超微粉碎技术在新疆特色林果加工中的应用

闫圣坤，孙俪娜，李忠新，杨莉玲，阿布里孜·巴斯提，王庆惠，崔宽波，刘　佳，祝兆帅

（新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆特色林果装备工程技术研究中心，新疆乌鲁木齐　830091）

超微粉碎技术在新疆特色林果加工中的应用

闫圣坤，孙俪娜，李忠新，杨莉玲，阿布里孜·巴斯提，王庆惠，崔宽波，刘佳，祝兆帅

（新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆特色林果装备工程技术研究中心，新疆乌鲁木齐830091）

综述了超微粉碎技术的原理及特点、工艺与设备，并对超微粉碎技术在新疆特色林果加工中的应用现状及前景作了重点介绍，旨在为新疆特色林果资源的开发利用提供理论基础。

超微粉碎技术；粉碎机理；新疆特色林果；应用

0　引言

新疆素来有“瓜果之乡”的美称，是世界重要的果品生产带。截至2013年，新疆林果种植面积达到116×104hm2，产量达到608.61×104t，新疆具有特有的自然条件和资源优势，适合各类林果品的生长，新疆的特色林果业发展处于全国前列。新疆特色林果主要包括核桃、红枣、杏、巴旦木等。超微粉碎技术是最新的粉碎方法，一般是指将直径在3 mm以上的颗粒通过物理（机械、气流、球磨）的方法将颗粒粉碎到10～25 μm，是集机械、物理、化学等多学科融合的一门新兴学科，而将超微粉碎技术与新疆林果加工相结合，开发新类型的产品，对传统食品工业的进步具有巨大的推动力。美国在超微粉碎技术方面发展较为领先，如美国冻干水果粉，作为一种新型的加工方法，现也逐步引起了我国科研人员的关注。本文就超微粉碎技术简述新疆特色林果加工中的应用现状和发展前景。

1　超微粉碎原理及特点

1.1粉碎原理

与传统的粉碎技术相比，超微粉碎是基于微胞壁的破碎进行粉碎处理，所以经超微粉碎获得的粉体粒度更小。日本学者研究得出，植物物料经超微粉碎，微胞破壁率可以达到90%以上，这对植物材料的粉碎来说效率非常高，因为微胞的破壁率大小是判断粉碎好坏的主要标准。分析超微粉碎的原理，主要是由于物质在粉碎的过程中，其表面分子排列、电子和晶体结构均发生了变化，所获得的产品具有大颗粒所没有的量子效应和表面效应，同时也能表现出优异的物理、化学及表界面性质［1-4］。

1.2超微粉碎的优点

1.2.1具有较高的生物利用率

超微粉碎可将分布在微胞质中的有效成分高效溶出，有效提高有效成分的吸收率，不必像普通溶出方法是将有效物质先通过微胞壁渗透，再通过解吸和溶解过程，最后才能由有机体吸收利用，因此超微粉碎的原料溶出阻力减小、溶出度增大、提取率提高，并且粒径小、吸收速率快，实现生物利用率的提高。

1.2.2粉碎效率高

超微粉碎技术较以往的普通机械粉碎具有粉碎速度快、短时间内完成的优点，较以往机械速度提高40倍，而且粒径较小。

1.2.3生物活性成分保留率高

超微粉碎可通常在较低的温度下进行，有利于热敏性物质的粉碎，如含挥发性成分物质的粉碎，超微粉碎可极大地保留粉体内的生物活性成分，产品品质较普通方法有大幅提高。

1.2.4生产成本低

超微粉碎省去了其他常规粉碎方法所需要的中间环节，可直接用于进一步产品的生产，提高效率、节约生产成本，适合稀有原料的粉碎。

2　超微粉碎加工技术及装备

超微粉碎主要有机械法和气流法2种。气流法又可分为干法和湿法，通过对物料进行挤压、剪切或研磨，或几种方式的联合作用实现粉碎；现有的超微粉碎装置主要有气流式、磨介式和机械剪切式［5-6］。

2.1气流式超微粉碎装备

气流式超微粉碎是通过压力喷嘴将高速气流（300～500 m/s）或过热蒸汽（300～400℃）喷射到物料上，通过物料内部分子的相互作用，加之高速气流的冲击、剪切，实现粉碎的目的。与其他超微粉碎装置相比，其特点是产品微度高、颗粒规整、表面平滑、分散性好，并且粉碎过程中升温少，不产生热量，适宜对低熔点、热敏性物料进行超微粉碎，所得产品营养成分保留率大，安全卫生；但气流式超微粉碎存在的主要问题是能耗较大，并且还存在粉碎极限，随着产量的增大，粒度也会越来越大。

2.2旋转球磨式/高频振动式超微粉碎装备

旋转球磨式超微粉碎装备是利用最为普遍的一种超微粉碎装备，主要由搅拌器、筒体、传动装置和机架组成，研磨介质在搅拌器的带动下高速运转，主要依靠摩擦和冲击进行研磨。高频振动式超微粉碎装备是通过球形或棒形磨带动实现高频振动，对物料进行冲击、剪切等作用，实现物料的粉碎。振动磨利用带有偏心块的主轴带动弹簧振动，而弹簧起到了支撑磨机体的作用。振动磨的效率较普通磨高20倍，但能耗仅为普通球磨装备的几十分之一，振动磨的振幅介于2～6 mm，而频率则在1 020～4 500 r/min。

2.3剪切式超微粉碎装备

剪切式超微粉碎装备是将高速旋转的转子在水平或垂直旋转过程中对物料进行剪切，该装置结构简单、生产效率高、性能稳定、耗能少，适合硬度处于中等的物料粉碎。

3　超微粉碎技术在新疆特色林果加工中的应用

新疆特色林果的果实大多都可深加工成超微果粉，进一步开发成全果饮料或是袋装粉剂。超微粉碎技术的发展为新疆特色林果深加工技术的进一步发展开辟了新方向。例如，新疆大量种植的红枣由于加工方式较为单一，仅以初加工产品销售，造成产品价格低、果农收益甚微，若将红枣通过先干燥再超微粉碎加工后，既可解决以上问题，还为南疆果农打开致富之路。

以下通过对主要新疆特色林果超微粉碎加工的介绍，为新疆特色林果的加工利用提供理论基础。

3.1葡萄

黄晓庆［7］通过料液比、提取时间、溶剂比例、磨齿间隙等方面，研究湿法超微粉碎技术对提取花青素的影响，并利用大孔树脂进行纯化，通过湿法超微粉碎辅助提取花青素具有效率高、时间短、易于操作等优点。任艳军等人应用小型气流粉碎机对葡萄籽进行超微粉碎，将葡萄籽粉碎到平均粒径为15.61 μm，通过超微粉碎工艺后，葡萄籽中的有效成分可以快速溶出，生物利用率显著提高。徐春雅［8］通过制备葡萄皮渣超微粉碎产品，研究了粉碎后葡萄皮渣的相关物理化学特性及保健功效，结果显示超微粉碎技术对葡萄皮渣中的功能性成分作用性均有所提高，为葡萄深加工和超微粉碎技术的有效结合、开发相关保健品奠定了坚实的基础。

3.2杏

滕硕［9］通过对杏仁油加工的废料——甜杏仁红衣进行超微粉碎，研究制备过程中甜杏仁红衣的物理化学特性和功能成分的组成，并对超微粉碎的最佳工艺进行了深入研究。同样，通过超微粉碎技术的运用，甜杏仁红衣的物理化学特性及功能性均有较大的提高。

3.3核桃

陈义勇等人［10］通过对比球磨机湿法及气流干法对核桃的粉碎效果，发现球磨机湿法超微粉碎的效果更好，在此基础上得到核桃球磨机湿法超微粉碎的最优工艺为球料比5 g/g，核桃浆液浓度50%，搅拌器转速700 r/min，球磨介质为氧化锆球，中直径10 mm。

3.4枸杞

张民等人通过考察超微粉碎技术对枸杞多糖得率、结构特征及其抗氧化活性的影响，得出超微粉碎后枸杞多糖平均分子量明显降低，其球形颗粒状团聚物的高度和直径减小，抗氧化活性显著提高。采用超微粉碎技术，能有效提高枸杞多糖得率，降低多糖分子量，有助于增强其抗氧化活性，为超微粉碎技术在枸杞等植物类药材有效成分提取中的应用提供科学依据。刘俊梅等人将枸杞叶通过气流磨制成超微粉，再调制成保健乳粉，制得的枸杞菜超微粉颜色翠绿、营养丰富，为枸杞菜深加工提供了一个可行的途径。

3.5石榴

翟文俊等人［11］通过超微粉碎技术对石榴籽进行前处理，并利用溶剂萃取法提取石榴籽微粉中的石榴油，得到石榴籽微粉的粒径为8.76 μm，提取工艺中料液比1∶8，浸提温度90℃，浸提时间60 min，石榴籽油提取率为34.86%。通过分析可知，微粉的粒径是石榴籽油提取效果优劣的关键影响因素，粒径越小，破壁效果越好，油的提取率越高。

4　超微粉碎技术在新疆特色林果加工中存在的问题

新疆特色林果通过超微粉碎技术的加工，减少了生产环节中有效成分的损失，最大限度地利用了原材料，减少了资源浪费，但超微粉碎技术加工后的产品易出现团聚效果、相溶性差，为超微粉碎的研究带来了一定的困难。

5　结语

超微粉碎技术已经成为一个研究的热点，有较大的潜在效益，世界各国都开展了大量研究。通过超微粉碎技术的应用，拓展了新疆特色林果加工技术，扩大了加工范围，为林果资源的进一步开发利用提供了重要的解决途径，丰富了食品加工业的原料资源，同时还有利于将新疆特色林果品开发成各种功能型、保健型的食品，促进新疆特色林果业的发展。随着超微粉体技术的成熟和发展，必将为食品行业、药品行业提供更广阔的发展前景。

［1］Joe R Urschel.Machine and method for comminuting products［P］.USA Patent：3888426，1975-06-10.

［2］郑永林.超微粉碎原理、工艺设备及应用 ［M］.北京：中国建材工业出版社，1993：34.

［3］杨宗志.超微气流粉碎（原理、设备和应用）［M］.北京：化工出版社，1985：172-176.

［4］盖国胜.超微粉碎分级技术：理论研究·工艺设计·生产应用 ［M］.北京：中国轻工业出版社，2000：280-284.

［5］张炳文，郝征红.超微粉碎技术在可食与药用资源开发中的应用 ［J］.食品工业科技，2004（3）：138-141.

［6］刘智勇，潘永亮，曾文碧.超微气流粉碎技术在轻工业中的应用 ［J］.皮革科学与工程，2007，17（3）：35-38.

［7］黄晓庆.湿法超微粉碎提取葡萄皮中花青素 ［J］.食品工业，2012，33（6）：12-15.

［8］徐春雅.葡萄皮渣超微粉体特性及辐照灭菌的研究 ［D］.咸阳：西北农林科技大学，2009.

［9］滕硕.超微粉碎对甜杏仁红衣理化性质的影响及工艺研究 ［D］.乌鲁木齐：新疆农业大学，2012.

［10］陈义勇，王亮，赵小忠.响应面优化核桃粕的湿法超微粉碎工艺 ［J］.食品研究与开发，2011，32（2）：24-27.

［11］翟文俊，岳红.超微粉碎辅助提取石榴籽油的研究 ［J］.食品科技，2009，34（4）：164-166.◇

The Application of Ultramicro Airflow Grind Technology in the Xinjiang Characteristic Wood's Fruit Industry

YAN Shengkun，SUN Li'na，LI Zhongxin，YANG Liling，Abulizi·Basiti，WANG Qinghui，CUI Kuanbo，LIU Jia，ZHU Zhaoshuai
（Xinjiang Research Center of Equipment for Characteristic Wood's Fruit，Agricultural Mechanization Institute，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences，Urumqi，Xinjiang 830091，China）

The principle，characteristics and equipment of ultramicro airflow grind technology are analyzed in this paper.Then the applications and prospect of ultramicro airflow grind technology in the xinjiang characteristic wood's fruit industry.This paper aims to provide a theoretical base in the development and utilization of xinjiang characteristic wood's fruit resources.

ultramicro airflow grind technology；comminution mechanism；xinjiang characteristic wood's fruit；application

F326.5

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.06.048

1671-9646（2016）06b-0069-03

2016-04-29

新疆农业科学院青年基金项目“红枣口含片开发及其关键技术研究”（XJNKQ-2014024）。

闫圣坤（1986— ），女，硕士，助理研究员，研究方向为农产品精加工技术。