CN109012933A - 一种低温上旋切剪微细化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温上旋切剪微细化工艺，包括料仓，料仓的内部上端设置有剪切刀头，所述剪切刀头上设置有若干剪切刀片，料仓的左侧下部设置有与料仓连通的冷空气管，还包括以下步骤：（1）将制冷机打开往料仓的内部通入冷空气，制冷到‑10‑30℃；（2）将剪切刀头启动，将物料通入到通过物料口加入到料仓内进行旋浮剪切；（3）将物料剪切到一定的细度后，从出料口排出，完成整个低温上旋切剪微细化工艺。本发明通过低温上旋剪切微细化，对小麦麸皮等谷粮类农产品物料进行细级化分解，使小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料在其物理作用下达到一定程度的质能改变，即变性、改性，从而使物料中的更多营养分子和微量元素被释放出来。

Description

一种低温上旋切剪微细化工艺

技术领域

本发明涉及低温上旋切剪技术领域，具体是一种低温上旋切剪微细化工艺。

背景技术

小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品可食用物料特别是麦麸皮的深加工，在国内外都尚属高层次的研发阶段。目前，国际上采用的比较先进的小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品加工技术有低温粉碎技术、超高压加工技术等，这些技术对小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品的深加工效果很好，国内也都在采用。但这些技术的使用率较低，如低温粉碎技术，是通过冷冻方式，改变物料的机械特性而成功的将物料加工成超微细颗粒，其成本很高，工艺复杂，且针对的都不是小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料。小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品，用以上技术加工起来设备投资大、成本高，产能低，经济效益不是很高，加工后的麦麸口感差，很难被人接受。而采用本发明技术处理后，小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品具有了产能高，成本低，保持原味和营养成分析出多，口感好，膳食纤维含量高以及设备投资小等特点，是小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品加工的必选技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温上旋切剪微细化工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低温上旋切剪微细化工艺，包括料仓，所述料仓的左端设置有物料口，料仓的右端设置有出料口，料仓的内部上端设置有剪切刀头，所述剪切刀头上设置有若干剪切刀片，料仓的左侧下部设置有与料仓连通的冷空气管，所述冷空气管的下端连接有制冷机；

还包括以下步骤：

（1）将制冷机打开往料仓的内部通入冷空气，制冷到-10-30℃；

（2）将剪切刀头启动，将物料通入到通过物料口加入到料仓内进行旋浮剪切；

（3）将物料剪切到一定的细度后，从出料口排出，完成整个低温上旋切剪微细化工艺。

作为本发明进一步的方案：所述剪切刀头与剪切刀片之间的倾斜角度为10-30°。

作为本发明进一步的方案：所述料仓的内部设置有温度传感器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过低温上旋剪切微细化，对小麦麸皮等谷粮类农产品物料进行细级化分解，使小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料在其物理作用下达到一定程度的质能改变，即变性、改性，从而使物料中的更多营养分子和微量元素被释放出来。本发明技术处理的小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料的膳食纤维含量能够提高3%-5%以上；本发明技术对高粗纤维物料处理达120目时，膳食纤维的持水力为3以上，持水力约提高了13%；小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料的膨胀率一般为8-10，使用本发明技术将小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料处理到40目时，膨胀率达到11，用本发明技术将物料处理到120目时，膨胀率可达到12；本发明技术对小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物原料的水分要求，含水量要求在13%-15%。譬如，麦麸原料含水量在14%时，对麦麸膳食纤维的改性效果最好，加工设备的内温度在150℃时最为合适；本发明技术对小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料处理后的颗粒达到120目以上时，膳食纤维的持水力/(g/g)为3以上。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为剪切刀头与剪切刀片的连接结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1和图2，本发明实施例中，一种低温上旋切剪微细化工艺，包括料仓，所述料仓的左端设置有物料口，料仓的右端设置有出料口，料仓的内部上端设置有剪切刀头，所述剪切刀头上设置有若干剪切刀片，料仓的左侧下部设置有与料仓连通的冷空气管，所述冷空气管的下端连接有制冷机；

还包括以下步骤：

（1）将制冷机打开往料仓的内部通入冷空气，制冷到-10-30℃；

（2）将剪切刀头启动，将物料通入到通过物料口加入到料仓内进行旋浮剪切；

（3）将物料剪切到一定的细度后，从出料口排出，完成整个低温上旋切剪微细化工艺。

所述剪切刀头与剪切刀片之间的倾斜角度为10-30°。

所述料仓的内部设置有温度传感器。

本发明通过低温上旋剪切微细化，对小麦麸皮等谷粮类农产品物料进行细级化分解，使小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料在其物理作用下达到一定程度的质能改变，即变性、改性，从而使物料中的更多营养分子和微量元素被释放出来。本发明技术处理的小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料的膳食纤维含量能够提高3%-5%以上；本发明技术对高粗纤维物料处理达120目时，膳食纤维的持水力为3以上，持水力约提高了13%；小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料的膨胀率一般为8-10，使用本发明技术将小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料处理到40目时，膨胀率达到11，用本发明技术将物料处理到120目时，膨胀率可达到12；本发明技术对小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物原料的水分要求，含水量要求在13%-15%。譬如，麦麸原料含水量在14%时，对麦麸膳食纤维的改性效果最好，加工设备的内温度在150℃时最为合适；本发明技术对小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料处理后的颗粒达到120目以上时，膳食纤维的持水力/(g/g)为3以上。

经本发明技术处理后：

1、高粗纤维物料颗粒得到充分的物理变化；

2、对介质的作用力明显加强；

3、经加工后的高粗纤维物料与其他物质进行混合后，均匀性得到最大改善；

4、高粗纤维物料形成的产品极具分散性、包容性、伸展性和吸附性，其中还包括易溶性和亲和力；

5、对光、电、磁、热等性能发生变化；

6、可以极大的提高化学反应速度。

经本发明技术处理后的麦麸理化指标的权威检测结果：

检测项目	检测数据	单位	营养素参考值
				能量	2117	千焦	25%
蛋白质	10.5	克	18%
				脂肪	26.7	克	45%
碳水化合物	55.9	克	18%
				钠	45	毫克	2%
膳食纤维	21.4	克	86%

本发明技术低处理是对小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料的变形和改性。

改性对小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料膳食纤维含量的影响：不同的加水量，不同的温度，不同的设备物理作用，小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料中的膳食纤维都会产生影响。本发明技术处理所使用的设备对水分有一定的要求，为实现有效操作,原料水量应该控制在3%～5%。譬如，麦麸原料水量在4%时，对麦麸膳食纤维的改性效果最好。

温度是影响小麦麸皮等高粗纤维谷粮类农产品物料改性效果的一个重要因素。在本发明技术处理设备中 ,纤维物料温度急剧上升 ,加之受到强烈的切剪作用 ,使得纤维高聚物糖苷键断裂，可溶性膳食纤维膳食纤维含量增高。但如果温度过高的话，剪切粉碎后的产物颜色太深 ,影响产品色泽。从产品的质量以及考虑节能 ,设备内温度在50℃-100℃时最为合适。在剪切粉碎的过程中 ,工作中的转速起着十分重要的作用，本技术采用变频电流控制。

本发明技术与其他研磨、挤压等细微粉技术的最大不同：

1、本发明技术的物理作用是将物料运用低温上旋剪切达到微细化，当周边且限速达到H/M，剪切率在X万次/F时，物料分子变形和分子结构变大，高粗纤维物料的性能被改变。

2、本发明技术在将物料微米级粉碎后，物料比表面积和孔隙变大，原味不变，口感更为细腻，色泽自然如原品，完全保持了物料的生物活性，提高了高粗纤维物料营养成分的充分利用。

3、物料在低温上旋剪切微细化的物理作用下，使高粗纤维物料的理化性能得到改变。本发明技术特别适合农粮等副产品，比如麦麸的加工利用。

一、技术概念

低温上旋剪切微细化技术是一项高新技术，利用物理的作用将0.5-5mm的不易加工及高标准要求的难以粉碎的粗纤维物料颗粒粉碎至微米级的过程。

技术定义：低温上旋剪切微细化技术是一种将高粗纤维物质粉碎成直径小于10μm粉体的高科技含量的技术。根据高粗纤维原料包括粗纤维物料颗粒的大小或粒度，进行细微粉碎，达到1-100μm的粉体。

普通超微粉碎方法产量低、加工成本高、应用范围窄。低温上旋剪切微细化物理制备法使物料不发生化学反应，保持了高粗纤维物料原有的营养性质。

二、高速，可温控

低温上旋剪切微细化技术采用上旋高速剪切粉碎、冷浆粉碎等方法，在高粗纤维粉碎过程中可避免产生局部过热等现象，甚至可在超低温状态下进行，并且粉碎速度快，因而能最大限度地保留高粗纤维粉体的生物活性及各种营养成分，减少有效成分的损失，有利于高粗纤维高品质产品的开发和制备。因此，低温上旋剪切微细化技术不仅适用于含高粗纤维物料的粉碎，而且还可根据不同物料的需要，采用中、低和超低温粉碎，以便根据物料性质及加工要求达到更好的产品效果。

三、粒径小，均匀

在高粗纤维原料上超微粉碎外力的分布上相对较均匀。分级系统既严格限制了大颗粒，又避免了物料过碎，可以得到粒径分布均匀的超微粉，同时增加了高粗纤维微粉的比表面积，使产品的吸附性、溶解性等增大。

四、省料, 高利用

采用低温上旋剪切的物理粉碎方法，纤维性较强的物料能达到直接用于生产的要求。

五、净化环境，高质量

低温上旋剪切在封闭系统内进行的，避免了高粗纤维微粉污染周围环境，又可防止空气中的灰尘污染产品。在食品及医疗保健品中运用该技术，可控制微生物和灰尘的污染。同时，由于低温上旋剪切加工是纯物理过程，不会混入其他杂质，这也使得高粗纤维加工后的富含粗纤维的中草药具有纯天然性，保证了原料成分的完整性与安全性。

六、酶解反应快

由于经过低温上旋剪切粉碎后的高粗纤维原料具有极大的比表面积，在生物、化学等反应过程中，增加了反应接触面积，从而提高反应速度，在生产中不仅节约了时间，而且提高了效率。

七、吸收能力高

高粗纤维物料经过低温上旋剪切粉碎后，细胞破壁，大量的营养物质不必经过较长的路径就能释放出来，并且高粗纤维微粉体由于粒径小而更容易吸附在小肠内壁上，这样也加速了营养物质的释放速率，使高粗纤维物料的营养成分在小肠内能够被吸收。

八、技术应用

1、饮料加工

低温上旋剪切微细化技术可用于麦麸制品及饮料的生产。麦麸中的功能成分大多存在于细胞壁中，传统加工方式形成的麦麸饮料粗糙，难以溶解，不能使人体完全吸收营养物质，使麦麸的保健功效大大降低。利用低温上旋剪切微细化技术制备麦麸粉，可显著提高麦麸营养成分的溶出率，最大程度的发挥麦麸的功效。

经低温上旋剪切微细化后麦麸粉可加工成多种新型麦麸制品。

2、功能性食品加工

低温上旋剪切微细化技术可有效提高功能物质的利用率，常用于膳食纤维等基料的制备。研究表明：通过低温上旋剪切粉碎处理，粒径明显减小，可溶性膳食纤维、糖醛酸含量分别提高3.56%、3.64%，持水性、持油性及吸水膨胀性均有显著提升。

3、含粗纤维的中草药加工

对中草药运用低温上旋剪切微细化技术加工是对传统粉碎技术的更新和发展，主要指细胞级的微粉碎，其不以粉碎细度为目的，而是追求细胞的破壁率，既丰富了传统中草药炮制内容，又为中草药的现代化生产、应用和开发注入新的活力。

4、高粗纤维生物粉体

生物粉体材料具有良好的生物相容性、耐蚀性等优点。应用低温上旋剪切微细化技术制备生物粉体，是低温上旋剪切微细化技术的另一重要应用，也是今后的重要发展方向之一。

九、技术发展前景

低温上旋剪切微细化技术是传统粉碎方法的一个创新和改革，其适用范围广，操作工艺简单，产品附加值高，经济效益显著，是高纤膳食食品加工业的新技术、新手段，对于传统食品加工工艺和配方的改进及新产品的开发，尤其是对保健食品(功能食品)的开发将起到非常大的推动作用。

低温上旋剪切微细化技术将成为食品加工领域研究的热点，在高纤膳食食品工业中，低温上旋剪切微细化技术必将列为国际性膳食纤维食品的加工新技术。因此，随着配方技术和粉碎理论的不断发展与完善以及制备工程学的逐步建立、粉粒稳定性与微粒最适度筛选确定等基础性问题的不断解决，必然会推动高纤膳食行业现代化和国际化的发展，进而为膳食纤维物料的开发和利用找到新的出路和发展空间，带来更大的社会效益和经济利益。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种低温上旋切剪微细化工艺，包括料仓，其特征在于，所述料仓的左端设置有物料口，料仓的右端设置有出料口，料仓的内部上端设置有剪切刀头，所述剪切刀头上设置有若干剪切刀片，料仓的左侧下部设置有与料仓连通的冷空气管，所述冷空气管的下端连接有制冷机；还包括以下步骤：（1）将制冷机打开往料仓的内部通入冷空气，制冷到-10-30℃；（2）将剪切刀头启动，将物料通入到通过物料口加入到料仓内进行旋浮剪切；（3）将物料剪切到一定的细度后，从出料口排出，完成整个低温上旋切剪微细化工艺。

2.根据权利要求1所述的一种低温上旋切剪微细化工艺，其特征在于，所述剪切刀头与剪切刀片之间的倾斜角度为10-30°。

3.根据权利要求1所述的一种低温上旋切剪微细化工艺，其特征在于，所述料仓的内部设置有温度传感器。