酸奶具有重要的生(shēng)理功能,能夠緩解乳糖不(bú)耐症,抑製腸道菌(jun1)群感染,調整(zhěng)腸道菌群,降低膽固醇,抗衰老等;酸奶經過益生菌發酵,風味獨(dú)特,營養價值高,裏麵含(hán)有大量的益生菌,但是不宜長期保(bǎo)存和(hé)長途運輸,限製了酸奶的普及(jí)。同時酸奶在保(bǎo)存和銷售過程中需要冷藏的(de)條件,一定程度上增加了酸奶的成本。將製備的酸奶經過現代(dài)生(shēng)產技(jì)術製備得到酸奶(nǎi)粉,解決了酸奶遇到的問(wèn)題,延長了貨架期,方便快捷,可以隨(suí)時衝調、複性重新得到酸奶,同時可以用作發酵劑,極大地擴展(zhǎn)了(le)酸奶的應用範圍,降(jiàng)低了成本,提高了酸奶的價值。關於酸奶粉的研究,蘇聯和西(xī)德起步(bù)比較早,上世紀50年代就開始研究(jiū)了酸奶粉的製備工藝,直到(dào)80年代國內有了對酸奶粉的初步研究。國外市(shì)場關於酸奶粉(fěn)已經(jīng)有了廣泛的應用,用酸奶粉製作即食酸奶,酸奶果汁(zhī)粉(fěn)以及糕點等風味物(wù)質;國內市場關於酸奶粉的產品比較少,很多是進(jìn)口的酸奶粉(fěn);近年(nián)來由於酸奶粉特殊的作用,引起了國內一些學者的重(chóng)視。
本文(wén)以酸奶為原料通(tōng)過噴霧器迅速化成微細乳滴,同時不斷向幹燥室內通入(rù)熱空氣,乳滴製品中的水(shuǐ)分會迅速蒸發掉,得到酸奶粉(fěn)。影響酸奶粉質量的因素挺(tǐng)多[5],主要有益生(shēng)菌的種類,耐熱程度(dù),保護劑的(de)種類,以及噴霧幹燥的參數等。本(běn)文主要通過酸奶在噴霧幹燥時固(gù)形物含量、進(jìn)料流量、進風量、出風(fēng)溫度(dù)四(sì)個(gè)因素,^終以酸奶粉中的活菌(jun1)存活率(lǜ)和水分含量為評價指標,來研究(jiū)酸奶粉的^佳製備工藝條件。
1 試驗材料與設備
1.1 試驗材料
酸奶:包頭騎士酸奶
菌種:丹尼斯克
2 試驗方法
2.1 單因(yīn)素試驗
2.1.1 物料固形物含量對(duì)噴霧幹燥效果的(de)影響
固定進風量為40m3/h,進料流量為4mL/min,出風溫度為80℃的條件,將物料(liào)固形物(wù)含量分別設定為30%、35%、40%、45%、50%,分別經過噴霧幹燥技術得到酸奶粉,測定(dìng)酸奶粉中的(de)活菌數存活率和水分含量,確定^佳的固形物含量。
2.1.2 進料流量對噴霧(wù)幹燥(zào)效果的影響
固定進風量為40m3/h,固形物含量為40%,出風溫度為(wéi)80℃的條件,將進料流量分別設定(dìng)為2mL/min、3mL/min、4mL/min、5mL/min、6mL/min,分(fèn)別經過噴霧幹燥技術得到酸(suān)奶粉,測定酸奶粉中的活菌數存活率和水分含量,確定^佳的進料流量。
2.1.3 進風量對噴霧幹燥效果的影響(xiǎng)
固定進料流量為4mL/min,固形物含量為40%,出風(fēng)溫度為(wéi)80℃的(de)條件,將進風量分(fèn)別設定為30m3/h、35m3/h、40m3/h、45m3/h、50m3/h,分別經過噴霧幹燥(zào)技術得到(dào)酸奶粉,測定(dìng)酸奶粉中的活菌數(shù)存活率(lǜ)和水分含量,確定^佳的進風量。
2.1.4 出風溫度對噴霧幹燥效果(guǒ)的影響
固定(dìng)進料流量為(wéi)4mL/min,固形物含量為40%,進風量為40m3/h的條件,將進風溫度分別設定為60℃、70℃、80℃、90℃、100℃,分別經(jīng)過噴霧(wù)幹燥技(jì)術得(dé)到酸奶粉(fěn),測定酸奶粉中(zhōng)的活菌數存活率和水分含量,確定^佳(jiā)的出風溫度。
2.2 噴霧幹(gàn)燥的正交試驗
在單因素的基礎上,考察(chá)固形物含量、進料流量、進風量、出風溫度(dù)四個因素,以酸奶(nǎi)粉中的活菌存活率和水分含量(liàng)為評價指標,研究酸奶(nǎi)粉的^佳製備工藝,因素水平表如表(biǎo)2所示。
3 試驗結果與分析
3.1 單因素試驗
3.1.1 固形物含量對噴霧幹燥效果的影響
隨著物料固形(xíng)物含量的增加(jiā),菌體存活率呈先升高後下降的趨勢,而水分含量呈不斷下降的趨勢。這是因為隨著固形物含量(liàng)的增加,添加的脫脂乳粉的含量增加,其起到(dào)了保(bǎo)護劑的作用,所以得到酸奶粉的活菌數呈現上升的趨勢;隨著固形物含量的進一步升(shēng)高(gāo),活菌數發生(shēng)下降,由於(yú)幹物質濃度的增加,物料的流動性較差,部分物料會堵塞噴(pēn)嘴,霧化效果較(jiào)差。隨著固形物含(hán)量的增加,本身(shēn)物料水分含量降低,再經過噴霧幹燥(zào)的(de)過程,水分蒸發,水分(fèn)含量呈(chéng)不斷下降的趨勢。在固形物含量為40%左右時,得到的菌體的存活率較高,同時水分含量處於較低(dī)的水平。
3.1.2 進(jìn)料流量對噴霧(wù)幹(gàn)燥效果的影響
隨著進料流量的增加,菌體存活率呈現先上升後下降的趨勢,而物料的水分含量呈上升的趨勢。這是因為進料流量較低時,霧滴幹燥完全,得(dé)到物料的水分(fèn)含量較低,同時菌體的存活率較低;隨著進料流(liú)量的(de)增加,霧滴(dī)接觸熱量時(shí)間較短,菌體存活率升高,水分含量增加;當進料流量進一(yī)步增加時,使得霧滴不斷的積蓄(xù)變大且在濕度較大(dà)的空氣介質中,物料的幹燥效果,出現粘壁和結塊現象,此(cǐ)時霧(wù)滴與熱空氣的接觸時間變長,活菌率自然下降,同時在消(xiāo)耗(hào)相同能力的情況下,水分含量進一步增加;在進料流量在4mL/min時,菌體(tǐ)存活(huó)率較高,水分(fèn)含量相對較低。
3.1.3 進風量對噴霧幹燥效果的影響
菌體的存活率(lǜ)呈現先升高後下降的趨勢,水分含量(liàng)呈現先下降後(hòu)上升的趨勢。這是因為進風量太小時,物料(liào)分散粒度較(jiào)小,水分揮發不充分,含水量較大,此時容易出現粘壁和結塊(kuài)現象(xiàng),得到的產品較少,菌體存活率較(jiào)低;隨著進風量增加,粘壁效果較低,得(dé)到的產品較多,菌體存活率上升(shēng),同時產品水分含量降低(dī);當進風量進一步增大,水分含量略有(yǒu)提高,這是由於風(fēng)速過高,粉末(mò)也不能完(wán)全幹燥,碰到幹燥室和旋風器內壁時粘附其上,另外風(fēng)速太(tài)高,一部分粉末隨廢氣排出,致(zhì)使出風口過濾網上有大量粉(fěn)塵,造成產品得率下降,菌體存活率(lǜ)下降;當進風量為40m3/h時,得到產品的菌體存活率較高,水分含量相對較低。 3.1.4
出風溫度對噴霧幹燥效果的影響
隨著出風溫度升高(gāo),菌體存活率和水分含量都呈現不斷先下降的趨勢。這是由於出風溫度升高時,幹燥塔中的幹燥空氣不斷的(de)加(jiā)熱,使得霧滴更容易失去(qù)水分完全形成玻璃化,從而是表麵變硬而排出幹燥塔成為粉料,少數未排除的玻璃體被重新加熱(rè)而產生粘壁和結塊(kuài)現象(xiàng)的,同時物料中的菌體發生損失。但是在水分含量降低的同時,產品(pǐn)中菌體存活率也在不(bú)斷的下降;從圖中可以看出,在出風溫度為80℃時,得(dé)到產(chǎn)品的菌體存活率較高,同(tóng)時水(shuǐ)分含量處於較低的水平。
3.2 噴霧(wù)幹燥的正交試驗結果
得到的正交試驗結果如表3所示,由正交試驗的分析結果可以(yǐ)看出,影響菌體存活率的主次順序依(yī)次為D>A>B>C,即為出風溫(wēn)度>固(gù)形(xíng)物含量>進(jìn)料流量>進風量(liàng),得到的^佳(jiā)組合為A3B1C3D3,即為固形物含量為45%,進料流量為3mL/min,進風量(liàng)為45m3/h,出風(fēng)溫度為(wéi)90℃,經過驗證性試驗,得到此條件下的菌體存活率為79.24%,水分含量為(wéi)4.6%。從(cóng)影響水分含量看樣看出,由於得到產品的水(shuǐ)分含量越(yuè)低越好(hǎo),因此均值越小越好,極差越小越好,看(kàn)樣可以(yǐ)得到^佳組合為A3B1C1D3,即為固(gù)形物含(hán)量為45%,進(jìn)料流量為3mL/min,進風量為35m3/h,出(chū)風溫度為90℃,經過驗(yàn)證試驗得到,菌體的存(cún)活(huó)率為77.96%,水(shuǐ)分含量為4.32%。綜合考慮,得到產品的品質,活菌數越多越好,水分相(xiàng)對較低即(jí)可,得到^佳組合為,固形(xíng)物含量(liàng)為45%,進(jìn)料流量為3mL/min,進風量為(wéi)45m3/h,出風溫度為90℃。
4 結論與討論
噴霧幹燥製備酸奶粉的^佳工藝條件為:固形物含量為45%,進料流量為3mL/min,進風量為45m3/h,出風溫度為90℃,得到此條件下的菌體存活率為79.24%,水分含量為4.6%。
本研究采用的機器(qì)是國產的
噴霧幹燥機,設備操作簡單,作用效果明顯,與國外先進的(de)設備相比,結構性能和加工性能方麵存在一定的差距。由於加工設(shè)備結構性能和加工性(xìng)能的差異性,製備的酸奶粉與進口的酸(suān)奶粉有一定的(de)差異;本試驗屬於小試(shì)試驗階段,中試試驗階段的產品研究和(hé)生產技術路線還需要進一步(bù)的研究。這些需要後續研究人員在提高酸奶粉(fěn)的品質(zhì)和改善噴霧幹燥方麵做進一步的探索。