噴霧(wu)幹燥技術(shu)在固(gu)體(ti)飲料(liao)中(zhong)的(de)研(yan)究(jiu)現狀(zhuang)

噴霧(wu)幹燥技術(shu)具(ju)有(you)蒸發面(mian)積(ji)大、幹(gan)燥(zao)速(su)度快(kuai)、物料(liao)溫(wen)度低、易(yi)於連(lian)續化(hua)生(sheng)產(chan)等特(te)點, 在食(shi)品(pin)幹燥中(zhong)顯(xian)示(shi)出很(hen)強(qiang)的(de)性(xing)。綜(zong)述(shu)了(le)噴霧(wu)幹燥技術(shu)及其(qi)主(zhu)要工(gong)藝(yi)參數, 噴霧(wu)幹燥技術(shu)在固(gu)體(ti)飲料(liao)中(zhong)的(de)應用, 為進(jin)壹步(bu)探討(tao)其(qi)在固(gu)體(ti)飲料(liao)中(zhong)的(de)研(yan)究(jiu)提供(gong)壹些(xie)參(can)考。噴霧(wu)幹燥技術(shu)在固(gu)體(ti)飲料(liao)中(zhong)的(de)研(yan)究(jiu)現狀(zhuang)
噴霧(wu)幹燥技術(shu)的(de)研(yan)究(jiu)始於19 世(shi)紀初(chu)期(qi), 在世(shi)界上已有(you)壹百多(duo)年(nian)的(de)歷史(shi)。早在1865 年(nian), La Mo nt 提出了(le)用(yong)噴霧(wu)幹燥方(fang)法來(lai)處理蛋品(pin), 這種由(you)液(ye)態(tai)經(jing)霧(wu)化和幹(gan)燥在短(duan)時(shi)間內(nei)直接(jie)變(bian)成(cheng)固(gu)體(ti)粉(fen)末的(de)過程(cheng),在20 世(shi)紀取(qu)得了(le)長足的(de)進(jin)展。而噴霧(wu)幹燥技術(shu)在我(wo)國(guo)起步(bu)較(jiao)晚, Z早是在20 世(shi)紀50 年(nian)代(dai)從(cong)前(qian)蘇(su)聯(lian)引(yin)進(jin)噴霧(wu)幹燥機用於染(ran)料(liao)的(de)噴霧(wu)幹燥[ 1
本文(wen)闡(chan)述了(le)噴霧(wu)幹燥技術(shu)的(de)特點及在固(gu)體(ti)飲料(liao)中(zhong)的(de)應用, 探討(tao)了噴霧(wu)幹燥加(jia)工(gong)技術(shu)參(can)數的(de)確定, 為進(jin)壹步(bu)探討(tao)其(qi)在固(gu)體(ti)飲料(liao)中(zhong)的(de)研(yan)究(jiu)提供(gong)壹些(xie)參(can)考。
1 噴霧(wu)幹燥技術(shu)及主(zhu)要工(gong)藝(yi)參數
1. 1 噴霧(wu)幹燥技術(shu)
噴霧(wu)幹燥是以(yi)單(dan)壹工(gong)序(xu)將溶(rong)液(ye)、乳(ru)濁液(ye)、懸浮液(ye)和漿(jiang)狀(zhuang)物(wu)料(liao)加(jia)工(gong)成(cheng)粉(fen)狀(zhuang)、顆粒(li)狀(zhuang)、空(kong)心球(qiu)或(huo)團粒(li)狀(zhuang)幹(gan)燥產(chan)品(pin)的(de)壹種幹(gan)燥方(fang)法(fa)[ 8] , 主(zhu)要是利(li)用(yong)霧(wu)化器將(jiang)料(liao)液(ye)分(fen)散成(cheng)細(xi)小(xiao)的(de)霧(wu)滴, 並在熱幹(gan)燥(zao)介(jie)質(zhi)中(zhong)迅速(su)蒸(zheng)發(fa)溶(rong)劑形成(cheng)幹粉(fen)產(chan)品(pin)的(de)過程(cheng)。壹般(ban)噴霧(wu)幹燥階(jie)段為料(liao)液(ye)霧(wu)化!霧(wu)群與(yu)熱幹(gan)燥(zao)介(jie)質(zhi)接觸混合(he)!霧(wu)滴的(de)蒸發(fa)幹燥! 幹燥產(chan)品(pin)與(yu)幹燥(zao)介質分(fen)離(li)。料(liao)液(ye)的(de)形式可(ke)以(yi)是溶液(ye)、懸浮液(ye)、乳(ru)濁液(ye)等經(jing)泵可(ke)以(yi)輸(shu)送(song)的(de)液(ye)體(ti)形式, 幹燥(zao)所(suo)得產(chan)品(pin)可(ke)以(yi)是粉(fen)狀(zhuang)、顆粒(li)狀(zhuang)或(huo)經(jing)過(guo)團聚的(de)[ 9 ] 。與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)幹燥(zao)方法相(xiang)比, 噴霧(wu)幹燥技術(shu)有(you)很多優(you)點, 其(qi)幹燥(zao)速(su)度快(kuai), 時間短(duan)( 3~ 10 s) , 適(shi)合(he)於熱敏(min)性(xing)物(wu)料(liao)的(de)幹燥(zao); 幹燥過程(cheng)瞬(shun)間完(wan)成(cheng), 可(ke)由(you)液(ye)體(ti)直接(jie)得到(dao)幹燥(zao)產(chan)品(pin), 避(bi)免了(le)幹燥(zao)過(guo)程(cheng)中(zhong)造成(cheng)粉(fen)塵飛(fei)揚; 無(wu)需(xu)蒸發、結晶、固(gu)液(ye)機械(xie)分(fen)離(li)等操(cao)作; 產(chan)品(pin)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)分(fen)散性(xing)和(he)溶(rong)解(jie)性(xing), 能(neng)大(da)地(di)保留原(yuan)料(liao)本身(shen)的(de)色(se)、香(xiang)、味(wei)和營(ying)養(yang)成(cheng)分(fen); 生產(chan)過(guo)程(cheng)簡(jian)單(dan), 操(cao)作控制方便。但噴霧(wu)幹燥方(fang)法也有(you)壹些(xie)不(bu)易(yi)克(ke)服的(de)缺點, 如動力消(xiao)耗(hao)大、傳(chuan)熱系數低導(dao)致熱效率(lv)低; 幹(gan)燥(zao)器的(de)體(ti)積(ji)大、操(cao)作彈性(xing)小(xiao), 易(yi)發(fa)生粘(zhan)壁現象等[ 10
1. 2 噴霧(wu)幹燥技術(shu)主(zhu)要工(gong)藝(yi)參數
在噴霧(wu)幹燥時(shi), 主(zhu)要的(de)影(ying)響(xiang)因(yin)素有(you)噴霧(wu)幹燥前(qian)物料(liao)的(de)均(jun)質程(cheng)度、幹(gan)燥(zao)時的(de)進(jin)出口(kou)溫(wen)度、進(jin)料(liao)泵的(de)壓力(li)等。其(qi)他(ta)還(hai)有(you)壹些(xie)影(ying)響(xiang)因(yin)素, 如(ru)噴霧(wu)時, 物料(liao)糖(tang)酸(suan)比(bi)、料(liao)液(ye)溫(wen)度、進(jin)料(liao)流(liu)量(liang)都會對產(chan)品(pin)的(de)得率(lv)、溶(rong)解(jie)性(xing)等有(you)yi定的(de)影(ying)響(xiang)。物(wu)料(liao)糖(tang)酸(suan)比(bi)會對產(chan)品(pin)口(kou)感(gan)和風味(wei)有(you)大影(ying)響(xiang), 且(qie)如糖(tang)、酸(suan)、果(guo)膠等的(de)軟化(hua)點低於幹燥溫(wen)度, 就(jiu)會造(zao)成(cheng)嚴重(zhong)的(de)粘(zhan)壁現象, 需(xu)添加壹些(xie)包(bao)埋劑進(jin)行包(bao)埋(mai), 如(ru)麥(mai)芽(ya)糊(hu)精、
1. 2. 1 噴霧(wu)幹燥前(qian)的(de)均(jun)質參(can)數均(jun)質是將物(wu)料(liao)的(de)料(liao)液(ye)在擠壓, 強(qiang)沖擊(ji)與(yu)失壓膨(peng)脹的(de)三重作(zuo)用下使(shi)物(wu)料(liao)細(xi)化(hua), 從而使(shi)物料(liao)能(neng)更(geng)均(jun)勻的(de)相(xiang)互(hu)混合(he)[ 12] 。在噴霧(wu)幹燥前(qian), 將物(wu)料(liao)進(jin)行均(jun)質, 對其(qi)在噴霧(wu)瞬間幹(gan)燥(zao)形成(cheng)均(jun)勻壹致的(de)細(xi)粉(fen)有(you)很大的(de)影(ying)響(xiang)。那(na)麽, 適當(dang)的(de)均(jun)質溫(wen)度、均(jun)質時(shi)間和(he)壓(ya)力都(dou)是相(xiang)當重(zhong)要的(de)。壹般(ban)物(wu)料(liao)是在50~ 60 ∀ 均(jun)質20min 即可(ke), 溫(wen)度過(guo)高(gao)、時間過(guo)長可(ke)能(neng)會對均(jun)質設(she)備造成(cheng)損害(hai), 溫(wen)度過(guo)低、時(shi)間過(guo)短(duan)則(ze)均(jun)質效果(guo)不好。對於均(jun)質設(she)備而言(yan), 在yi定的(de)均(jun)質溫(wen)度、均(jun)質壓(ya)力下, 均(jun)質到(dao)yi定程(cheng)度脂(zhi)肪球(qiu)顆粒(li)直(zhi)徑(jing)便不再(zai)顯(xian)著下降(jiang), 乳(ru)化效果(guo)提高不(bu)多(duo), 同時, 均(jun)質時(shi)間過(guo)長又不利(li)於提高生產(chan)效率(lv)。當(dang)均(jun)質壓(ya)力在yi定範(fan)圍(wei)時, 均(jun)質液(ye)的(de)穩定性(xing)隨(sui)均(jun)質壓(ya)力的(de)增大(da)而顯(xian)著提高。但(dan)當(dang)均(jun)質壓(ya)力達(da)到(dao)yi定值後(hou), 均(jun)質液(ye)的(de)穩定性(xing)隨(sui)均(jun)質壓(ya)力的(de)增大(da)變化就不明顯(xian)[ 13] 。蔣(jiang)長興等[ 14] 在噴霧(wu)幹燥法(fa)制備南瓜(gua)粉(fen)的(de)工(gong)藝(yi)參數研(yan)究(jiu)中(zhong), 經(jing)過(guo)優(you)化(hua)後(hou)所(suo)選(xuan)用的(de)均(jun)質壓(ya)力為25MPa 時(shi), 效果(guo)Z好。張雁(yan)等[ 15] 在保健型苦瓜(gua)固(gu)體(ti)飲料(liao)的(de)研(yan)制中(zhong)所采用(yong)的(de)均(jun)質壓(ya)力為40MPa。所(suo)以(yi), 要根據不(bu)同物料(liao), 選(xuan)擇(ze)適(shi)當的(de)均(jun)質壓(ya)力, 壹般(ban)壓(ya)力控制在25~ 50MPa。
1. 2. 2 噴霧(wu)幹燥時(shi)的(de)進(jin)出風(feng)溫(wen)度幹(gan)燥(zao)空(kong)氣的(de)進(jin)口溫(wen)度無(wu)疑影(ying)響(xiang)到(dao)生產(chan)的(de)能量(liang)利(li)用(yong)率(lv), 同時這壹因(yin)素還(hai)影(ying)響(xiang)著產(chan)品(pin)的(de)質量(liang)。盡管噴霧(wu)幹燥法(fa)是壹種適(shi)宜於熱敏(min)性(xing)物(wu)料(liao)的(de)幹燥(zao)方法, 但對許(xu)多熱敏(min)性(xing)物(wu)料(liao)而言(yan), 溫(wen)度仍然是重視(shi)的(de)因素[ 16] 。而且(qie), 不同的(de)物料(liao)進(jin)行噴霧(wu)幹燥時(shi), 所需(xu)的(de)進(jin)出風(feng)溫(wen)度有(you)所不同。陳清(qing)香(xiang)等[ 16] 在番(fan)木(mu)瓜(gua)噴霧(wu)幹燥工(gong)藝(yi)研(yan)究(jiu)中(zhong)所得噴霧(wu)幹燥優(you)選(xuan)進(jin)風溫(wen)度為160 ∀ ; 張(zhang)雁(yan)等[ 15] 在保健型苦瓜(gua)固(gu)體(ti)飲料(liao)的(de)研(yan)制中(zhong)所采用(yong)的(de)進(jin)風溫(wen)度為190~ 200 ∀ , 排(pai)風溫(wen)度為95~ 98 ∀ ; 王靜(jing)等[ 17] 在棗(zao)粉(fen)噴霧(wu)幹燥工(gong)藝(yi)研(yan)究(jiu)中(zhong)所采用(yong)的(de)進(jin)風溫(wen)度為135 ∀ , 出風(feng)溫(wen)度為80 ∀ 。若(ruo)進(jin)風溫(wen)度過(guo)高(gao), 物料(liao)可(ke)能(neng)會出現焦化(hua)現象, 若(ruo)進(jin)風溫(wen)度過(guo)低, 則(ze)可(ke)能(neng)達(da)不(bu)到(dao)幹燥(zao)的(de)效果(guo)。所以(yi), 選(xuan)擇(ze)適(shi)宜的(de)進(jin)風溫(wen)度才(cai)能(neng)達(da)到(dao)較(jiao)好的(de)噴霧(wu)效果(guo)。根據不(bu)同物料(liao), 壹般(ban)進(jin)風溫(wen)度控制在140~ 200 ∀ [ 9] , 而出風(feng)溫(wen)度雖(sui)不(bu)需(xu)要設定, 但壹般(ban)出風(feng)溫(wen)度應控制在60~ 90 ∀ 。1. 2. 3 進(jin)料(liao)泵壓力(li)參(can)數料(liao)泵壓力(li)的(de)大小(xiao)對噴霧(wu)幹燥效果(guo)有(you)很大影(ying)響(xiang)。當(dang)氣源(yuan)壓力(li)增大(da)時, 物(wu)料(liao)的(de)噴出速(su)度提(ti)高(gao), 壓縮(suo)空(kong)氣量增(zeng)加, 使(shi)物化液(ye)滴粒(li)徑(jing)減少(shao), 比表面(mian)積(ji)增加(jia), 微(wei)粒(li)與(yu)熱空(kong)氣接觸(chu)後, 水(shui)分(fen)迅速(su)蒸(zheng)發(fa), 致使(shi)跑(pao)粉(fen)現象嚴(yan)重(zhong), 產(chan)品(pin)得率(lv)降(jiang)低, 產(chan)品(pin)的(de)顆粒(li)度、流(liu)動(dong)性(xing)等外(wai)觀(guan)質量受(shou)到(dao)較(jiao)大影(ying)響(xiang)。但(dan)當氣流(liu)壓(ya)力減小(xiao)時(shi), 霧(wu)化液(ye)滴粒(li)徑(jing)增(zeng)大, 比表(biao)面(mian)積(ji)減小(xiao), 幹(gan)燥(zao)速(su)度減慢(man), 容(rong)易(yi)造(zao)成(cheng)潮粉(fen)或(huo)粘(zhan)壁現象, 也影(ying)響(xiang)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)。因此, 選(xuan)擇(ze)合(he)適的(de)進(jin)料(liao)泵壓力(li)。壹般(ban)壓(ya)力應控制在0. 12~ 0. 21MPa[ 13] 。
2 噴霧(wu)幹燥技術(shu)在固(gu)體(ti)飲料(liao)中(zhong)的(de)應用固(gu)體(ti)飲料(liao)是指(zhi)以(yi)糖(tang)( 或(huo)不(bu)加(jia)糖(tang)) 、果(guo)汁( 或(huo)不(bu)加(jia)果(guo)
汁(zhi)) 、植物抽提物及其(qi)他(ta)配(pei)料(liao)為原(yuan)料(liao), 加(jia)工(gong)制成(cheng)粉(fen)末狀(zhuang)、顆粒(li)狀(zhuang)或(huo)塊(kuai)狀(zhuang)的(de)經(jing)沖溶(rong)後(hou)飲(yin)用的(de)制品。固(gu)體(ti)飲料(liao)也是指(zhi)水(shui)分(fen)含量在3% 以(yi)下, 具(ju)有(you)yi定形狀(zhuang), 須(xu)經(jing)沖溶(rong)後(hou)才(cai)可(ke)飲(yin)用(yong)的(de)顆粒(li)狀(zhuang)、鱗(lin)片狀(zhuang)或(huo)粉(fen)末狀(zhuang)的(de)飲料(liao)[ 1 9] 。固(gu)體(ti)飲料(liao)的(de)生產(chan)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)噴霧(wu)幹燥法(fa)、真空(kong)幹(gan)燥法、微波(bo)幹(gan)燥(zao)以(yi)及烘箱(xiang)幹(gan)燥(zao)等, 但(dan)噴霧(wu)幹燥因(yin)其(qi)*的(de)優(you)點, 使得在固(gu)體(ti)飲料(liao)的(de)加工(gong)中(zhong)占據著重(zhong)要的(de)地位(wei), 尤其(qi)是在粉(fen)末狀(zhuang)固(gu)體(ti)飲料(liao)的(de)生產(chan)中(zhong)。
2. 1噴霧(wu)幹燥技術(shu)在速(su)溶(rong)茶(cha)飲料(liao)中(zhong)的(de)應用
庫(ku)爾(er)班江等[ 20] 采(cai)用正(zheng)交(jiao)試(shi)驗的(de)方法(fa), 優(you)化(hua)了(le)菊(ju)花速(su)溶(rong)茶(cha)噴霧(wu)幹燥工(gong)藝(yi), 確定的(de)Z佳(jia)工(gong)藝(yi)為進(jin)口溫(wen)度為200 ∀ , 噴霧(wu)壓力為180kPa, 料(liao)液(ye)相(xiang)對密度為1. 05。周(zhou)天(tian)山(shan)等[ 21] 在去(qu)苦味(wei)冷(leng)溶(rong)型速(su)溶(rong)綠(lv)茶(cha)的(de)加工(gong)工(gong)藝(yi)中(zhong)采用噴霧(wu)幹燥參(can)數為: 進(jin)口溫(wen)度135 ∀ , 出口(kou)溫(wen)度75 ∀ , 進(jin)樣速(su)度為10mL/ min。談(tan)鴻斌等[ 22]在速(su)溶(rong)茶(cha)粉(fen)的(de)生產(chan)中(zhong)指(zhi)出, 進(jin)風溫(wen)度為250 ∀ , 使(shi)用壓力噴嘴, 操(cao)作壓力為2. 5~ 3. 0MPa 時(shi)就可(ke)以(yi)得到(dao)串(chuan)珠狀(zhuang)顆粒(li)。周(zhou)建(jian)華[ 23] 在桑(sang)椹(shen)速(su)溶(rong)茶(cha)的(de)研(yan)制中(zhong)所采用(yong)的(de)噴霧(wu)條(tiao)件是: 進(jin)料(liao)液(ye)溫(wen)度45~ 50 ∀ , 進(jin)風溫(wen)度為200~ 220 ∀ , 排(pai)風溫(wen)度為80~ 90 ∀ , 幹(gan)燥室(shi)溫(wen)度保持(chi)85~ 95 ∀ , 轉(zhuan)速(su)為800~ 1 500 r/ min。
2. 2 噴霧(wu)幹燥技術(shu)在果(guo)蔬粉(fen)生產(chan)中(zhong)的(de)應用
李(li)共(gong)國(guo)[ 24] 以(yi)芋頭(tou)為原(yuan)料(liao), 經(jing)燙漂(piao)、打(da)漿(jiang)、均(jun)質和(he)噴霧(wu)幹燥工(gong)藝(yi)生產(chan)芋頭(tou)粉(fen), 其(qi)噴霧(wu)幹燥工(gong)藝(yi)為進(jin)風溫(wen)度為140~ 180 ∀ , 出風(feng)溫(wen)度為80~ 100 ∀ , 霧(wu)化轉(zhuan)速(su)為15 000~ 30 000 r/ min。劉(liu)文(wen)慧等[ 25] 以(yi)南瓜(gua)為原(yuan)料(liao), 經(jing)軟化(hua)、打(da)漿(jiang)、調配(pei)、均(jun)質和(he)噴霧(wu)幹燥工(gong)藝(yi)生產(chan)南瓜(gua)粉(fen), 其(qi)噴霧(wu)幹燥工(gong)藝(yi)條(tiao)件為進(jin)口溫(wen)度135 ∀ 、出口(kou)溫(wen)度75 ∀ 、進(jin)風量(liang)0. 9m3 / min、進(jin)料(liao)溫(wen)度60 ∀ 。黃(huang)卉等[ 26] 以(yi)荔枝(zhi)汁為原(yuan)料(liao), 麥(mai)芽(ya)糊(hu)精、蔗糖(tang)、羧甲基(ji)纖維(wei)素鈉( CMC) 、
幹(gan)燥(zao)技術(shu)生(sheng)產(chan)野木(mu)瓜(gua)速(su)溶(rong)固(gu)體(ti)飲料(liao), 得出Z佳(jia)的(de)噴霧(wu)參數為進(jin)風溫(wen)度173 ∀ , 出風(feng)溫(wen)度為73 ∀ 。王澤(ze)南等[ 28] 在草(cao)莓粉(fen)噴霧(wu)幹燥工(gong)藝(yi)參數及助幹劑配料(liao)的(de)研(yan)究(jiu)中(zhong)得出: 進(jin)風溫(wen)度200 ∀ 、入(ru)料(liao)流(liu)量(liang)60mL/ min、噴頭(tou)轉(zhuan)速(su)25 000 r/ min 時(shi)噴霧(wu)幹燥的(de)效果(guo)較(jiao)好。
3 展望(wang)
噴霧(wu)幹燥技術(shu)在固(gu)體(ti)飲料(liao)的(de)生產(chan)加(jia)工(gong)中(zhong)的(de)應用越(yue)來(lai)越(yue)廣(guang)泛(fan), 又因其(qi)本身(shen)的(de)優(you)點, 既克服了(le)物(wu)料(liao)不(bu)易(yi)貯(zhu)藏的(de)缺點, 又保留了(le)物料(liao)的(de)營(ying)養(yang)價值, 為人(ren)們(men)的(de)健康提(ti)供了更(geng)好(hao)的(de)保障。而且(qie), 隨(sui)著人(ren)們(men)生(sheng)活(huo)水(shui)平的(de)提高(gao)和生活(huo)節(jie)奏(zou)的(de)加快(kuai), 人(ren)們(men)對食(shi)品(pin)的(de)色(se)、香(xiang)、味(wei)要求越(yue)來(lai)越(yue)高(gao), 對方便、營(ying)養(yang)的(de)食(shi)品(pin)需(xu)求量越(yue)來(lai)越(yue)大(da)[ 29] 。高(gao)質(zhi)量的(de)固(gu)體(ti)飲料(liao)具(ju)有(you)易(yi)保存、食(shi)用(yong)方便、可(ke)調性(xing)強(qiang)及營(ying)養(yang)豐(feng)富(fu)等特(te)點, 滿足了人(ren)們(men)的(de)需(xu)求。噴霧(wu)幹燥時(shi), 霧(wu)滴表面(mian)溫(wen)度不(bu)高(gao), 因此(ci)對食(shi)品(pin)的(de)風味(wei)、所含的(de)維(wei)生(sheng)素等能(neng)繼續保存, 對熱敏(min)性(xing)食(shi)品(pin)尤為適(shi)宜。幹燥為粉(fen)末狀(zhuang)產(chan)品(pin)後(hou), 易(yi)於貯藏和運輸(shu), 且(qie)使(shi)用方便