanho das partículas. Após a moagem ultrafina, a densidade e a área superficial do material aumentam gradualmente. Isso amplia a área de contato durante as reações biológicas e químicas, aumentando, assim, as taxas de dissolução e de reação.
Redução do consumo de matérias-primas e melhoria da sua utilização.
Alguns materiais com alto grau de estrutura fibrosa não são adequados para métodos de moagem convencionais; a formação de partículas grandes pode resultar em desperdício significativo de matéria-prima, e a maioria dos processos de produção requer etapas intermediárias para atender aos requisitos de utilização. Os produtos obtidos com a tecnologia de moagem ultrafina podem ser aplicados diretamente nos processos de produção, tornando-os adequados para matérias-primas raras e valiosas.
Reduz a poluição ambiental e melhora a qualidade dos materiais processados.
Todo o processo de moagem ultrafina ocorre em um ambiente selado, prevenindo a contaminação externa e garantindo que nenhum poluente seja liberado no meio ambiente. Essa tecnologia é adequada para uso em produtos alimentícios e de saúde que exigem altos padrões ambientais. A moagem ultrafina é um método de processamento físico que não introduz ou mistura nenhuma substância estranha. Isso garante a preservação das propriedades naturais das matérias-primas — particularmente no processamento de suplementos alimentares e fitoterápicos tradicionais chineses —, assegurando, assim, a integridade natural e a segurança dos produtos.
Melhora a digestão e a absorção de nutrientes pelo organismo.
Pesquisas indicam que, após a moagem ultrafina, o material entra no sistema digestivo com partículas de tamanho muito pequeno — variando de 10 a 25 μm ou até menores. Os nutrientes são liberados sem a necessidade de um processo longo e complexo e, como as partículas são menores, são absorvidas mais facilmente pelo revestimento do intestino delgado. Isso acelera a taxa de liberação de nutrientes, permitindo que as matérias-primas tenham mais tempo para serem totalmente absorvidas e utilizadas.
Vantagens da tecnologia de moagem ultrafina no processamento de alimentos
| Equipamento | Princípio de trabalho | Aplicações / Matéria-prima | Tamanho de partícula |
| Moinho de bolas | O cilindro gira, e as esferas de moagem em seu interior sobem até uma certa altura e depois caem, impactando e esmagando o material por meio de impacto e compressão. | Materiais vegetais e fungos (aplicável tanto à moagem a seco quanto à moagem úmida) | Amido de milho: 30,8 ± 10,8 nm |
| Moinho a jato | O ar comprimido é ejetado através de bicos, criando um fluxo de ar de alta velocidade e um gradiente de velocidade. As partículas movem-se em uma trajetória circular dentro da câmara de moagem, formando um forte campo de fluxo rotacional. As partículas colidem umas com as outras, são impactadas e cisalhadas pelo ar, e também sofrem impacto, atrito e cisalhamento contra as paredes da câmara. | Adequado para materiais vegetais e subprodutos aquáticos (moagem a seco) | Cevada: 31,34 ± 1,12 (unidade não especificada, provavelmente µm ou nm) |
| Moinho vibratório | Utiliza meios de moagem (esferas ou hastes) que vibram em alta frequência (girando continuamente no cilindro) para impactar, friccionar e cisalhar o material, obtendo-se redução de tamanho. | Amplamente aplicável a matérias-primas e subprodutos de origem animal/vegetal (moagem a seco) | Osso de coelho: 16,92 ± 0,15 (unidade não especificada) |
| Homogeneizador de alta pressão | O material passa por um estreito espaço entre a sede da válvula e a válvula homogeneizadora, onde a pressão e a velocidade aumentam. Ao impactar com o anel de impacto, ocorrem cisalhamento, oscilação de alta frequência e cavitação. Após passar pela válvula, a pressão cai abruptamente, produzindo um efeito homogeneizador. | Adequado para diversos materiais líquidos, principalmente para emulsificação (moagem úmida). | Polpa de beterraba: 38,28 ± 0,66 (unidade não especificada) |
| Microfluidizador | O material é pressurizado até um nível predefinido e, em seguida, submetido a uma pressão ultra-alta em uma câmara de interação. Utilizando os princípios do jato impactante, o fluido é emulsionado e decomposto por intenso cisalhamento, oscilação de alta frequência, impacto de alta velocidade, rápida liberação de pressão e cavitação, causando alterações estruturais nas macromoléculas. | Utilizado principalmente para materiais líquidos com estruturas soltas, em processos de emulsificação (moagem úmida). | Leite de soja em pó: 5,14 ± 0,04 (unidade não especificada) |
| Moinho coloidal | O rotor (dentes rotativos) e o estator (dentes fixos) giram em alta velocidade um em relação ao outro. O material, impulsionado pelo seu próprio peso ou por pressão externa, cria uma força espiral descendente. Ao passar pelo espaço entre os dentes, sofre forte cisalhamento, fricção e vibração de alta frequência, resultando em pulverização e emulsificação. | Adequado para materiais de alta viscosidade ou partículas grossas (moagem úmida) | Casca de kiwi: 58 (unidade faltando) |
Efeitos da moagem ultrafina em funções fisiológicas específicas dos grãos
| Função | Nutrientes | Mecanismo de ação dos componentes | Efeitos da moagem ultrafina nos grãos | Grãos representativos |
| Hipoglicêmico (redução do açúcar no sangue) | Fibra alimentar, proteína, amido, polifenóis, flavonoides, etc. | A redução do tamanho das partículas aumenta a área superficial específica, a porosidade, a energia superficial e a abundância de bactérias benéficas. | ① Aumentar a capacidade de adsorção e ligação da glicose, retardando sua difusão; ② Proteger e reparar as células β das ilhotas pancreáticas, aumentando os níveis de insulina; ③ Inibir enzimas digestivas, melhorando o metabolismo da glicose; ④ Melhorar a microbiota intestinal e restaurar a microecologia intestinal. | Trigo sarraceno, aveia, cevada das terras altas |
| Antioxidante | β-caroteno, polifenóis, polissacarídeos, etc. | Aumento de substâncias de pequenas moléculas com atividade antioxidante e de área de superfície específica. | Prevenir danos oxidativos causados por espécies reativas de oxigênio. | Feijão-preto, lágrimas-de-jó, trigo sarraceno, aveia |
| Anti-hipertensivo (redução da pressão arterial) | Fibra alimentar solúvel, proteína, etc. | Exposição de grupos ativos e aumento da frouxidão estrutural. | Aumentar a capacidade de troca catiônica. | Feijão vermelho, trigo sarraceno, feijão mungo |
| Hipolipemia (redução dos lipídios no sangue) | Fibra alimentar, amido, polifenóis, proteína, etc. | Redução do tamanho das partículas, exposição de grupos ativos, aumento da área superficial específica e menor densidade estrutural. | ① Melhora a capacidade de adsorção de colesterol; ② Melhora a capacidade de adsorção de sais biliares; ③ Inibe a atividade da lipase pancreática. | Feijão-preto, Lágrimas-de-Jó, Feijão-vermelho, Trigo-sarraceno |
| Redução de substâncias nocivas | Fibra alimentar, polifenóis, proteína, etc. | Redução do tamanho das partículas, aumento da área superficial específica e maior frouxidão estrutural. | ① Melhora a capacidade de adsorção de metais pesados; ② Melhora a capacidade de adsorção de nitrito; ③ Melhora a saúde intestinal. | Feijão mungo, farelo de trigo sarraceno |
Tecnologia de moagem ultrafina para a produção de pós ultrafinos a partir de sete categorias principais de alimentos.
| Categoria de alimentos | Produtos de moagem ultrafina |
| Frutas e Vegetais | Pó de laranja, pó de maçã, pó de pera, pó de cenoura, pó de abóbora, pó de aipo, pó de espinafre, etc. |
| Produtos de origem animal, avícola e aquática | Pó de carne bovina, pó de frango, pó de carne suína, pó de camarão, pó de osso, etc. |
| Especiarias e temperos | Gengibre em pó, alho em pó, pimenta-do-reino em pó, pimenta malagueta em pó, cogumelo em pó, etc. |
| Fortificantes nutricionais | Pó de osso, pó de alga marinha, pó de cenoura, pólen, etc. |
| Folhas: | Pó de chá, pó de folha de amoreira, pó de folha de ginkgo, pó de gynostemma pentaphyllum |
| Ervas medicinais e comestíveis: | Pó de alcaçuz, pó de crisântemo, pó de casca de tangerina, pó de raiz de Ophiopogon, pó de caroço de damasco, pó de Polygonum multiflorum, pó de angélica, etc. |
| Alimentos saudáveis: | Farinha de arroz glutinoso, amido de milho, farinha de soja, farinha de feijão mungo, farinha de feijão vermelho, farinha de farelo de trigo, farinha de amendoim, etc. |
Aplicações da tecnologia de moagem ultrafina no processamento de alimentos
Temperos
No processamento de temperos, a tecnologia de moagem ultrafina pode ser utilizada na produção de diversos produtos, como especiarias, temperos em pó e molhos. A moagem ultrafina pode alterar o brilho da cor, as propriedades químicas e as propriedades catalíticas dos pós, melhorando assim a solubilidade em água, a capacidade de adsorção e a fluidez, além de aumentar a taxa de dissolução de substâncias bioativas. Portanto, a moagem ultrafina afeta principalmente a qualidade dos condimentos das seguintes maneiras: melhorando a textura e a sensação na boca, promovendo a liberação de compostos aromáticos, extraindo componentes ativos e intensificando a cor.
No entanto, a moagem excessiva ou a operação inadequada podem levar a alterações na qualidade do pó. Por um lado, a moagem excessiva pode resultar em partículas excessivamente pequenas. Quando a moagem ultrafina é excessiva, as partículas tornam-se muito pequenas, levando a um aumento do ângulo de repouso, pior fluidez e tendência a absorver umidade do ar, o que pode causar aglomeração e outros problemas. Por outro lado, temperaturas inadequadas durante o processo de moagem ultrafina também podem afetar a qualidade. Quando a temperatura de moagem é muito alta, pode acelerar a liberação de substâncias enzimáticas no material, intensificando assim as reações oxidativas e levando à perda de antioxidantes.
Faixa ideal de tamanho de partícula para temperos em pó
| Material a ser pulverizado | Faixa ideal de tamanho de partícula / μm |
| Cogumelo shiitake (essência de cogumelo) | 100–154 |
| Ruivo | 70–150 |
| Especiarias | 820–1,500 |
Grãos grossos
A moagem ultrafina altera as propriedades físico-químicas da farinha de grãos grossos, principalmente devido a mudanças na estrutura do amido, das proteínas e das fibras alimentares presentes nos grãos. De forma semelhante à moagem ultrafina de subprodutos agrícolas, os grãos grossos submetidos a esse processo também apresentam certas características — particularmente aquelas que diferem significativamente das dos grãos grossos com partículas maiores — como propriedades de cristalização, hidratação, gelatinização, densidade e fluidez, propriedades funcionais, capacidade de retenção de óleo e cor.
Efeito da moagem ultrafina nas propriedades físico-químicas de certos grãos grosseiros.
| Propriedades | Matéria-prima | Método de moagem | Principais conclusões |
| Propriedades cristalinas | Semente de Coix Sorgo | Moinho vibratório Moinho de bolas | Cristais de amido danificados, cristalinidade reduzida. Os cristais se transformaram em estado amorfo. |
| Propriedades de hidratação | farelo de cevada das Terras Altas Aveia | Moagem a jato Moinho de bolas planetário | A capacidade de retenção de água diminuiu de 4,12 g/g para 2,72 g/g. A capacidade de intumescimento e a solubilidade aumentaram. |
| Propriedades de colagem | Arroz preto Painço | Moagem a jato Moagem a jato | A viscosidade máxima, a viscosidade final, a quebra, o retrocesso e a temperatura de gelatinização diminuíram. A viscosidade máxima, a viscosidade final, a quebra e o retrocesso primeiro aumentaram e depois diminuíram; a temperatura de gelatinização aumentou. |
| Densidade e fluidez | farelo de trigo sarraceno tártaro feijão mungo | Moinho de bolas Moagem a jato | O ângulo de repouso e o ângulo de deslizamento aumentaram, enquanto a fluidez diminuiu. A densidade aparente diminuiu significativamente em 56,1%. |
| Propriedades funcionais | Farelo de aveia | Moinho vibratório | A capacidade de troca catiônica e as capacidades de adsorção de colesterol, ácido biliar e glicose foram aprimoradas. |
| Outras propriedades | trigo sarraceno tártaro feijão azuki vermelho | Moagem a jato Moinho vibratório | Capacidade de armazenamento de petróleo: primeiro aumentou, depois diminuiu. Características da cor: o pó ultrafino tornou-se mais brilhante, com uma diferença de cor significativa em comparação com o pó convencional. |
Em comparação com os métodos tradicionais de moagem, a tecnologia de moagem ultrafina pode reduzir eficazmente o tamanho das partículas da farinha integral e alterar sua estrutura molecular, facilitando a liberação de nutrientes e compostos bioativos. Isso melhora a absorção de nutrientes pelo organismo, e a farinha integral resultante apresenta uma textura mais fina, aprimorando a sensação na boca. Além disso, a farinha integral moída ultrafina possui uma área de superfície específica maior, o que contribui para melhorar suas propriedades físicas — como adsorção e solubilidade — bem como a velocidade das reações químicas.
Os efeitos da moagem ultrafina no amido
Os efeitos da moagem ultrafina nas proteínas
Efeitos da moagem ultrafina na fibra alimentar
Efeitos da moagem ultrafina nas propriedades estruturais e funcionais da fibra alimentar
Frutas e Vegetais
| Pó de frutas/vegetais | Método de moagem | Condições de moagem | Alterações (em comparação com o pó grosso) |
Broto de bambu Fangzhu | Micronização por jato de ar | Velocidade do moinho de bolas: 350 rpm, tempo: 5 h, diâmetro da bola menor: 3 mm, relação bola/material: 1:1,3:1,5:1,7:1,9:1 | Após 30 minutos de micronização, Dx(50) diminuiu em 199 μm em comparação com o pó grosso. |
| aipo aquático | Micronização vibratória | Trituração grosseira em um moedor de ervas chinês por 2 minutos, seguida de micronização por 5, 15 e 25 minutos. | Após 25 minutos de micronização, Dx(50) diminuiu em 278,52 μm em comparação com o pó grosso. |
| Batata doce | Micronização vibratória | Fresagem por 5, 10, 15, 20, 25, 30 min | Após 5 minutos de micronização, Dx(50) diminuiu em 4,73 μm em comparação com o pó grosso. |
| Casca de taro | Micronização vibratória | Fresagem por 10, 20, 30, 40, 50, 60, 90 min | Em 20 minutos após a micronização, o tamanho médio das partículas diminuiu de 352 μm para menos de 20 μm. |
| Espinheiro | Moagem de argamassa, britagem por cisalhamento e micronização por jato de ar. | Moagem de argamassa a 100 rpm durante 9 min; passagem por peneira de 1,0 mm, seguida de britagem por cisalhamento a 10.000 rpm; micronização por jato de ar a 10 Hz, 70 MPa. | Após secagem em estufa e micronização por jato de ar, o maior valor de L* foi 51,35. |
| raiz de lótus | Moagem planetária de bolas | Proporção esfera/material de 2:1, 5:1 e 8:1; moagem a 200, 300 e 400 rpm por 4, 8 e 12 horas, respectivamente. | Com uma relação esfera-material de 8:1, velocidade de 300 rpm e tempo de moagem de 12 h, o valor L* atingiu o máximo, 69,2. |
| Polpa cítrica de Chazhigan | Micronização a baixa temperatura | Moído a 10–13 °C por 10, 30, 60, 120 min | Em comparação com a trituração comum, após 60 minutos de micronização, o valor L* aumentou de 68,34 para 89,17. |
| Semente de Gordon euryale (noz-raposa) | Moagem planetária de bolas | Velocidade do moinho de bolas: 100, 200, 300 rpm; relação material/bola: 1:10, 1:20, 1:30 (g/g); diâmetro das bolas de moagem: 4, 8, 10 mm; tempo de moagem: 10, 20, 30 min | A velocidade de rotação teve um efeito significativo no valor L* do pó; o maior valor L* (93,69) foi obtido a 300 rpm. |
Cebola | Moagem planetária de bolas | Moagem grosseira através de uma peneira de 20 mesh, seguida de moagem em moinho de bolas a 300 rpm por 0, 6, 12, 18 e 24 horas. | Após 24 horas de moagem em moinho de bolas, o valor L* aumentou de 58,0 (pó grosso) para 64,5. |
A tecnologia de moagem ultrafina pode melhorar as propriedades físico-químicas de pós de frutas e vegetais e seus subprodutos, promover a liberação de compostos bioativos, realçar o sabor e diversificar a variedade de produtos.
Propriedades Físicas e Químicas: A tecnologia de moagem ultrafina promove a liberação dos componentes pigmentares ao romper as paredes celulares e as estruturas nas quais os pigmentos estão inseridos. Além disso, o aumento da área superficial específica dos pós ultrafinos e sua maior refletividade da luz resultam em cores mais uniformes e vibrantes. No entanto, a moagem excessiva ou altas temperaturas localizadas podem levar à degradação dos pigmentos, escurecimento e outros problemas. Ao mesmo tempo, a tecnologia de moagem ultrafina pode melhorar significativamente as características de hidratação de pós de frutas e vegetais e seus subprodutos, aumentando a absorção e a capacidade de retenção de água. Contudo, a redução do tamanho das partículas e as alterações na estrutura da superfície podem tornar os pós mais suscetíveis à absorção de umidade e à aglomeração, levando à deterioração de indicadores de fluidez, como o ângulo de repouso e o ângulo de deslizamento, e consequentemente reduzindo a fluidez.
Efeito da tecnologia de moagem ultrafina no tamanho das partículas e na cor de pós de frutas, vegetais e subprodutos.
| Pó de frutas/vegetais | Método de moagem | Condições de moagem | Alterações (em comparação com o pó grosso) |
| Tomate | Moagem ultrafina | Moído em um moinho ultrafino a 28.000 rpm e 2.200 W; em seguida, peneirado através de peneiras de 40, 100 e 200 mesh, respectivamente. | A taxa de dissolução de proteínas do pó ultrafino foi significativamente maior do que a do pó grosso, com o valor máximo atingindo 1,24 g/100g. |
| caroço de tâmara azeda | Moagem ultrafina gás-líquido | Moagem a frio por 1 minuto, passagem por peneira de 80 mesh, seguida de moagem ultrafina gás-líquido por 1 minuto e passagem por peneira de 150 mesh. | O rendimento médio de extração de proteína do pó ultrafino aumentou em 6,85% em comparação com a trituração comum. |
| Jujuba cinza (Huizao) | Moagem ultrafina vibratória | Moagem universal por 2 minutos, seguida de moagem vibratória oscilante ultrafina por 6 minutos para obtenção de pó ultrafino. | O teor de proteína do pó ultrafino foi significativamente maior do que o do pó de jujuba disponível comercialmente, que era de 0,49 g/100 g. |
| Coco | Moagem ultrafina vibratória | Moinho universal, seguido de peneiramento em malha 60; moinho ultrafino vibratório a 5 °C por 5, 10, 20, 30, 40 e 50 minutos, respectivamente. | Após 20 minutos de moagem, o teor de proteína solúvel aumentou em 58,81% em comparação com o pó grosso. |
| Broto de bambu Fangzhu | Moagem ultrafina gás-líquido | Moedor universal por 10 minutos, depois moedor ultrafino a jato de ar por 10, 20 e 30 minutos. | Após 30 minutos de moagem, o teor total de açúcar atingiu o valor máximo de 9,25%. |
| Jujuba | Moagem por nanoimpacto de alta energia | Moagem universal por 10 s, passagem por peneira de 60 mesh; em seguida, moagem por nanoimpacto de alta energia a 380 rpm, <20 °C por 6 h | O teor total de açúcar aumentou em 5,76 g/100 g em comparação com o pó grosso. |
| Cenoura | Moagem planetária de bolas | Pó grosso obtido por diferentes métodos de secagem, seguido de moagem planetária em moinho de bolas por 4 horas. | O teor total de açúcar foi mais elevado (3,05%) na fração de partículas com tamanho entre 109 e 120 μm. |
Jaca | Retificação vibratória | Pó grosso passado por peneira de 100 mesh; moagem ultrafina por 5, 10, 15 e 20 minutos para obtenção de pós com diferentes tamanhos de partícula. | O teor de vitamina C no pó grosso foi de 14,55 mg/100g; após 10 minutos de moagem ultrafina, o teor de vitamina C diminuiu com o aumento do tempo de moagem e, posteriormente, permaneceu essencialmente inalterado (em 10,40 mg/100g). |
Propriedades nutricionais e funcionais
A tecnologia de moagem ultrafina pode melhorar as propriedades físico-químicas das proteínas em frutas e vegetais. Ao romper as paredes celulares e acelerar a exposição do conteúdo celular, aumenta a solubilidade total de açúcares em pós de frutas e vegetais e seus subprodutos. As propriedades físico-químicas da fibra alimentar — particularmente a fibra alimentar insolúvel — são significativamente melhoradas após a moagem ultrafina em comparação com pós grosseiros. A moagem ultrafina também pode aprimorar as funções fisiológicas e o valor de aplicação dos pós, além de aumentar sua atividade antioxidante.
Qualidade do sabor: A moagem ultrafina pode melhorar significativamente o sabor dos pós em comparação com a moagem convencional; no entanto, o tempo de moagem deve ser rigorosamente controlado para evitar que a geração de calor mecânico degrade os compostos de sabor sensíveis ao calor e iniba a atividade de enzimas importantes.
Alimentos saudáveis
Ao otimizar o processo de moagem, os meios de moagem, o ambiente de moagem e o tratamento pós-moagem, é possível melhorar a biodisponibilidade de nutrientes em alimentos funcionais, aprimorar a textura, aumentar a bioatividade e prolongar a vida útil.
Conclusão
Como matéria-prima essencial na indústria alimentícia, os pós alimentícios são amplamente utilizados em diversos setores, incluindo panificação, bebidas e laticínios. Suas propriedades físico-químicas únicas permitem que os pós alimentícios desempenhem múltiplas funções durante o processamento de alimentos, como melhorar a textura, prolongar a vida útil e aumentar o valor nutricional. Com o desenvolvimento contínuo da indústria alimentícia, a demanda por pós alimentícios está crescendo, ao mesmo tempo que impõe exigências cada vez maiores à sua tecnologia de preparação.
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- Jason Wang, Engenheiro