马寅斐，葛邦国，赵岩，初乐，朱风涛

（中华全国供销合作总社济南果品研究院，山东济南 250014）

食品粉碎前处理技术研究进展

马寅斐，葛邦国，赵岩，初乐，朱风涛*

（中华全国供销合作总社济南果品研究院，山东济南 250014）

本文综述了食品粉碎前处理技术，如干燥粉碎、微波热力辅助粉碎、冷冻粉碎、定向生物酶解及干法分级粉碎等，阐述了技术的原理及特点，分析了这些前处理技术在食品加工领域的应用情况，以期为高效、节能粉碎加工应用提供可行的前处理技术。

食品粉碎；前处理；研究进展

食品粉碎作为最常见的食品加工方式之一，是物料通过加工将其颗粒尺寸变小的加工方式，加工需求广泛。食品粉碎对食品的物理性质改变不大，仅改变物料的颗粒尺寸及与其他物料的混合特性。随着食品工业的发展，食品加工业和食品消费者对于物料粉碎的细度、口感、营养成分等要求越来越高，国内外食品粉碎技术发展迅速，如超细微粉碎、气流粉碎、湿法高速剪切等粉碎新技术应运而生，其应用也更为广泛。但在目前食品粉碎加工过程中，常因为物料高硬度、高粘性、高纤维含量以及物料的热敏性影响粉碎效果，粉碎难度增加。根据不同物料加工特性采用合适的粉碎前处理技术，则可有效降低粉碎难度，减少粉碎能耗，保护物料功能成分，提高产品品质。目前，国内外对于粉碎前处理技术重视不足，仅仅依靠装备升级来满足粉碎需求，本文简单介绍了目前食品粉碎前处理技术研究现状和应用情况，并根据物料特性进行归类分析，以此来指导生产高质食品粉产品，为食品粉的绿色加工提供理论依据。

1 干燥粉碎前处理技术

1.1 组合干燥粉碎

食品干法粉碎是将物料干制后进行粉碎，通常采用热风方式进行干制。而采用组合干燥方式进行粉碎前处理，可减少干燥时间、提高质量、安全高效降低能耗，常见有微波-热风组合干燥、远红外-热风组合干燥、渗透-热风（冷冻）组合干燥、冷冻-微波-热风/真空组合干燥等方式。Varith等[1]对采用微波-热风组合干燥方式干燥去皮龙眼，优化工艺降低单位能耗48.1%，缩短干燥时间64.4%；章斌等[2]采用微波-热风组合干燥香蕉片产品，提升了产品品质，特性接近冻干产品，且能耗低、干燥速率快；Nathakaranakule等[3]对龙眼进行了远红外辅助热风干燥，结果表明，此种组合干燥能显著提高干燥速率和产品的复水率，有效降低产品硬度及韧性，且产品收缩率降低，成多孔结构，更有利于风味保持和粉碎加工；渗透脱水-热风组合干燥可在较短的时间内除去食品中的水分而保持其组织结构，破碎后可以保持食品应有的风味、色泽、营养及感官品质[4，5]；徐艳阳等[6,7]对草莓、毛竹笋进行了冷冻-微波-热风/真空组合干燥研究，优选了联合干燥的组合工艺参数，显著降低产品能耗，且品质方面接近冻干产品。目前，对于组合干燥处理，大多数研究主要强调的产品品质，能耗高则成为制约组合干燥全面推广的主要因素之一。开展多数组合干燥处理方式性价分析，兼顾产品品质和处理成本，使之具有热风干燥低成本的优势，又有如冷冻干燥品质高的特点是组合干燥的研究重点。通过针对不同物料特性进行组合干燥前处理，可以有效降低粉碎难度，提高产品品质。

1.2 热泵干燥粉碎

热泵干燥是利用逆卡诺原理，按照逆卡诺循环工作，从加工环境中集聚热能，再与被加热对象进行热交换，实质上是一种热量提升装置。热泵干燥方式本身具有能耗低、干燥效率高，条件易于控制且干燥系统密闭不依赖外界环境等优点，同时可减轻天然果蔬制品褐变和氧化等问题。徐建国等[8]采用热泵技术干燥胡萝卜片，优化了干燥温度和空气速度等参数，通过研究干燥过程的特征，修正的单项指数模型，有效提高了热泵干燥效率，降低对物料营养的破坏，保护了物料的营养品质。成刚[9]将单位能耗除湿量值、叶绿素含量两者结合进行干燥效果评价，进行响应面优化，优选出联合干燥甘蓝的最佳工艺参数，干燥耗能降低了40.6%。通过热泵干燥进行粉碎前处理，可以有效降低整个加工过程能耗，但需要注意热泵的运转和维护，来降低设备损耗成本，才能最终实现前处理的节能干燥。

1.3 变温压差膨化干燥粉碎

变温压差膨化干燥又可称为微膨化干燥或气流膨化干燥，是将食品预干燥后，采用相变和气体的热压效应，将食品装入相对高压低温的膨化容器中，改变罐内的压差、温度，并控制膨化时间，使被加工物料内部水分通过压差的快速转变汽化蒸发，并可使物料形成均匀的多孔状结构，有较高的脆度和膨化度。对于传统的果蔬类食品，由于水分含量较高，可通过变温压差膨化干燥前处理后粉碎，使得产品具有绿色健康、营养优良、复水性好等特点。He等[10]、Saca[11]、Sullivan[12]分别对茶叶、香蕉片、胡萝卜片进行了变温压差膨化工艺优化，明显提高了各个产品的品质；Bi等[13]研究了通过变温压差膨化干燥的哈密瓜片的芳香成分组成，使得变温压差膨化干燥的哈密瓜片具有更好的原料特征香气。因此，变温压差膨化干燥作为粉碎脱水前处理，可降低粉碎应力，提高产品的复水效果，更好地制备食品营养粉，与超微粉碎技术联合将是果蔬食品制粉的新发展方向，但变温压差膨化干燥能耗较高，如何降低膨化能耗，选择高附加值难破碎的物料，是选择变温压差膨化干燥粉碎前处理技术要注意的问题。

2 微波热力辅助粉碎前处理技术

微波加热是向被加热物质内部辐射微波电磁场，推动其偶极子运动，使物料分子之间相互碰撞、摩擦而生热。针对高硬度的食品物料，通过微波加热技术可实现物料快速加热，可以改善物料的易磨性，降低物料硬度，起到辅助粉碎效果。John W.Walkiewicz等[14]进行了微波热力辅助粉碎研究，功粉碎指数显示易磨度提高10%～24%。也有学者利用微波热力辅助粉碎快速加热矿石，增加易磨性。如果将微波热力辅助粉碎应用于食品粉碎加工，可降低粉碎应力，更好提高粉碎效果，提高粉碎效率。目前，微波热力辅助粉碎在食品加工中应用较少，其特点更适宜于高硬度低水分的食品原料，微波功率和时间的选择成为微波热力辅助粉碎前处理技术在食品中应用的主要研究内容。

3 冷冻粉碎前处理技术

冷冻粉碎利用了物料在低温状态下的“低温脆性”，即物料随着温度的降低，其硬度和脆性增加，而塑性及韧性降低，在一定温度下，用一个很小的力就能将其粉碎。随着温度降低，物料抗拉强度、硬度和压缩强度增高，冲击韧性和延伸率降低，即呈现脆性。有学者在加工淀粉时，采用冷冻后球磨方式处理，提高直链玉米淀粉和米淀粉的冷水溶解率、膨胀率及消化性，黏度显著降低[11]；杜冰等[15]在加工绿茶粉过程中通过加入低温液氮，获得更高出粉率和较好色泽、滋味的高质绿茶粉；张伟敏等[16]利用冷冻粉碎技术将活甲鱼进行粉末化处理，风味、品质俱佳。宫元娟等[17]通过图像处理分析技术研究物料的投影面积收缩率，采用冷冻处理虫草等高附加值原料，减少物料硬度，降低粉碎应力，再进行球磨制粉。冷冻粉碎可以粉碎常温下难以粉碎的物质，制成的粉粒比常温粉粒体流动性更好、粒度分布更理想，并克服了常温粉碎时因发热、氧化等造成的变质现象，具有广阔的应用前景。

4 定向生物酶解前处理技术

定向生物酶解前处理技术主要是根据物料特性来进行优选适宜的生物酶，通过酶解处理，降低物料的粘性，纤维含量等方式，从而实现降低粉碎难度，提升产品得率。于滨等[18]通过苦瓜取汁后，60℃热风干燥将水分降至6%，先采用双螺杆挤压膨化再通过超微粉碎制粉，有效提高苦瓜粉的持水率和溶胀性，同时具有较高的降糖活性。对于细胞壁包裹厚，不利用功能成分利用的物料制粉，主要研究了细胞壁破壁前处理技术。夏志兰等[19]通过生物酶法与超声波结合处理，优选溶壁酶和超声波处理强度，提高灵芝孢子的破壁率，然后通过冻干粉碎制得高多糖含量的灵芝孢子粉；也有学者研究了超高压超临界撞击流技术处理灵芝孢子，有效提高了灵芝孢子粉的破壁率。定向生物酶解前处理技术更为广泛的应用于含水高的物料，通过定向生物酶解可以更好的降低粉碎成本，提高产品品质和得率[13]。

5 干法分级粉碎前处理技术

干法分级粉碎前处理技术主要是通过根据物料的特性，筛选分级，将易粉碎的物料优先分出，再将粗物料进行粉碎后，混合进行精细粉碎。此种方法可有效减少粉碎过程能耗，提高粉碎效率和设备使用率。美国卡夫食品公司利用干法分级粉碎的方法，将洗净并经过调理的小麦麦粒进行预分成两部分，包括含胚乳并带有少量胚芽和残余糠麸的细级部分，及含糠麸、胚芽和少量残余胚乳的粗级部分。选用超微粉碎对粗级部分破碎，再将粗级部分与细级部分混合，可得到超细磨粉的全谷物小麦粉。干法分级粉碎为混合型物料粉碎加工提供了一条新思路，在食品加工过度精细化的今天，干法分级粉碎前处理技术不仅可以有效降低粉碎能耗，还可以更好的实现食品的多元化精细加工。

6 结语

目前，我国食品加工粉碎仍然主要以热风干燥后直接磨粉为主，此种工艺不仅能耗高，而且容易破坏食品中天然健康的营养和功能成分，且不利于高粘性、高硬度、高纤维含量及热敏性物料的粉碎。粉碎前处理技术的深入研究和合理选用也是提升食品制粉品质的重要途径。相信随着粉碎前处理技术的广泛推广和应用、粉碎技术水平的提升、社会对低碳节能生产方式诉求的增加以及人们对天然健康食品的需求的上升，食品制粉水平将会更上一个台阶。

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Research Progress of Pretreatment Technology for Food Grinding

MA Yin-fei,GE Bang-guo,ZHAO Yan,CHU Le,ZHU Feng-tao*
(Jinan Fruit Research Institute,All China Federation of Supply&Marketing Co-operatives,Jinan 250014,China)

In this study,the author elaborated the technical principles and features about food grinding pretreatment technology,including dried grinding,microwave heating assisted grinding,freeze grinding,directional biological enzymolysis,dry classification grinding,analyzed the situation of these technologies application for food processing areas,in order to provide feasible pretreatment technologies for efficient and energy saving grinding process.

Food grinding;pretreatment;research progress

TS205

A

1008-1038(2016)12-0013-04

2016-10-30

马寅斐（1986—），男，助理研究员，主要研究方向果蔬及油脂加工*