CN101642205A

CN101642205A - 一种谷物膳食纤维的纳米加工及解团聚方法

Info

Publication number: CN101642205A
Application number: CN200910034188A
Authority: CN
Inventors: 周惠明; 朱科学; 黄晟; 彭伟; 钱海峰
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2029-09-02
Also published as: CN101642205B

Abstract

本发明涉及一种谷物膳食纤维的纳米加工及解团聚方法，属于食品纳米粉碎技术领域。本发明包括超微粉碎、表面改性、纳米粉碎、电晕荷电等工艺的综合运用。将表面活性剂及分散剂添加到谷物膳食纤维中进行超微粉碎，使其在超微粉碎的同时进行表面改性，然后进入纳米粉碎机处理，最后通过静电分散得到最终产品。本发明解决了膳食纤维难以粉碎至纳米级的弱点、改善了纳米膳食纤维易团聚的缺陷，将超微粉碎与表面改性预处理结合在一步完成，节省成本，所得产品处于纳米级，产品不存在硬团聚、只有微弱的软团聚，长时间保存仍能保持原有粒径而不团聚长大，具备良好的分散性等优点。

Description

一种谷物膳食纤维的纳米加工及解团聚方法

技术领域

本发明涉及一种谷物膳食纤维的纳米加工及解团聚方法，具体地说是属于食品纳米粉碎技术领域。

背景技术

膳食纤维能够改善人体消化吸收，增强人体排泄功能，促进人体的膳食结构平衡，阻碍人体对一些富营养的过多吸收，保持机能平衡，具有抗癌、降压、减肥及预防各类结石等作用，在现代营养学中被称为“第七大营养素”。根据我国北京、上海、广东等地的营养调查结果，我国居民每天膳食纤维的摄入量只有8g左右，为推荐量的26％，在些基础上增加20g左右的补充量比较合适。由此可见，我国居民面临着营养缺乏与营养失衡的双重挑战，膳食纤维对于改善我国不同性别、不同年龄人群的营养状况，具有无可替代的独特作用。

目前市售的膳食纤维产品主要为可溶性膳食纤维，不溶性膳食纤维产品较少，且市售的不溶性膳食纤维产品粒径一般在90μm以上，口感较差，影响其在食品体系中的应用。中国专利CN100998381A利用湿法超微粉碎和动态超高压纳米均质处理并通过喷雾干燥得到纳米谷物膳食纤维，该法虽然可以制得较好的膳食纤维，但纳米级超高压均质机对于设备要求高且高压处理时能耗高。中国专利CN101167573A利用生物酶法水解、浓缩、喷雾或冻干处理膳食纤维，研制出了纳米膳食纤维，但其制品中属于纳米级的仅为水溶性成分，其不溶性膳食纤维仅在300～400目。

目前在纳米粉体领域都不同程度的存在着粉体颗粒团聚的问题。膳食纤维纳米粉体由于粒度细微、比表面积大、表面能高、表面原子数增多及原子配位不足等原因，使得其具有很高的活性，极不稳定，颗粒很容易相互靠拢而形成聚结题，从而破坏了纳米颗粒的超细性与均匀性，导致在实际使用过程中失去纳米颗粒所特有的优势，尤其当膳食纤维纳米粉体应用在液体中时，不能稳定均匀分散而导致颗粒沉淀，对纳米粉体的应用性能产生十分不利的影响。团聚可能发生在粉碎加工阶段，也可能发生在保存阶段。若在粉碎加工阶段，则会因粉体不断团聚、解团聚而造成能耗增加、时间延长，甚至达不到所需要的纳米粉体；若发生在保存阶段，则会使得纳米粉体使用时失去纳米颗粒所具有的独特性质，导致纳米粉体不能得以有效应用，因此如何防止团聚就成为纳米粉碎领域的难点和热点之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种膳食纤维处于纳米级，产品不存在硬团聚、只有微弱的软团聚，长时间保存仍能保持原有粒径而不团聚长大，具备良好的分散性，易在水中快速稳定分散而不呈现絮凝、结块、沉淀现象的谷物膳食纤维的纳米加工及解团聚方法。

按照本发明提供的技术方案，一种谷物膳食纤维的纳米加工及解团聚方法，采用以下加工步骤：其配方比例按重量份数计：

1、超微粉碎及表面改性：在超微粉碎的同时进行表面改性，在膳食纤维95～100份中加入表面活性剂0.5～2份和分散剂0.1～1份，然后将混有表面活性剂和分散剂的膳食纤维放入气流粉碎机、振动粉碎机或球磨粉碎机内气流磨、振动粉碎或球磨粉碎膳食纤维30-60min得到表面改性的膳食纤维超微粉体；气流粉碎机工作压力为0.7-1MPa、振动粉碎机功率为0.75KW或球磨机粉碎转速：600转/分；粒径：9～11μm；

2、纳米粉碎：将表面改性的膳食纤维超微粉体加入纳米球磨机内纳米粉碎3-5h制备得到平均粒径在400nm以下的纳米膳食纤维粉体；纳米球磨机粉碎转速：300转/分；粉碎温度控制在30℃以下；加料量与球磨机内磨球重量比为1∶2；

3、静电分散：采用荷电装置进行电晕荷电分散，荷电装置由进料系统及荷电系统两部分组成。进料系统即为普通漏斗，漏斗出口口径为2.6-2.8mm，荷电系统为线筒型的电极结构，电极线为直径1.20-1.30mm的合金钢丝，不锈钢圆筒内径为10cm，筒长12cm，采用正直流荷电方式，外圆筒电极接地，电晕线电极接正直流高压，高压直流电源可实现0～100kV之间的连续调节。将纳米膳食纤维粉体放入进料漏斗，粉体由漏斗下部尖口通过荷电区电源，放电电极在一定的高压下电晕放电，所产生的正离子碰撞进入到荷电区的粉体而使纳米颗粒带上正电荷。

所述表面活性剂选用单甘酯、蔗糖酯或十二烷基硫酸钠。

所述分散剂选用羧甲基纤维素或羧甲基纤维素钠。

所述膳食纤维为谷物水不溶性膳食纤维，所述谷物水不溶性膳食纤维为麦麸膳食纤维或豆渣膳食纤维或燕麦膳食纤维或玉米膳食纤维。

所述静电分散电晕荷电电压：25-35kV。

本发明生产得到的最终产品指标：膳食纤维产品平均粒径处于纳米级。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明由于采用表面改性技术避免膳食纤维粉碎时出现团聚现象，能提高粉碎效率，减少能耗。采用静电分散处理，使纳米颗粒带上同种电荷而相互排斥，避免纳米颗粒在储存期间发生团聚现象。最终得到的产品处于纳米级，提高了膳食纤维的吸收率和利用率口感细腻，使消费者感觉不出膳食纤维的粗糙感，扩大了膳食纤维的适用范围。

具体实施方式

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

实施例1：本发明一种谷物膳食纤维的纳米加工及解团聚方法，采用以下加工步骤：其配方比例按重量份数计：

1、麦麸膳食纤维的超微粉碎及表面改性：在振动粉碎的同时进行表面改性，以麦麸膳食纤维为原料；在麦麸膳食纤维95份中加入蔗糖酯2份和羧甲基纤维素钠1份，然后将混有蔗糖酯和羧甲基纤维素钠的麦麸膳食纤维放入振动粉碎机(MZF-4L)内振动粉碎麦麸膳食纤维40min得到表面改性的麦麸膳食纤维超微粉体；振动粉碎机功率：0.75KW；粒径：9μm；

本发明由于采用振动粉碎的机械粉碎方法，一方面制备得到麦麸膳食纤维超微粉体，为纳米粉碎步骤做准备，另一方面通过机械方法促进粉体表面改性，使得蔗糖酯和羧甲基纤维素钠与麦麸膳食纤维粉体充分接触附着，达到表面改性的目的。

2、纳米粉碎：将经过表面改性得到的麦麸膳食纤维超微粉体加入纳米球磨机内纳米粉碎4h制备得到平均粒径在343.5nm的纳米麦麸膳食纤维粉体；纳米球磨机粉碎转速：300转/分；粉碎温度控制在30℃以下；加料量与球磨机内磨球重量比为1∶2；

3、静电分散：采用电晕荷电方式，荷电装置由进料系统及荷电系统两部分组成。进料系统即为普通漏斗，漏斗出口口径为2.7mm，荷电系统为线筒型的电极结构，电极线为直径1.25mm的合金钢丝，不锈钢圆筒内径为10cm，筒长12cm，采用正直流荷电方式，外圆筒电极接地，电晕线电极接正直流高压，高压直流电源可实现0～100kV之间的连续调节。将纳米麦麸膳食纤维粉体放入进料漏斗，粉体由漏斗下部尖口通过荷电区电源，放电电极在一定的高压下电晕放电，所产生的正离子碰撞进入到荷电区的粉体而使纳米麦麸膳食纤维颗粒带上正电荷；静电分散电晕荷电电压：25kV。

本发明纳米麦麸膳食纤维处于纳米级，产品不存在硬团聚、只有微弱的软团聚，长时间保存仍能保持原有粒径而不团聚长大，具备良好的分散性，易在水中快速稳定分散而不呈现絮凝、结块、沉淀现象，因此能广泛用于减肥、降血压、降胆固醇等功能性食品，还可以用于焙烤、膨化食品以及饮料中的纤维强化。

实施例2：本发明一种谷物膳食纤维的纳米加工及解团聚方法，采用以下加工步骤：其配方比例按重量份数计：

1、豆渣膳食纤维的超微粉碎及表面改性：在气流粉碎的同时进行表面改性，以豆渣膳食纤维为原料；在豆渣膳食纤维98份中加入单甘酯1份和羧甲基纤维素0.5份，然后将混有单甘酯和羧甲基纤维素的豆渣膳食纤维放入气流粉碎机(型号QLM-90K)内气流磨粉碎豆渣膳食纤维30min得到表面改性的豆渣膳食纤维超微粉体；气流机工作压力：0.8MPa；粒径：10μm。

本发明由于采用气流粉碎的机械粉碎方法，一方面制备得到豆渣膳食纤维超微粉体，为纳米粉碎步骤做准备，另一方面通过机械方法促进粉体表面改性，使得单甘酯和羧甲基纤维素与豆渣膳食纤维粉体充分接触附着，达到表面改性的目的。

2、纳米粉碎：将经过表面改性得到的豆渣膳食纤维超微粉体加入纳米球磨机内纳米粉碎5h制备得到平均粒径在360.4nm的纳米豆渣膳食纤维粉体；纳米球磨机粉碎转速：300转/分；粉碎温度控制在30℃以下；球料质量比为2∶1。

3、静电分散：采用电晕荷电方式，荷电装置由进料系统及荷电系统两部分组成。进料系统即为普通漏斗，漏斗出口口径为2.7mm，荷电系统为线筒型的电极结构，电极线为直径1.25mm的合金钢丝，不锈钢圆筒内径为10cm，筒长12cm，采用正直流荷电方式，外圆筒电极接地，电晕线电极接正直流高压，高压直流电源可实现0～100kV之间的连续调节。将纳米豆渣膳食纤维粉体放入进料漏斗，粉体由漏斗下部尖口通过荷电区电源，放电电极在一定的高压下电晕放电，所产生的正离子碰撞进入到荷电区的粉体而使纳米豆渣膳食纤维颗粒带上正电荷；静电分散电晕荷电电压：30kV。

实施例3：本发明一种谷物膳食纤维的纳米加工及解团聚方法，采用以下加工步骤：其配方比例按重量份数计：

1、燕麦膳食纤维的超微粉碎及表面改性：在球磨粉碎的同时进行表面改性，以燕麦膳食纤维为原料；在燕麦膳食纤维100份中加入十二烷基硫酸钠0.5份和羧甲基纤维素0.1份，然后将混有蔗糖酯和羧甲基纤维素钠的麦麸膳食纤维放入球磨粉碎机内球磨粉碎燕麦膳食纤维45min得到表面改性的麦麸膳食纤维超微粉体；球磨机粉碎转速：600转/分；粒径：10μm；

2、纳米粉碎：将经过表面改性得到的燕麦膳食纤维超微粉体加入纳米球磨机内纳米粉碎5h制备得到平均粒径在288.6nm的纳米燕麦膳食纤维粉体；纳米球磨机粉碎转速：300转/分；粉碎温度控制在30℃以下；球料质量比为2∶1。

3、静电分散：采用电晕荷电方式，荷电装置由进料系统及荷电系统两部分组成。进料系统即为普通漏斗，漏斗出口口径为2.7mm，荷电系统为线筒型的电极结构，电极线为直径1.25mm的合金钢丝，不锈钢圆筒内径为10cm，筒长12cm，采用正直流荷电方式，外圆筒电极接地，电晕线电极接正直流高压，高压直流电源可实现0～100kV之间的连续调节。将纳米豆渣膳食纤维粉体放入进料漏斗，粉体由漏斗下部尖口通过荷电区电源，放电电极在一定的高压下电晕放电，所产生的正离子碰撞进入到荷电区的粉体而使纳米燕麦膳食纤维颗粒带上正电荷；静电分散电晕荷电电压：30kV。

Claims

1、一种谷物膳食纤维的纳米化加工及解团聚方法，其特征是采用以下加工步骤：其配方比例按重量份数计：

(1)、超微粉碎及表面改性：膳食纤维在超微粉碎的同时进行表面改性，所述膳食纤维95～100份中加入表面活性剂0.5～2份和分散剂0.1～1份，然后将混有表面活性剂和分散剂的膳食纤维放入气流粉碎机、振动粉碎机或球磨粉碎机内气流磨、振动粉碎或球磨粉碎30-60min得到表面改性的膳食纤维超微粉体；所述气流粉碎机工作压力为0.7-1MPa、振动粉碎机功率为0.75KW或球磨机粉碎转速：600转/分；所述表面改性的膳食纤维超微粉体粒径：9～11μm

(2)、纳米粉碎：将表面改性的膳食纤维超微粉体加入纳米球磨机内纳米粉碎3-5h制备得到平均粒径在400nm以下的纳米膳食纤维粉体；纳米球磨机粉碎转速：300转/分；粉碎温度控制在30℃以下；加料量与球磨机内磨球重量比为1∶2；

(3)、静电分散：采用荷电装置进行电晕荷电分散，荷电装置由进料系统及荷电系统两部分组成，将纳米膳食纤维粉体放入进料系统的进料漏斗，纳米膳食纤维粉体由进料系统的进料漏斗下部尖口通过荷电区电源，放电电极在高压下电晕放电，所产生的正离子碰撞进入到荷电区的纳米膳食纤维粉体而使纳米颗粒带上正电荷得到解团聚的谷物膳食纤维纳米粉体。

2、根据权利要求1所述的一种谷物膳食纤维的纳米化加工及解团聚方法，其特征在于所述表面活性剂选用单甘酯、蔗糖酯或十二烷基硫酸钠。

3、据权利要求1所述的一种谷物膳食纤维的纳米化加工及解团聚方法，其特征在于所述分散剂选用羧甲基纤维素或羧甲基纤维素钠。

4、据权利要求1所述的一种谷物膳食纤维的纳米化加工及解团聚方法，其特征在于所述膳食纤维为谷物水不溶性膳食纤维，所述谷物水不溶性膳食纤维为麦麸膳食纤维或豆渣膳食纤维或燕麦膳食纤维或玉米膳食纤维。

5、据权利要求1所述的一种谷物膳食纤维的纳米化加工及解团聚方法，其特征在于所述静电分散电晕荷电电压：25-35kV。

6、据权利要求1所述的一种谷物膳食纤维的纳米化加工及解团聚方法，其特征在于所述进料系统的进料漏斗出口口径为2.6-2.8mm。

7、据权利要求1所述的一种谷物膳食纤维的纳米化加工及解团聚方法，其特征在于所述荷电系统为线筒型的电极结构，电极线为直径1.20-1.30mm的合金钢丝，不锈钢圆筒内径为10cm，筒长12cm。