喷雾干燥对乳粉溶解度影响的研究.pdf

第135期 NO.135 三月 March 2013 46 中国乳业 China Dairy 喷雾干燥对乳粉溶解度影响的研究 文 / 李慕扬 （黑龙江龙丹乳业科技股份有限公司） 摘 要：乳粉的冲调性直接关系着产品的优劣。喷雾干燥对乳粉的冲调性影响很大，因此，本文通过响应面分析，确定了喷雾干燥工 艺参数对乳粉溶解性的影响。试验结果表明：当进口温度为130 ，物料流量为729 mL/h，热风流量为0.48 m3/min时，乳粉的溶解度为21 s。热风流量对乳粉溶解度的影响最大，其次是物料流量，进口温度影响最小。因此，在生产过程中应注意对热风流量的控制。 关键词：喷雾干燥；乳粉；溶解度；热风流量；响应曲面 目前，我国的乳粉种类较多，如 婴儿配方乳粉、中老年配方乳粉、成 人乳粉等。乳粉的溶解度是代表乳粉 质量优劣的重要指标。乳粉溶解度是 指乳粉与一定量的水混合后，能够复 原成为均一的牛乳状态的性能如何的 指标。乳粉溶解度的高低反映乳粉中 蛋白质的变性程度，用水冲调复原 时，产品应呈均一的鲜乳状态，其中 蛋白质和脂肪也都恢复成牛乳原来的 良好分散状态。影响乳粉溶解度的因 素很多，主要是原料乳的质量，乳粉 的制造方法、工艺条件，成品乳粉的 水分含量等13。本文主要探讨了喷雾 干燥条件对乳粉溶解性的影响，旨在 为提高乳粉的溶解性提供理论指导。 1 材料与方法 1.1 材料与设备 原料奶，奶站提供；喷雾干燥 塔SD-1000，日本东京理化公司； GYB60-6S型高压均质机，上海东华 高压均质机厂。 1.2 试验方法 1.2.1 溶解度测定4 取10 g奶粉，加入到盛有100 mL 水的小烧杯中，水温为25 ，用玻璃 棒轻轻搅拌，记录完全溶解所需要的 时间（s）。 1.2.2 喷雾干燥响应面试验设计 本试验根据Box-Behnken中心组 合试验设计原理，在物料浓度70%的 基础上，选择进口温度、热风流量、 物料流量为试验因素，以乳粉溶解度 为响应值，进行四因素三水平响应面 表1 响应面试验设计 编码值进口温度物料流量热风流量 X1 （） X2 （mL/h） X3 （m3/min） -11207000.4 01408000.5 +11609000.6 表2 响应面Box-Behnken试验方案设计及结果 序号X1 X2X3Y 1-1-1023.55 21-1025.32 3-11022.47 411023.40 5-10-122.68 610-124.33 7-10119.69 810121.60 90-1-123.61 1001-122.20 110-1121.00 1201120.64 1300026.00 1400026.00 1500026.16 47 第135期 NO.135 三月 March 2013 中国乳业 China Dairy 表3 回归方程模型的方差分析 SourceSquaresdfSquareValueProb F 线性38.6061994.289576852502.68480.0020 交互作用38.1372766.356211111744.86850.0013 平方项0.58187530.19395833322.729490.0424 纯误差0.01706720.008533333 试验，优化奶粉喷雾干燥工艺条 件。响应面试验设计如表1所示。 2 结果与讨论 2.1 响应面试验方案设计及 结果 采用Design expert v8.0.5b 响应面设计程序软件对试验进行 设计，产生27 个试验。试验结果 如表2所示。 2.2 溶解度Y1的F检验 从表3方差分析结果来看， 回归模型的P值0.002，说明 模型高度显著，模型拟合程度良 好，该模型可以用于预测喷雾干 燥参数对乳粉溶解度的影响。通 过Design-Expert 8.0.5b软件得 到回归模型为： Y1=20.5+0.19X1-0.37X2- 0.41X3-0.19X12-0.26X22-1.15X32 +0.08X1X2+0.025X1X3+0.088X2X3 （R20.9348） 在试验设计范围内，一次项 的偏回归系数的绝对值X3X2 X1，说明热风流量对乳粉溶解度 的影响最大，其次是物料流量， 进口温度影响最小。 2.3 响应面直观分析 响应面直观分析图如图1 所示。对方程进行岭脊分析， 可以得出出粉率最大响应值的 编码坐标为（-0.5，-0.71，- 0.178），即在试验选取的水平范 围内，当进口温度为130 ，物 料流量为729 mL/h，热风流量为 0.48 m3/min，此时乳粉的理论溶 解度最高值为20 s。 2.4 验证试验 在进口温度为130 ，物料 流量为729 mL/h，热风流量为 0.48 m3/min时，进行验证试验， 产品实际溶解度为21 s，试验值 与预测值接近，验证了该模型的 可靠性。 3 结论 3.1 热风流量对乳粉溶解度影响最 大，其次是物料流量，进口温度 影响最小。 3.2 当进口温度为130 ，物料 流量为729 mL/h，热风流量为 0.48 m3/min时，乳粉的溶解度为 21 s。 参考文献 1 Zhou X，Chen S，Yu Z. Effects of spray drying parameters on the processing of a fermentation liquor. Biosystems Engineering，2004，88（2）：193-199. 2 Vinh T，Bhesh R B，Tony H. Optimization of co-current spray drying process for sugar-rich foods. Part II： Optimization of spray drying process based on glass transition concept. Journal of Food Engineering，2005（71）：66- 71. 3 Gong Z，Zhang M，Sun J. Physico- chemical properties of cabbage powder as affected by drying methods. Drying