噴霧幹燥技術在固體飲料中的研究現狀

噴霧幹燥技術具有蒸發麵積大、幹燥速度快、物料溫度低、易於(yu) 連續化生產(chan) 等特點, 在食品幹燥中顯示出很強的性。綜述了噴霧幹燥技術及其主要工藝參數, 噴霧幹燥技術在固體(ti) 飲料中的應用, 為(wei) 進一步探討其在固體(ti) 飲料中的研究提供一些參考。噴霧幹燥技術在固體(ti) 飲料中的研究現狀
噴霧幹燥技術的研究始於(yu) 19 世紀初期, 在世界上已有一百多年的曆史。早在1865 年, La Mo nt 提出了用噴霧幹燥方法來處理蛋品, 這種由液態經霧化和幹燥在短時間內(nei) 直接變成固體(ti) 粉末的過程,在20 世紀取得了長足的進展。而噴霧幹燥技術在我國起步較晚, Z早是在20 世紀50 年代從(cong) 前蘇聯引進噴霧幹燥機用於(yu) 染料的噴霧幹燥[ 1
本文闡述了噴霧幹燥技術的特點及在固體(ti) 飲料中的應用, 探討了噴霧幹燥加工技術參數的確定, 為(wei) 進一步探討其在固體(ti) 飲料中的研究提供一些參考。
1 噴霧幹燥技術及主要工藝參數
1. 1 噴霧幹燥技術
噴霧幹燥是以單一工序將溶液、乳濁液、懸浮液和漿狀物料加工成粉狀、顆粒狀、空心球或團粒狀幹燥產(chan) 品的一種幹燥方法[ 8] , 主要是利用霧化器將料液分散成細小的霧滴, 並在熱幹燥介質中迅速蒸發溶劑形成幹粉產(chan) 品的過程。一般噴霧幹燥階段為(wei) 料液霧化!霧群與(yu) 熱幹燥介質接觸混合!霧滴的蒸發幹燥! 幹燥產(chan) 品與(yu) 幹燥介質分離。料液的形式可以是溶液、懸浮液、乳濁液等經泵可以輸送的液體(ti) 形式, 幹燥所得產(chan) 品可以是粉狀、顆粒狀或經過團聚的[ 9 ] 。與(yu) 傳(chuan) 統的幹燥方法相比, 噴霧幹燥技術有很多優(you) 點, 其幹燥速度快, 時間短( 3~ 10 s) , 適合於(yu) 熱敏性物料的幹燥; 幹燥過程瞬間完成, 可由液體(ti) 直接得到幹燥產(chan) 品, 避免了幹燥過程中造成粉塵飛揚; 無需蒸發、結晶、固液機械分離等操作; 產(chan) 品具有良好的分散性和溶解性, 能大地保留原料本身的色、香、味和營養(yang) 成分; 生產(chan) 過程簡單, 操作控製方便。但噴霧幹燥方法也有一些不易克服的缺點, 如動力消耗大、傳(chuan) 熱係數低導致熱效率低; 幹燥器的體(ti) 積大、操作彈性小, 易發生粘壁現象等[ 10
1. 2 噴霧幹燥技術主要工藝參數
在噴霧幹燥時, 主要的影響因素有噴霧幹燥前物料的均質程度、幹燥時的進出口溫度、進料泵的壓力等。其他還有一些影響因素, 如噴霧時, 物料糖酸比、料液溫度、進料流量都會(hui) 對產(chan) 品的得率、溶解性等有yi定的影響。物料糖酸比會(hui) 對產(chan) 品口感和風味有大影響, 且如糖、酸、果膠等的軟化點低於(yu) 幹燥溫度, 就會(hui) 造成嚴(yan) 重的粘壁現象, 需添加一些包埋劑進行包埋, 如麥芽糊精、
1. 2. 1 噴霧幹燥前的均質參數均質是將物料的料液在擠壓, 強衝(chong) 擊與(yu) 失壓膨脹的三重作用下使物料細化, 從(cong) 而使物料能更均勻的相互混合[ 12] 。在噴霧幹燥前, 將物料進行均質, 對其在噴霧瞬間幹燥形成均勻一致的細粉有很大的影響。那麽(me) , 適當的均質溫度、均質時間和壓力都是相當重要的。一般物料是在50~ 60 ∀ 均質20min 即可, 溫度過高、時間過長可能會(hui) 對均質設備造成損害, 溫度過低、時間過短則均質效果不好。對於(yu) 均質設備而言, 在yi定的均質溫度、均質壓力下, 均質到yi定程度脂肪球顆粒直徑便不再顯著下降, 乳化效果提高不多, 同時, 均質時間過長又不利於(yu) 提高生產(chan) 效率。當均質壓力在yi定範圍時, 均質液的穩定性隨均質壓力的增大而顯著提高。但當均質壓力達到yi定值後, 均質液的穩定性隨均質壓力的增大變化就不明顯[ 13] 。蔣長興(xing) 等[ 14] 在噴霧幹燥法製備南瓜粉的工藝參數研究中, 經過優(you) 化後所選用的均質壓力為(wei) 25MPa 時, 效果Z好。張雁等[ 15] 在保健型苦瓜固體(ti) 飲料的研製中所采用的均質壓力為(wei) 40MPa。所以, 要根據不同物料, 選擇適當的均質壓力, 一般壓力控製在25~ 50MPa。
1. 2. 2 噴霧幹燥時的進出風溫度幹燥空氣的進口溫度無疑影響到生產(chan) 的能量利用率, 同時這一因素還影響著產(chan) 品的質量。盡管噴霧幹燥法是一種適宜於(yu) 熱敏性物料的幹燥方法, 但對許多熱敏性物料而言, 溫度仍然是重視的因素[ 16] 。而且, 不同的物料進行噴霧幹燥時, 所需的進出風溫度有所不同。陳清香等[ 16] 在番木瓜噴霧幹燥工藝研究中所得噴霧幹燥優(you) 選進風溫度為(wei) 160 ∀ ; 張雁等[ 15] 在保健型苦瓜固體(ti) 飲料的研製中所采用的進風溫度為(wei) 190~ 200 ∀ , 排風溫度為(wei) 95~ 98 ∀ ; 王靜等[ 17] 在棗粉噴霧幹燥工藝研究中所采用的進風溫度為(wei) 135 ∀ , 出風溫度為(wei) 80 ∀ 。若進風溫度過高, 物料可能會(hui) 出現焦化現象, 若進風溫度過低, 則可能達不到幹燥的效果。所以, 選擇適宜的進風溫度才能達到較好的噴霧效果。根據不同物料, 一般進風溫度控製在140~ 200 ∀ [ 9] , 而出風溫度雖不需要設定, 但一般出風溫度應控製在60~ 90 ∀ 。1. 2. 3 進料泵壓力參數料泵壓力的大小對噴霧幹燥效果有很大影響。當氣源壓力增大時, 物料的噴出速度提高, 壓縮空氣量增加, 使物化液滴粒徑減少, 比表麵積增加, 微粒與(yu) 熱空氣接觸後, 水分迅速蒸發, 致使跑粉現象嚴(yan) 重, 產(chan) 品得率降低, 產(chan) 品的顆粒度、流動性等外觀質量受到較大影響。但當氣流壓力減小時, 霧化液滴粒徑增大, 比表麵積減小, 幹燥速度減慢, 容易造成潮粉或粘壁現象, 也影響產(chan) 品質量。因此, 選擇合適的進料泵壓力。一般壓力應控製在0. 12~ 0. 21MPa[ 13] 。
2 噴霧幹燥技術在固體(ti) 飲料中的應用固體(ti) 飲料是指以糖( 或不加糖) 、果汁( 或不加果
汁) 、植物抽提物及其他配料為(wei) 原料, 加工製成粉末狀、顆粒狀或塊狀的經衝(chong) 溶後飲用的製品。固體(ti) 飲料也是指水分含量在3% 以下, 具有yi定形狀, 須經衝(chong) 溶後才可飲用的顆粒狀、鱗片狀或粉末狀的飲料[ 1 9] 。固體(ti) 飲料的生產(chan) 可以采用噴霧幹燥法、真空幹燥法、微波幹燥以及烘箱幹燥等, 但噴霧幹燥因其*的優(you) 點, 使得在固體(ti) 飲料的加工中占據著重要的地位, 尤其是在粉末狀固體(ti) 飲料的生產(chan) 中。
2. 1噴霧幹燥技術在速溶茶飲料中的應用
庫爾班江等[ 20] 采用正交試驗的方法, 優(you) 化了菊花速溶茶噴霧幹燥工藝, 確定的Z佳工藝為(wei) 進口溫度為(wei) 200 ∀ , 噴霧壓力為(wei) 180kPa, 料液相對密度為(wei) 1. 05。周天山等[ 21] 在去苦味冷溶型速溶綠茶的加工工藝中采用噴霧幹燥參數為(wei) : 進口溫度135 ∀ , 出口溫度75 ∀ , 進樣速度為(wei) 10mL/ min。談鴻斌等[ 22]在速溶茶粉的生產(chan) 中指出, 進風溫度為(wei) 250 ∀ , 使用壓力噴嘴, 操作壓力為(wei) 2. 5~ 3. 0MPa 時就可以得到串珠狀顆粒。周建華[ 23] 在桑椹速溶茶的研製中所采用的噴霧條件是: 進料液溫度45~ 50 ∀ , 進風溫度為(wei) 200~ 220 ∀ , 排風溫度為(wei) 80~ 90 ∀ , 幹燥室溫度保持85~ 95 ∀ , 轉速為(wei) 800~ 1 500 r/ min。
2. 2 噴霧幹燥技術在果蔬粉生產(chan) 中的應用
李共國[ 24] 以芋頭為(wei) 原料, 經燙漂、打漿、均質和噴霧幹燥工藝生產(chan) 芋頭粉, 其噴霧幹燥工藝為(wei) 進風溫度為(wei) 140~ 180 ∀ , 出風溫度為(wei) 80~ 100 ∀ , 霧化轉速為(wei) 15 000~ 30 000 r/ min。劉文慧等[ 25] 以南瓜為(wei) 原料, 經軟化、打漿、調配、均質和噴霧幹燥工藝生產(chan) 南瓜粉, 其噴霧幹燥工藝條件為(wei) 進口溫度135 ∀ 、出口溫度75 ∀ 、進風量0. 9m3 / min、進料溫度60 ∀ 。黃卉等[ 26] 以荔枝汁為(wei) 原料, 麥芽糊精、蔗糖、羧甲基纖維素鈉( CMC) 、
幹燥技術生產(chan) 野木瓜速溶固體(ti) 飲料, 得出Z佳的噴霧參數為(wei) 進風溫度173 ∀ , 出風溫度為(wei) 73 ∀ 。王澤南等[ 28] 在草莓粉噴霧幹燥工藝參數及助幹劑配料的研究中得出: 進風溫度200 ∀ 、入料流量60mL/ min、噴頭轉速25 000 r/ min 時噴霧幹燥的效果較好。
3 展望
噴霧幹燥技術在固體(ti) 飲料的生產(chan) 加工中的應用越來越廣泛, 又因其本身的優(you) 點, 既克服了物料不易貯藏的缺點, 又保留了物料的營養(yang) 價(jia) 值, 為(wei) 人們(men) 的健康提供了更好的保障。而且, 隨著人們(men) 生活水平的提高和生活節奏的加快, 人們(men) 對食品的色、香、味要求越來越高, 對方便、營養(yang) 的食品需求量越來越大[ 29] 。高質量的固體(ti) 飲料具有易保存、食用方便、可調性強及營養(yang) 豐(feng) 富等特點, 滿足了人們(men) 的需求。噴霧幹燥時, 霧滴表麵溫度不高, 因此對食品的風味、所含的維生素等能繼續保存, 對熱敏性食品尤為(wei) 適宜。幹燥為(wei) 粉末狀產(chan) 品後, 易於(yu) 貯藏和運輸, 且使用方便