隨著科技的高速發(fā)展，人們利用物料的效率也大幅上升，甚至可以通過(guò)一些特殊的手段改變物料的特性，從而滿足生產(chǎn)加工的需要，像我們常見(jiàn)的半導(dǎo)體技術(shù)、納米技術(shù)等等都是改變時(shí)代的重大發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)并不是對(duì)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，而僅是在物理特性方面的改變，其本質(zhì)并沒(méi)有變化。

        食品行業(yè)是最基礎(chǔ)的民生行業(yè)，其伴隨著人類(lèi)需求的提高而不斷"進(jìn)化"。人類(lèi)選擇食品是對(duì)食物本質(zhì)的需要，然而很多時(shí)候食物本身的屬性不能滿足現(xiàn)代化的加工需求，這就需要對(duì)其進(jìn)行改性加工。在不改變其本質(zhì)的情況下，物理性的加工技術(shù)在食品行業(yè)就起到了重要的應(yīng)用。

        空化技術(shù)是一項(xiàng)食品物理加工技術(shù)，它利用空泡破裂產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊力來(lái)增強(qiáng)射流的沖蝕效果。在空化過(guò)程中，空化泡潰滅的瞬間會(huì)產(chǎn)生局部極端瞬時(shí)高溫、高壓，并伴有強(qiáng)烈的沖擊波、微射流、湍流、高剪切力，使物料的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而改變產(chǎn)品的加工特性，比如溶解性、乳化性、流變性等?？栈夹g(shù)表現(xiàn)出的作用除了空化機(jī)制外，還有熱機(jī)制和機(jī)械機(jī)制。目前常見(jiàn)的應(yīng)用形式主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是超聲波技術(shù)，一類(lèi)是水力空化技術(shù)。

        01、超聲波空化技術(shù)

        超聲波是頻率大于20kHZ的聲波,它在介質(zhì)中形成介質(zhì)粒子的機(jī)械振動(dòng),從而引起聲波與介質(zhì)的相互作用，當(dāng)液體分子間距超過(guò)液體作用的臨界分子間距時(shí)形成空穴,而空穴又會(huì)在聲波作用下持續(xù)振蕩)或崩潰,在瞬態(tài)空化泡絕熱收縮至崩潰時(shí),空化泡周?chē)臉O小空間可產(chǎn)生高溫、高壓,并伴隨強(qiáng)烈的沖擊波,從而產(chǎn)生特殊的物理化學(xué)效應(yīng)。

        02、水力空化技術(shù)

        水力空化是指在流體經(jīng)過(guò)節(jié)流元件（如孔板、文丘里管等）時(shí)，由于元件對(duì)流體的阻礙作用，流體流速變大，壓力減小。當(dāng)流體壓力減小至飽和蒸汽壓甚至負(fù)壓時(shí)，因流體內(nèi)部本身存在不可溶解的微小氣核，導(dǎo)致流體汽化并產(chǎn)生大量空化泡，隨著液體周?chē)鷫毫Φ难杆倩謴?fù)，空化泡瞬間潰滅，從而使相關(guān)物料的特性發(fā)生改變。通過(guò)多次空化泡的生成與潰滅操作，可以使物料達(dá)到預(yù)期的效果。水力空化技術(shù)在表現(xiàn)上與超聲波作用類(lèi)似，其強(qiáng)度要低于超聲波反應(yīng)，但空化率和能量效率要高于超聲波。

        03、優(yōu)化膳食纖維

        膳食纖維是當(dāng)下公認(rèn)的一類(lèi)健康食品原料，其具有吸水膨脹增加飽腹感，促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，增殖腸道益生菌等多種功能。在主打健康的飲食時(shí)代，膳食纖維被越來(lái)越多的應(yīng)用到食品中。然而，由于自然界中存在的膳食纖維多是一種食品加工的"下腳料"，并且以不溶性的膳食纖維居多，其在食品中容易造成感官特性的下降，阻礙了膳食纖維的應(yīng)用，所以提高膳食纖維的特性對(duì)于整個(gè)行業(yè)大有裨益。

        膳食纖維常用的加工方法有螺桿擠壓、超微粉碎以及酶法處理等，空化技術(shù)則是近幾年才發(fā)展起來(lái)的加工方式，通過(guò)空化加工的膳食纖維具有加工程度深、可控性高等特點(diǎn)。通過(guò)空化技術(shù)的加工，膳食纖維的粒度顯著降低，吸水性、吸油性、膨脹性等都有提升，隨著空化處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先增后減的效果。最重要的是，通過(guò)空化處理的膳食纖維向無(wú)定型結(jié)構(gòu)和可溶性轉(zhuǎn)化的比例增加，有助于提高膳食纖維在食品中的加工特性。

        04、優(yōu)化淀粉

        淀粉是食品加工中常用的原輔料之一，除了作為能量供給的材料外，還具有增稠、改善質(zhì)構(gòu)的作用，還可以利用淀粉的糊化、老化特性加工成特殊的食品。受制于淀粉顆粒自身理化特性的限制，很多時(shí)候單獨(dú)使用淀粉并不能達(dá)到理想的效果，需要食品添加劑的配合。然而在清潔標(biāo)簽的大環(huán)境下，對(duì)淀粉自身特性的優(yōu)化是滿足時(shí)代要求的重要途徑。

        空化技術(shù)能夠破壞淀粉顆粒表面，使其表面暴露更多基團(tuán)，在與其他成分混合使用時(shí)，能起到很好的保水性及潤(rùn)脹性，增加產(chǎn)品的口感。其不僅有助于降低其他食品添加劑如膠體、變性淀粉的使用，還能降低蛋白類(lèi)產(chǎn)品的添加量，有助于成本的控制和品質(zhì)的改善。

        05、優(yōu)化大豆蛋白

        大豆蛋白是食品中常用的一類(lèi)物質(zhì)，雖然其是一種輔料，但更多的承擔(dān)的是改良的作用，是一種特殊的"添加劑"。大豆蛋白的優(yōu)勢(shì)在于親水、親油的兩親性，在食品體系中能起到很好的乳化效果。同時(shí)，大豆蛋白是產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)的骨架成分，對(duì)于產(chǎn)品的感官特性影響很大。大豆蛋白的使用效果與其用量是呈線性相關(guān)性，但成本也限制了用量的增加，因此優(yōu)化大豆蛋白的特性是大豆蛋白改良的重要方向。

        蛋白質(zhì)的溶解性和功能性質(zhì)與其構(gòu)象密切相關(guān)，而蛋白質(zhì)的構(gòu)象是通過(guò)離子鍵、氫鍵、二硫鍵、疏水相互作用等分子間作用力來(lái)維持的?？栈饔媚苁沟鞍踪|(zhì)的構(gòu)象發(fā)生變化、大的聚集體解聚、分子結(jié)構(gòu)部分展開(kāi)、表面疏水性增加，進(jìn)而使部分功能性質(zhì)得到改善，尤其是溶解性、乳化性、起泡性等方面的提升明顯。

        超聲波空化與水力空化的效果是一致的，只是應(yīng)用場(chǎng)景有差異。在應(yīng)用上，超聲波空化的應(yīng)用范圍更廣，而水力空化僅適用于"液體性"物料?？栈夹g(shù)在近幾年得到長(zhǎng)足發(fā)展，光空化、粒子空化等眾多新穎的方式正在轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力，將來(lái)有望成為食品行業(yè)重要的加工方式之一。

        關(guān)鍵詞：空化技術(shù)、超聲波空化、水力空化  

        文/Huer

        作者簡(jiǎn)介：

        Huer，從事熟肉制品產(chǎn)品研發(fā)10年，糕點(diǎn)生產(chǎn)線產(chǎn)品開(kāi)發(fā)3年。