材料与方法
1.1试验材料
麦芽糊精:中粮生化能源有限公司;脱脂奶粉:南京耀士德贸易有限公司;酪蛋白:菲仕兰食品配料(上海)有限公司;白砂糖:广州华糖食品有限公司;植物油:广州亿元贸易有限公司、大豆磷脂:山东蓝鹤生物科技有限公司、纯化水。
1.2仪器与设备
BS200S电子天平(赛多利斯公司)、PAL-1(NFC)便携式数显折射计(广州市爱宕科学仪器有限公司)、T50剪切机(德国IKA)、PandaPlus2000均质机(德国GEAGroup)、GLP-12喷雾干燥机(上海金桥喷雾干燥成套设备厂)。
1.3试验方法
1.3.1工艺流程
麦芽糊精、脱脂奶粉、酪蛋白、白砂糖、纯化水、植物油、大豆磷脂→溶解分散(60°C,3400r·min-1,6min)→均质(30MPa,3次)→喷雾干燥→高蛋白型配方粉。
1.3.2喷雾干燥工艺参数确定
(1)以进风温度为单因素进行考察,在雾化器转速2400r·min-1,乳化液浓度30%条件下,分别按120、140、160、180°C和200°C的进风温度喷雾干燥制粉,获得不同进风温度条件下的出粉率以确定较佳的进风温度。
(2)以雾化器转速为单因素进行考察,在进风温度160°C、乳化液浓度30%的参数下,分别按1600、2000、2400、2800r·min-1和3200r·min-1的雾化器转速喷雾干燥制粉,获得不同雾化器转速条件下的出粉率以确定较佳的雾化器转速。
(3)以乳化液浓度为单因素进行考察,在进风温度160°C、雾化器转速2400r·min-1的条件下,分别配成10.0%、20.0%、30.0%、40.0%和50.0%的乳化液进行喷雾干燥制粉,获得不同乳化液浓度下的出粉率以确定较佳的乳化液浓度。
1.3.3正交试验
在单因素的基础上,对上述3个工艺因素进行正交试验,利用L(933)正交表进行设计,以出粉率为指标,确定最佳出粉率的喷雾干燥工艺条件。
1.4出粉率测定
出粉率=收粉罐中粉的质量/喷雾干燥前乳化液
干物质含量×100%2结果与分析
2.1不同进风温度对出粉率的影响
由图1可知,随着进风温度的提高,出粉率先增大后趋于平缓,略有下降;当进风温度为160°C时,出粉率最大。乳化液与热空气接触,温度低,热量不足以蒸发足够多的水分,粉体含水较高,容易出现粘壁;温度高可以减少粉体黏壁,但过高的温度容易对产品性质和营養成分有损坏。
2.2不同雾化器转速对出粉率的影响
由图2可知,在1600~2400r·min-1的转速范围内,随着雾化器转速的提高,出粉率升高。在2400~3200r·min-1的转速范围内,随着雾化器转速的提高,出粉率下降。雾化器转速直接影响乳化液和热空气的接触时间以及乳化液滴大小等因素,具体可以表现为,当雾化器转速较低时,颗粒粒径较大,水分含量较高,所需干燥的温度或者时间需要延长,容易在干燥塔下部发生黏壁[10]。当雾化器转速较高时,颗粒粒径较小,小粒径的乳化液有助于水分的蒸发,同时较高转速带来液滴的初始离心速度较高,未与热空气充分接触之前就与干燥塔壁接触,容易发生粘壁,且粒径过小不易被旋风分离器收集。
2.3不同乳化液浓度对出粉率的影响
由图3可知,乳化液浓度在10%~30%的范围内,随着乳化液浓度的提高,出粉率升高。在乳化液浓度为30%~50%的范围内,随着乳化液浓度的提高,出粉率下降。乳化液浓度较低时,液滴含水量较高,需要更高的温度才能充分干燥,在未充分干燥前,可能已经黏壁。当乳化液浓度较高时,液滴含水量较低,干燥较充分。
2.4正交试验
根据前期实验确定的工艺条件,选择进风温度、雾化器转速、乳化液浓度作为影响因子,设计L9(33)正交实验如表1所示,根据出粉率结果确定最佳工艺条件,正交设计实验结果见表2。
结果表明,出粉率最高因素水平为A3B1C3,即进风温度180°C,雾化器转速2000r·min-1,乳化液浓度为40%。由极差R可知,试验所设的3个因素对结果的影响顺序为C>B>A,因此较优组合为A3B1C2,由于实验得到的较优组合不在正交表内,故进行追加实验进风温度180°C,雾化器转速2000r·min-1,乳化液浓度为30%,即A3B1C2,出粉率达到81.34%,高于正交表中最高出粉率,故最佳组合为A3B1C2。
3结论
试验主要研究了在一定的喷雾干燥条件下,以麦芽糊精、酪蛋白、植物油为主要原料,大豆磷脂为乳化剂,经过溶解分散均质等工艺后制成乳化液,最后喷雾干燥制成高蛋白型配方粉,试验表明,在进风温度180°C,雾化器转速2000r·min-1,乳化液浓度为30%的条件下进行喷雾干燥,高蛋白型配方粉的出粉率最高可达81.34%。
参考文献:
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