江南大學坐落于太湖之濱的江南名城江蘇無錫,她是國家教育部直屬、211工程重點建設高校,是我國輕工、食品領域高層次人才培養的搖籃與高技術創新研究的基地。由江南大學張裕中教授領導的“江大張”研究團隊,近20年來對濕法超細粉碎技術進行了深入細致的研究,成功開發了植物皮渣纖維高效利用的系列裝備。該成果從硬件創新的角度,使食品飲料加工工藝獲得質的飛躍,使全價全營養植物高纖維食品飲料的創新得以實現,使無渣化清潔生產過程更具經濟價值。該成果為推動食品飲料行業未來10年的產品創新升級奠定了堅實的基礎。
近年來,核桃乳、杏仁露、果蔬汁、五谷雜糧飲料深受人們的喜愛,成為飲料消費市場的熱點。但為了追求飲料的口感,多數植物飲料采用除渣取汁加工方法制造,這不僅使有益人體健康的植物纖維被白白浪費,而且排放富含漿汁的皮渣纖維,即降低了原料利用率、又帶來了環境污染。生產全營養、高纖維植物飲料來滿足市場對健康食品的需求,這是飲料制造企業一致的愿望。
開發植物高纖維飲料遇到的技術瓶頸是:植物皮渣纖維十分粗糙,若不能粉碎到一定細度,則口感很差。然而,吸水后的植物皮渣纖維韌性極強,如同一束在水里浸泡后的棉紗線一樣,采用傳統的砂輪磨、膠體磨、高壓均質機,用捶打撞擊、搓揉碾壓的方法,是無法對其進行有效的粉碎。
打破瓶頸的技術創新,往往植根于生活常識,潮濕的棉紗線很難被拉斷、錘斷或碾斷,但只需剪刀輕輕一剪即可。張裕中教授由此得到靈感,對基于剪切原理的植物纖維濕法粉碎進行了潛心的研究。他在實驗中發現,剪切速率是一個重要參數,它等于剪刀兩刀片的相對速度除以兩刀片之間的間隙,剪切速率越大,剪切粉碎效果就會越好。
模擬剪刀的剪切粉碎原理,運用精準設計與精密制造技術,“江大張”研究團隊在一個靜止的定子上安裝了數百把定刀片,在一個旋轉的轉子上安裝了數十把動刀片;控制定刀片與動刀片之間的間隙在頭發絲粗細的范圍、提高動刀片旋轉速度達到每分鐘8500轉以上;根據各種物料的不同特性,把粗粉碎、細粉碎、超細粉碎進行優化組合,開發出具有高效率、高產能、高耐磨、高穩定的濕法超細粉碎裝備系統。
高精密濕法超細粉碎裝備系統可將大豆、堅果、五谷雜糧、水果蔬菜包括100%皮渣纖維在內的全果物料,粉碎至細度為100-400目生產飲料所需的細膩濃漿,這使得原料利用率得到大幅提高、生產成本得到大幅降低、植物飲品得到大幅增值。具有獨占性發明專利技術的超細粉碎裝備系統,已在包括福建中綠、湖北金龍泉、新疆美益天、南京果果、江蘇美倫等數十家企業集團得到成功的應用,其創新技術獲得了中國商業聯合會科技進步一等獎和中國輕工業聯合會科技進步二等獎。
為助力企業的產品創新,“江大張”研究團隊對產品配方、加工工藝和粉碎裝備進行整體優化,充分利用皮渣纖維超細粉碎后吸水性更強、漿料更濃郁的特性,在不使用任何食品添加劑的情況下,開發出了植物高纖維蛋白飲料、植物高纖維大豆煉乳、植物高纖維果蔬甜羹和植物高纖維五谷雜糧冰淇淋等新生代產品。這些創新產品,不但富含細膩滑爽且有益腸道健康的植物纖維,而且保留了植物皮渣中所含的微量元素,能充分體現植物自然形態所具有的純正香氣,在很大程度上滿足了中高收入人群對純天然、零添加、營養時尚、瘦身苗條的飲食追求,必將成為我國食品飲料創新發展過程中重量級的增長品類。濕法超細粉碎技術重大突破,必將開創我國植物高纖維健康飲品的新紀元。
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