CN101569417B - 纳米级牛骨粉的加工方法 - Google Patents

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Abstract

纳米级牛骨粉的加工方法，其特征是首先将牛骨原料的预破碎及去杂，然后用骨泥磨研磨，喷雾干燥，过100目筛，使粒径达到150微米以下；再将物料的含水量控制在5-13％，采用高速机械进行微粉碎，使物料的粒径分布于300-700目之间，其粒径分布宽度在100-200目以内；再将物料球磨研磨，控制转速为200-900转/分、研磨介质尺寸为0.5-8cm、球料比为1∶3-15∶1、研磨5-100小时。本发明牛骨粉粒径在1μm以下，粒径峰值在100-500nm，含有大量粒径在100nm以下的骨粉颗粒。纳米级牛骨粉呈浅灰黄色，口感佳，无碜牙感，无杂质，无异味，中牛骨中的大部分营养得以较完全的保留，且口感好，易吸收，应用面广。

Description

纳米级牛骨粉的加工方法
技术领域
本发明属食品加工科学领域，在牛骨加工利用，以及生物钙保健品、添加剂开发等食品加工中有广泛应用。
背景技术
骨约占牛体重的20％～30％，是一种营养价值非常高的肉类加工副产物，含有大量的蛋白质、脂肪、矿物质等营养成分。牛骨中含有丰富的矿物质，包括Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-、HCO-3、F-及柠檬酸根离子等，其中Ca和P含量很高，分别为7％和15％(干骨中含量)，它们的比例约为2∶1，是体内吸收钙磷的最佳比例。
钙是人体最重要的矿物质元素之一，人们称“钙为生命之本”、“一切生命活动都离不开钙”。然而缺钙已成为世界性的问题，与缺钙有关的各种疾病严重威胁着人们的身体健康。牛骨含钙丰富，超过牛肉中含钙量的1000倍，而且牛骨中钙形态与人骨相似，人体骨骼细胞对相同组织的细胞有较强的亲和力，因而利用率极高。
此外，鲜牛骨中含有18.0％～25.0％的蛋白质，且属优质蛋白质，其中含量最高的是组成胶原纤维的胶原蛋白。牛骨粉中含17种氨基酸，包括8种人体所必需的氨基酸，其中，含量较多的为Gly、Glu、Pro、Ala和Asp。
由于鲜骨具有全面丰富的营养，被许多西方国家称之为21世纪功能性食品。我国牛骨资源极为丰富，但是大多数的屠宰场的骨头未被充分利用，这无疑是一个极大的浪费。
通过对牛骨进行加工，可以制得不同粒度的骨泥、骨粉，并应用于食品中。因骨泥加工技术落后，以及产品的贮存、保鲜等一系列问题，未能得到推广。而骨粉作为一种天然的营养食品添加剂，应用广泛，不仅可作为添加物添加到其他食品中，还可以制成不同剂型的保健食品，如咀嚼片、口含片、胶囊，袋装骨粉茶，冲剂等。
鲜骨粉的制备方法大致可分为蒸煮法、高湿高压法、生化法等几种，其最终加工获得的骨粉粒径均在微米级。目前鲜骨的超细化加工，也仅可制得粒径＜5～10μm的超细低脂鲜骨粉，且要达到这样的粒度，加工对象只能为骨质较为松软的骨骼，如猪肩胛骨等。
由于骨骼结构致密，如大型家畜牛，猪，羊等的长骨，在颗粒较大时，口感不佳，有碜牙感。更重要的是粒径较大时，骨粉被食用后在消化液中不能被较完全地溶解，故无法被充分吸收，其中所含的钙吸收率较低。
发明内容：
本发明提供一种纳米级牛骨粉的加工方法，其粒度小，粒径分布峰值在200-500nm，其中含有大量粒径在100nm以下的骨粉颗粒。
本发明制备纳米级牛骨粉的具体步骤如下：
1、牛骨原料的预破碎及去杂
选用屠宰场新鲜剥离的牛骨为原料，洗净后，利用骨肉分离机和辊轧机进行除肉和初步破碎。
初步破碎的牛骨原料，其粒径大小可在数厘米到数毫米。将此原料经短时高压蒸煮，蒸煮温度在120℃，压力为1.2atm左右，蒸煮时间在10分钟至3小时。剥离牛骨上所附的少量残余肉、筋，撇去脂类，原料即可用于下步加工。
2、牛骨的初级研磨和干燥
利用骨泥磨将上步加工的原料进行研磨。将骨泥进行喷雾干燥，获得干燥骨粉，过100目筛，其粒径达到150微米以下。
3、牛骨粉的含水量调节和次级研磨
次级研磨采用高速机械冲击技术进行微粉碎，如采用叶轮式超细冲击磨。次级研磨前将物料的含水量控制在5-13％。次级研磨后将物料过筛，使得物料的粒径分布于300-700目之间，其粒径分布宽度在100-200目以内。粒径分布范围较窄有利于控制三级研磨后，终产品的粒径分布在较窄的范围内。
4、牛骨粉的三级研磨
三级研磨采用球磨进行。控制转速为200-900转/分、研磨介质尺寸为0.5-8cm、球料比为1∶3-15∶1和研磨5-100小时，即可获得粒径适宜的纳米级牛骨粉终产品。亦可先采用棒磨辅助研磨后，再进行球磨研磨。
5、纳米级牛骨粉的检验和表征
纳米级牛骨粉可以采用激光粒度仪和原子力显微镜进行表征。在检验中可以观察到纳米级牛骨粉的粒径分布范围以及单个纳米牛骨粉粒子的直径大小。
本发明提供的纳米级牛骨粉成分如下(M/M)：
蛋白质，15-30％；水分＜3％；钙(以Ca计)，15-20％；磷(以P计)，4-10％；以及其他牛骨营养成分。重金属铅(以Pb计)、砷(以As计)含量均低于5mg/kg。
纳米级牛骨粉粒径在1μm以下，粒径峰值在100-500nm，含有大量粒径在100nm以下的骨粉颗粒。纳米级牛骨粉呈浅灰黄色，口感佳，无碜牙感，无杂质，无异味。
本发明中牛骨中的大部分营养得以较完全的保留，且口感好，易吸收，应用面广，为牛骨回收利用，进行高附加值加工拓展一条新路。
附图说明
图1激光粒度仪测定的本发明纳米级牛骨粉颗粒粒径分布，其粒径分布峰值为240纳米。
图2为本发明纳米级牛骨粉的原子力显微镜观察结果，有大量颗粒的直径在100nm以下。
具体实施方式：
下面通过实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。
实施中，研究所用鲜牛骨为市售，超微粉碎机，PULVERISETE 14，德国Fritsch GmbH公司；球磨机，PULVERISETE 614，德国Fritsch GmbH公司；激光粒度分析仪，NicompPSS Nicop380ZLS，美国Nicomp公司；原子力显微镜，NanoScope IIIa SPM系统，美国Digital Instruments公司；原子力显微镜探针，俄罗斯Mikro Masch公司产硅针尖，弹性系数23-91N/m。骨肉分离机、辊轧机、骨泥机、灭菌锅、烘箱、天平、网筛等其他仪器设备均为国产。
实施例：
市售鲜牛骨洗净后，利用骨肉分离机除去上附鲜肉，用辊轧机进行初步破碎。破碎后，牛骨碎片的大小在2-3厘米左右，所有的骨髓腔都被破碎。将此原料加入高压灭菌锅120℃，1.2atm下蒸煮30分钟，取出，稍冷却。剔去仍附于骨表面的少许肉、筋，撇去髓腔及外部的脂类，进入下一流程。骨碎片与相同质量的水混合后进入骨泥机种进行初级研磨。对研磨后的骨粉进行喷雾干燥，过100目筛。为通过筛选的原料可重新进入骨泥机进行再次研磨。过筛后的牛骨粉则进入含水量调节和次级研磨步骤。准确测定干燥后的牛骨粉含水量，称量小批(100g)样品120℃干燥到恒重，再称其质量(83g)，即可测得含水量(17％)。根据已知含水量，将大批样品(2000g)置于烘箱中进行干燥待其质量下降到1825g，，即含水量为9％时取出，在干燥环境中稍冷却后，进行次级研磨。将物料缓缓加入经超微粉碎机粉碎，并过400目网筛，获得三级研磨所需的原料。原料可直接分批加入球磨机进行研磨加工。待加工原料需置于干燥环境保存，使用前再调节含水量。将100g经次级粉碎的牛骨粉加入到球磨研磨罐中，研磨罐和研磨介质一样均采用玛瑙加工制作而成。磨球直径约为2cm，球料比为3∶1。采用转速为500转/分，直接进行干粉研磨60小时即可获得纳米级牛骨粉。
分别采用激光粒度仪和原子力显微镜对纳米级牛骨粉进行表征，其结果如图1，图2所示。研磨加工后，纳米级牛骨粉的粒径峰值在240hm处(如图1，激光粒度仪测定结果所示)，其中含有大量的牛骨粉粒子直径在100nm以下(如图2，原子力显微镜观察结果所示)。

Claims (1)

1.纳米级牛骨粉的加工方法，包括牛骨洗净、骨肉分离、初步破碎，其特征是再在温度120℃、压力1.2atm条件下，蒸煮10分钟至3小时，剥离牛骨上所附的残余肉、筋，撇去脂类，然后用骨泥磨研磨，喷雾干燥，过100目筛，使粒径达到150微米以下；再将物料的含水量控制在5-13％，采用高速机械冲击进行微粉碎，使物料的粒径分布于300-700目之间，其粒径分布宽度在100-200目以内；再将物料球磨研磨，控制转速为200-900转/分、研磨介质尺寸为0.5-8cm、球料比为1∶3-15∶1、研磨5-100小时。
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