Технология сверхтонкого измельчения — это передовой метод, использующий механические или гидродинамические процессы для дробления материалов размером от 0,5 до 5,0 мм на частицы микрометрового или даже нанометрового масштаба. По сравнению с традиционными методами измельчения, она предлагает преимущества в виде экономии материала, более высокой скорости обработки и более тонкого, равномерного распределения частиц по размерам.
В определенной степени технология сверхтонкого измельчения не только улучшает текстуру и вкус пищи, но и повышает усвоение и использование питательных веществ организмом, благодаря чему различные продукты питания лучше проявляют свои функциональные преимущества.
Преимущества технологии сверхтонкого измельчения в пищевой промышленности
Высокая скорость шлифовки и хороший контроль температуры.
Весь процесс сверхтонкого измельчения практически не приводит к перегреву и может работать при низких температурах, что делает его низкотемпературной технологией измельчения. Процесс производства микропорошков занимает мало времени, гарантируя, что большинство биологически активных химических компонентов не теряются в процессе обработки, что облегчает производство всех необходимых высококачественных микропорошковых продуктов.
Мелкозернистое и равномерное распределение частиц по размерам, улучшенные физико-химические свойства материалов и повышенная скорость реакции.
Поскольку внешняя сила, приложенная к сырьевым материалам в технологии сверхтонкого измельчения, распределяется очень равномерно, получаемый порошок имеет равномерное распределение частиц по размерам. После сверхтонкого измельчения удельная плотность и площадь поверхности материала постепенно увеличиваются. Это увеличивает площадь контакта во время биологических и химических реакций, тем самым повышая скорость растворения и скорость реакции.
Сокращение потребления сырья и повышение эффективности его использования.
Некоторые материалы с высокой степенью волокнистой структуры не подходят для традиционных методов измельчения; образование крупных частиц может привести к значительным потерям сырья, а большинство производственных процессов требуют промежуточных этапов для удовлетворения требований к его использованию. Продукты, полученные с помощью технологии сверхтонкого измельчения, могут быть непосредственно использованы в производственных процессах, что делает их пригодными для использования редких и ценных видов сырья.
Снижает загрязнение окружающей среды и улучшает качество перерабатываемых материалов.
Весь процесс сверхтонкого измельчения происходит в герметичной среде, что предотвращает внешнее загрязнение и гарантирует отсутствие выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду. Эта технология подходит для использования в пищевых продуктах и товарах медицинского назначения, требующих высоких экологических стандартов. Сверхтонкое измельчение — это физический метод обработки, который не вводит и не смешивает никаких посторонних веществ. Это обеспечивает сохранение природных свойств сырья, особенно при производстве пищевых добавок и традиционных китайских лекарственных трав, гарантируя тем самым целостность и безопасность сырья.
Улучшение пищеварения и усвоения питательных веществ организмом.
Исследования показывают, что после сверхтонкого измельчения материал попадает в пищеварительную систему с очень мелкими частицами — от 10 до 25 мкм или даже меньше. Питательные вещества высвобождаются без длительного и сложного процесса, и, поскольку частицы меньше, они легче всасываются слизистой оболочкой тонкой кишки. Это ускоряет скорость высвобождения питательных веществ, давая сырью больше времени для полного усвоения и использования.
Преимущества технологии сверхтонкого измельчения в пищевой промышленности
| Оборудование | Принцип работы | Применение / Сырье | Размер частиц |
| Шаровая мельница | Цилиндр вращается, а находящиеся внутри шлифовальные шарики поднимаются на определенную высоту, а затем падают, ударяясь о материал и измельчая его за счет удара и сжатия. | Растительные материалы и грибы (применимо как для сухого, так и для влажного измельчения) | Кукурузный крахмал: 30,8 ± 10,8 нм |
| Реактивная мельница | Сжатый воздух выбрасывается через сопла, создавая высокоскоростной воздушный поток и градиент скорости. Частицы движутся по круговой траектории внутри шлифовальной камеры, образуя мощное вращательное поле потока. Частицы сталкиваются друг с другом, подвергаются ударам и сдвигу со стороны воздуха, а также испытывают удары, трение и сдвиг о стенки камеры. | Подходит для измельчения растительных материалов и водных побочных продуктов (сухое измельчение). | Ячмень: 31,34 ± 1,12 (единица измерения не указана, вероятно, мкм или нм) |
| Вибрационная мельница | В нем используются измельчающие элементы (шарики или стержни), которые вибрируют с высокой частотой (непрерывно вращаясь в цилиндре), воздействуя на материал ударами, трением и сдвигом, что приводит к уменьшению его размера. | Широко применяется для переработки животного и растительного сырья и побочных продуктов (сухое измельчение). | Кость кролика: 16,92 ± 0,15 (единица измерения не указана) |
| Гомогенизатор высокого давления | Материал проходит через узкий зазор между седлом клапана и гомогенизирующим клапаном, где давление повышается, а скорость возрастает. При ударе о ударное кольцо происходят сдвиговые колебания, высокочастотные колебания и кавитация. После прохождения клапана давление резко падает, создавая гомогенизирующий эффект. | Подходит для различных жидких материалов, в основном для эмульгирования (влажного измельчения). | Свекольный жом: 38,28 ± 0,66 (единица измерения не указана) |
| Микрофлюидизатор | Материал подвергается давлению до заданного уровня, а затем воздействию сверхвысокого давления в камере взаимодействия. Используя принципы ударной струи, жидкость эмульгируется и разрушается за счет интенсивного сдвига, высокочастотных колебаний, высокоскоростного удара, быстрого сброса давления и кавитации, вызывая структурные изменения в макромолекулах. | В основном используется для жидких материалов с рыхлой структурой, в качестве эмульсии (влажное измельчение). | Сухое соевое молоко: 5,14 ± 0,04 (единица измерения не указана) |
| Коллоидная мельница | Ротор (вращающиеся зубья) и статор (неподвижные зубья) вращаются с высокой скоростью относительно друг друга. Материал, движимый собственным весом или внешним давлением, создает нисходящую спиральную силу. Проходя через зазор между зубьями, он подвергается сильному сдвигу, трению и высокочастотной вибрации, что приводит к измельчению и эмульгированию. | Подходит для высоковязких или крупнозернистых материалов (влажное измельчение). | Кожура киви: 58 (одна единица отсутствует) |
Влияние сверхтонкого измельчения на специфические физиологические функции зерен
| Функция | Питательные вещества | Механизм действия компонентов | Влияние сверхтонкого измельчения на зерновые культуры | Типичные зерновые культуры |
| гипогликемический (снижение уровня сахара в крови) | Пищевые волокна, белки, крахмал, полифенолы, флавоноиды и т. д. | Уменьшение размера частиц приводит к увеличению удельной площади поверхности, пористости, поверхностной энергии и численности полезных бактерий. | ① Усиливает способность к адсорбции и связыванию глюкозы, замедляет диффузию глюкозы; ② Защищает и восстанавливает β-клетки островков Лангерганса, повышает уровень инсулина; ③ Ингибирует пищеварительные ферменты, улучшает метаболизм глюкозы; ④ Улучшает микрофлору кишечника и восстанавливает кишечную микроэкологию. | Гречиха, овес, ячмень сорта Хайленд |
| Антиоксидант | β-каротин, полифенолы, полисахариды и т. д. | Увеличение содержания низкомолекулярных веществ с антиоксидантной активностью и удельной площади поверхности. | Предотвратите окислительное повреждение, вызванное активными формами кислорода. | Черная фасоль, иовы слезы, гречиха, овес |
| Антигипертензивный препарат (снижение артериального давления) | Растворимые пищевые волокна, белок и т. д. | Воздействие активных групп и усиление структурной неустойчивости. | Повысить катионообменную способность. | Красная фасоль, гречиха, маш |
| Гиполипидемия (снижение уровня липидов в крови) | Пищевые волокна, крахмал, полифенолы, белок и т. д. | Уменьшение размера частиц, высвобождение активных групп, увеличение удельной поверхности и структурная рыхлость. | ① Улучшает способность к усвоению холестерина; ② Улучшает способность к усвоению желчных солей; ③ Ингибирует активность панкреатической липазы. | Черная фасоль, иовы слезы, красная фасоль, гречиха |
| Сокращение количества вредных веществ | Пищевые волокна, полифенолы, белок и т. д. | Уменьшение размера частиц, увеличение удельной площади поверхности и структурная рыхлость. | ① Улучшение способности к адсорбции тяжелых металлов; ② Улучшение способности к адсорбции нитритов; ③ Улучшение здоровья кишечника. | Бобы мунг, гречневые отруби |
Технология сверхтонкого измельчения для производства сверхтонких порошков из семи основных категорий пищевых продуктов.
| Категория продуктов питания | Продукты сверхтонкого помола |
| Фрукты и овощи | Апельсиновый порошок, яблочный порошок, грушевый порошок, морковный порошок, тыквенный порошок, сельдерейный порошок, шпинатный порошок и т. д. |
| Животноводство, птицеводство и рыбоводство | Говяжий порошок, куриный порошок, свиной порошок, креветочный порошок, костный порошок и т. д. |
| Специи и приправы | Имбирный порошок, чесночный порошок, молотый перец, порошок чили, грибной порошок и т. д. |
| Обогащенные питательными веществами добавки | Порошок из костей, порошок из морских водорослей, порошок из моркови, пыльца и т. д. |
| Листья: | чайный порошок, порошок листьев шелковицы, порошок листьев гинкго, порошок гиностеммы пятилистной. |
| Лекарственные и съедобные травы: | Порошок солодки, порошок хризантемы, порошок кожуры мандарина, порошок корня офиопогона, порошок абрикосовых косточек, порошок многоцветкового горца, порошок ангелики и др. |
| Здоровое питание: | Порошок клейкого риса, кукурузный крахмал, соевый порошок, порошок из бобов мунг, порошок из красной фасоли, порошок из пшеничных отрубей, арахисовый порошок и т. д. |
Применение технологии сверхтонкого измельчения в пищевой промышленности
Приправы
В производстве приправ технология сверхтонкого измельчения может применяться для получения различных продуктов, таких как специи, порошковые приправы и соусы. Сверхтонкое измельчение позволяет изменять яркость цвета, химические свойства и каталитические свойства порошков, тем самым улучшая растворимость в воде, адсорбционную способность и текучесть, а также повышая скорость растворения биологически активных веществ. Таким образом, сверхтонкое измельчение в первую очередь влияет на качество приправ следующим образом: улучшает текстуру и вкусовые ощущения, способствует высвобождению ароматических соединений, извлекает активные компоненты и усиливает цвет.
Однако чрезмерное измельчение или неправильная обработка могут привести к изменению качества порошка. С одной стороны, чрезмерное измельчение может привести к слишком мелкому размеру частиц. При чрезмерном ультратонком измельчении частицы становятся слишком мелкими, что приводит к увеличению угла естественного откоса, ухудшению текучести и склонности к поглощению влаги из воздуха, что может вызвать слеживание и другие проблемы. С другой стороны, неподходящая температура в процессе ультратонкого измельчения также может повлиять на качество. Слишком высокая температура измельчения может ускорить высвобождение ферментативных веществ из материала, тем самым усиливая окислительные реакции и приводя к потере антиоксидантов.
Оптимальный диапазон размера частиц для порошкообразных приправ
| Материал, подлежащий измельчению | Оптимальный диапазон размеров частиц / мкм |
| Грибы шиитаке (грибная эссенция) | 100–154 |
| Имбирь | 70–150 |
| Специи | 820–1,500 |
Крупные зерна
Сверхтонкое измельчение изменяет физико-химические свойства муки из крупнозернистых злаков, главным образом из-за изменений в структуре крахмала, белка и пищевых волокон, присутствующих в зерне. Подобно сверхтонкому измельчению сельскохозяйственных побочных продуктов, крупнозернистые злаки, подвергшиеся сверхтонкому измельчению, также проявляют определенные характеристики, особенно те, которые значительно отличаются от характеристик злаков с более крупными частицами, такие как свойства кристаллизации, гидратации, желатинизации, плотности и текучести, функциональные свойства, способность удерживать масло и цвет.
Влияние сверхтонкого помола на физико-химические свойства некоторых крупнозернистых продуктов
| Характеристики | Сырье | Метод измельчения | Основные выводы |
| Кристаллические свойства | Семена коикса Сорго | Вибрационная мельница Шаровая мельница | Кристаллы крахмала повреждены, степень кристалличности снижена. Кристаллы перешли в аморфное состояние. |
| Свойства гидратации | отруби ячменя Хайленд Овес | Струйное фрезерование Планетарная шаровая мельница | Влагоудерживающая способность снизилась с 4,12 г/г до 2,72 г/г. Способность к набуханию и растворимость увеличились. |
| Вставка свойств | Черный рис Просо | Струйное фрезерование Струйное фрезерование | Пиковая вязкость, конечная вязкость, разрушение, снижение вязкости и температура желатинизации снизились. Пиковая вязкость, конечная вязкость, разрушение и обратное развитие сначала увеличивались, а затем уменьшались; температура желатинизации повышалась. |
| Плотность и текучесть | Отруби из татарской гречихи бобы мунг | Шаровая мельница Струйное фрезерование | При увеличении угла естественного откоса и угла скольжения текучесть снижалась. Уплотненная плотность значительно снизилась на 56,1%. |
| Функциональные свойства | Овсяные отруби | Вибрационная мельница | Улучшилась способность к катионному обмену, а также способность к адсорбции холестерина, желчных кислот и глюкозы. |
| Другие объекты недвижимости | татарская гречиха Красная фасоль адзуки | Струйное фрезерование Вибрационная мельница | Маслоудерживающая способность: сначала увеличилась, затем уменьшилась. Цветовые характеристики: ультратонкий порошок стал ярче, с существенной разницей в цвете по сравнению с обычным порошком. |
По сравнению с традиционными методами помола, технология сверхтонкого помола позволяет эффективно уменьшить размер частиц цельнозерновой муки и изменить ее молекулярную структуру, облегчая высвобождение питательных веществ и биологически активных соединений. Это улучшает усвоение питательных веществ организмом, а полученная цельнозерновая мука имеет более тонкую текстуру, улучшая вкусовые ощущения. Кроме того, сверхтонко измельченная цельнозерновая мука обладает большей удельной поверхностью, что способствует улучшению ее физических свойств, таких как адсорбция и растворимость, а также скорости химических реакций.
Влияние сверхтонкого измельчения на крахмал
Влияние сверхтонкого измельчения на белки
Влияние сверхтонкого измельчения на пищевые волокна
Влияние сверхтонкого измельчения на структурные и функциональные свойства пищевых волокон
Фрукты и овощи
| Фруктовый/овощной порошок | метод измельчения | Условия помола | Изменения (по сравнению с крупнозернистым порошком) |
Побеги бамбука Фанчжу | Микронизация с помощью воздушно-струйной обработки | Скорость вращения шаровой мельницы 350 об/мин, время работы 5 ч, диаметр малых шаров 3 мм, соотношение шаров к материалу 1:1,3:1,5:1,7:1,9:1 | После 30 минут микронизации Dx(50) уменьшился на 199 мкм по сравнению с крупнозернистым порошком. |
| Водяной сельдерей | Вибрационная микронизация | Грубое измельчение в китайской травяной мельнице в течение 2 минут, затем микронизация в течение 5, 15, 25 минут. | После 25 минут микронизации значение Dx(50) уменьшилось на 278,52 мкм по сравнению с крупнозернистым порошком. |
| Сладкий картофель | Вибрационная микронизация | Фрезерование 5, 10, 15, 20, 25, 30 мин. | После 5 минут микронизации Dx(50) уменьшился на 4,73 мкм по сравнению с крупнозернистым порошком. |
| кожура таро | Вибрационная микронизация | Фрезерование на 10, 20, 30, 40, 50, 60, 90 мин. | В течение 20 минут после микронизации средний размер частиц уменьшился с 352 мкм до менее 20 мкм. |
| Боярышник | Шлифовка раствора, дробление сдвигом и микронизация с помощью воздушно-струйной обработки. | Измельчение раствора со скоростью 100 об/мин в течение 9 мин; просеивание через сито с размером ячейки 1,0 мм, затем дробление сдвигом со скоростью 10 000 об/мин; микронизация струей воздуха при частоте 10 Гц и давлении 70 МПа. | После сушки в печи и микронизации с помощью струи воздуха максимальное значение L* составило 51,35. |
| корень лотоса | Планетарная шаровая мельница | Соотношение шаров к материалу 2:1, 5:1, 8:1; измельчение при 200, 300, 400 об/мин в течение 4, 8, 12 часов соответственно. | При соотношении шаров к материалу 8:1, скорости 300 об/мин и времени измельчения 12 ч значение L* достигло максимального значения, равного 69,2. |
| Цитрусовая мякоть Чажиган | Низкотемпературная микронизация | Измельчение при температуре 10–13 °C в течение 10, 30, 60, 120 мин. | По сравнению с обычным измельчением, после 60 минут микронизации значение L* увеличилось с 68,34 до 89,17. |
| Семена эвриалы Гордона (лисьего ореха) | Планетарная шаровая мельница | Скорость вращения шаровой мельницы: 100, 200, 300 об/мин; соотношение материала к шарам: 1:10, 1:20, 1:30 (г/г); диаметр шаров: 4, 8, 10 мм; время измельчения: 10, 20, 30 мин. | Скорость вращения оказала существенное влияние на значение L* порошка; наибольшее значение L* (93,69) было получено при 300 об/мин. |
Лук | Планетарная шаровая мельница | Грубое измельчение через сито с размером ячейки 20 меш, затем шаровая мельница при 300 об/мин в течение 0, 6, 12, 18, 24 ч. | После 24 часов шарового измельчения значение L* увеличилось с 58,0 (крупнозернистый порошок) до 64,5. |
Технология сверхтонкого измельчения может улучшить физико-химические свойства порошков из фруктов и овощей, а также продуктов их переработки, способствовать высвобождению биологически активных соединений, улучшить вкус и расширить ассортимент продукции.
Физические и химические свойства: Технология сверхтонкого измельчения способствует высвобождению пигментных компонентов за счет разрушения клеточных стенок и структур, в которые внедрены пигменты. Кроме того, увеличенная удельная площадь поверхности сверхтонких порошков и их улучшенная светоотражательная способность приводят к более однородному и яркому цвету. Однако чрезмерное измельчение или локально высокие температуры могут привести к деградации пигментов, потемнению и другим проблемам. В то же время технология сверхтонкого измельчения может значительно улучшить гидратационные характеристики порошков из фруктов и овощей и их побочных продуктов, повышая водопоглощение и влагоудерживающую способность. Однако уменьшение размера частиц и изменения структуры поверхности могут сделать порошки более восприимчивыми к поглощению влаги и агломерации, что приводит к ухудшению показателей текучести, таких как угол естественного откоса и угол скольжения, и, следовательно, к снижению текучести.
Влияние технологии сверхтонкого измельчения на размер частиц и цвет порошков из фруктов, овощей и побочных продуктов.
| Фруктовый/овощной порошок | Метод измельчения | Условия шлифовки | Изменения (по сравнению с крупнозернистым порошком) |
| Помидор | Сверхтонкое измельчение | Измельчают в сверхтонкой мельнице при 28 000 об/мин, 2200 Вт; затем просеивают через сита с размером ячеек 40, 100 и 200 меш соответственно. | Скорость растворения белка в ультрадисперсном порошке была значительно выше, чем в крупнодисперсном, достигнув максимального значения 1,24 г/100 г. |
| Кислые косточки фиников | Газожидкостное сверхтонкое измельчение | Измельчение в замороженном состоянии в течение 1 минуты, просеивание через сито с размером ячейки 80 меш, затем сверхтонкое измельчение в газожидкостной смеси в течение 1 минуты и просеивание через сито с размером ячейки 150 меш. | Средний выход белка при экстракции ультрадисперсного порошка увеличился на 6,851 ТТ3Т по сравнению с обычным измельчением. |
| Зизифус серый (Хуизао) | Вибрационное сверхтонкое шлифование | Измельчить в универсальной мельнице в течение 2 минут, затем в вибрационной ультратонкой осциллирующей мельнице в течение 6 минут для получения ультратонкого порошка. | Содержание белка в ультрадисперсном порошке было значительно выше, чем в коммерчески доступном порошке из плодов зизифуса, и составляло 0,49 г/100 г. |
| Кокос | Вибрационное сверхтонкое шлифование | Универсальная мельница, затем просеянная через сито с размером ячейки 60 меш; вибрационная ультратонкая мельница при 5 °C в течение 5, 10, 20, 30, 40, 50 мин соответственно. | После 20 минут измельчения содержание растворимого белка увеличилось на 58,811 TP3T по сравнению с крупнозернистым порошком. |
| Побеги бамбука Фанчжу | Газожидкостное сверхтонкое измельчение | Универсальная кофемолка в течение 10 минут, затем сверхтонкая кофемолка с пневматическим измельчителем в течение 10, 20, 30 минут. | После 30 минут измельчения общее содержание сахара достигло максимального значения 9,25%. |
| Мармелад | Высокоэнергетическое наноудочное шлифование | Универсальная мельница, измельчение в течение 10 с, просеивание через сито с размером ячейки 60 меш; затем высокоэнергетическая нано-ударочная мельница при 380 об/мин, <20 °C в течение 6 ч. | Общее содержание сахара увеличилось на 5,76 г/100 г по сравнению с крупнозернистым порошком. |
| Морковь | Планетарная шаровая мельница | Крупнозернистый порошок, полученный различными методами сушки, затем измельчен в планетарной шаровой мельнице в течение 4 часов. | Наибольшее общее содержание сахара (3,05%) было отмечено для фракции частиц размером 109–120 мкм. |
Джекфрут | Вибрационная шлифовка | Крупнозернистый порошок просеивают через сито с размером ячейки 100 меш; ультратонкое измельчение в течение 5, 10, 15, 20 минут для получения порошков с различным размером частиц. | Содержание витамина С в крупнозернистом порошке составляло 14,55 мг/100 г; в течение 10 минут сверхтонкого измельчения содержание витамина С уменьшалось с увеличением времени измельчения, а затем оставалось практически неизменным (10,40 мг/100 г). |
Пищевая и функциональная ценность
Технология сверхтонкого измельчения может улучшить физико-химические свойства белков во фруктах и овощах. Разрушая клеточные стенки и ускоряя высвобождение клеточного содержимого, она повышает общую растворимость сахаров в порошках из фруктов и овощей и их побочных продуктах. Физико-химические свойства пищевых волокон, особенно нерастворимых, значительно улучшаются после сверхтонкого измельчения по сравнению с крупнозернистыми порошками. Сверхтонкое измельчение также может улучшить физиологические функции и практическую ценность порошков, а также повысить их антиоксидантную активность.
Качество вкуса: Сверхтонкое измельчение может значительно улучшить вкус порошков по сравнению с традиционным измельчением; однако время измельчения должно строго контролироваться, чтобы предотвратить механическое тепловое воздействие, которое может привести к деградации чувствительных к теплу ароматических соединений и подавлению активности ключевых ферментов.
Здоровое питание
Оптимизация процесса измельчения, мелющих сред, условий измельчения и последующей обработки позволяет улучшить биодоступность питательных веществ в продуктах здорового питания, повысить текстуру, увеличить биоактивность и продлить срок хранения.
Заключение
В качестве ключевого сырья в пищевой промышленности пищевые порошки широко используются в различных секторах, включая выпечку, производство напитков и молочных продуктов. Их уникальные физические и химические свойства позволяют пищевым порошкам выполнять множество функций в процессе обработки пищевых продуктов, таких как улучшение текстуры, продление срока хранения и повышение питательной ценности. С непрерывным развитием пищевой промышленности спрос на пищевые порошки растет, одновременно предъявляя более высокие требования к технологиям их приготовления.
Эпический порошок
В Эпический порошок, Мы предлагаем широкий выбор моделей оборудования и разрабатываем индивидуальные решения, отвечающие вашим конкретным потребностям. Наша команда имеет более чем 20-летний опыт в обработке различных порошков. Компания Epic Powder специализируется на технологиях обработки мелкодисперсных порошков для горнодобывающей, химической, пищевой, фармацевтической и других отраслей промышленности.
Свяжитесь с нами сегодня для бесплатной консультации и получения индивидуальных решений!
“Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с онлайн-представителем службы поддержки EPIC Powder». Зельда По любым дополнительным вопросам обращайтесь.”
— Джейсон Ван, Инженер