噴霧干燥機制備酸奶粉的方法
時間：2019.02.12
酸奶經過發酵后，風味獨特，營養價值高，里面含有大量的益生菌，局限是不宜長期保存和長途運輸，同時在保存和銷售過程中需要冷藏的條件，一定程度上增加了酸奶的成本。將制備的酸奶經過現代生產技術制備得到酸奶粉，解決了酸奶遇到的問題，延長了貨期，方便快捷，同時可以用作發酵劑，極大地擴展了酸奶的應用范圍，降低了成本，提高了酸奶的價值。近年來由于酸奶粉特殊的作用，引起了國內一些學者的重視。 本文主要通過酸奶在噴霧干燥時固形物含量、進料流量、進風量、出風溫度四個因素，最終以酸奶粉中的活菌存活率和水分含量為評價指標，來研究酸奶粉的最佳制備工藝條件。
（http://www.juhaoshanghai.com/product5/5.html）
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 單因素試驗
2.1.1 物料固形物含量對噴霧干燥效果的影響
固定進風量為40m3/h，進料流量為4mL/min，出風溫度為80℃的條件，將物料固形物含量分別設定為30%、35%、40%、45%、50%，分別經過噴霧干燥技術得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數存活率和水分含量，確定最佳的固形物含量。
2.1.2 進料流量對噴霧干燥效果的影響
固定進風量為40m3/h，固形物含量為40%，出風溫度為80℃的條件，將進料流量分別設定為2mL/min、3mL/min、4mL/min、5mL/min、6mL/min，分別經過噴霧干燥技術得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數存活率和水分含量，確定最佳的進料流量。
2.1.3 進風量對噴霧干燥效果的影響
固定進料流量為4mL/min，固形物含量為40%，出風溫度為80℃的條件，將進風量分別設定為30m3/h、35m3/h、40m3/h、45m3/h、50m3/h，分別經過噴霧干燥技術得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數存活率和水分含量，確定最佳的進風量。
2.1.4 出風溫度對噴霧干燥效果的影響
固定進料流量為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℃，分別經過噴霧干燥技術得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數存活率和水分含量，確定最佳的出風溫度。
2.2 噴霧干燥的正交試驗
在單因素的基礎上，考察固形物含量、進料流量、進風量、出風溫度四個因素，以酸奶粉中的活菌存活率和水分含量為評價指標，研究酸奶粉的最佳制備工藝，因素水平表如表2所示。
3 試驗結果與分析
3.1 單因素試驗
3.1.1 固形物含量對噴霧干燥效果的影響
隨著物料固形物含量的增加，菌體存活率呈先升高后下降的趨勢，而水分含量呈不斷下降的趨勢。這是因為隨著固形物含量的增加，添加的脫脂乳粉的含量增加，其起到了保護劑的作用，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高，活菌數發生下降，由于干物質濃度的增加，物料的流動性較差，部分物料會堵塞噴嘴，霧化效果較差。隨著固形物含量的增加，本身物料水分含量降低，再經過噴霧干燥的過程，水分蒸發，水分含量呈不斷下降的趨勢。在固形物含量為40%左右時，得到的菌體的存活率較高，同時水分含量處于較低的水平。
3.1.2 進料流量對噴霧干燥效果的影響
隨著進料流量的增加，菌體存活率呈現先上升后下降的趨勢，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，霧滴干燥完全，得到物料的水分含量較低，同時菌體的存活率較低；隨著進料流量的增加，霧滴接觸熱量時間較短，菌體存活率升高，水分含量增加；當進料流量進一步增加時，使得霧滴不斷的積蓄變大且在濕度較大的空氣介質中，物料的干燥效果，出現粘壁和結塊現象，此時霧滴與熱空氣的接觸時間變長，活菌率自然下降，同時在消耗相同能力的情況下，水分含量進一步增加；在進料流量在4mL/min時，菌體存活率較高，水分含量相對較低。
3.1.3 進風量對噴霧干燥效果的影響
菌體的存活率呈現先升高后下降的趨勢，水分含量呈現先下降后上升的趨勢。這是因為進風量太小時，物料分散粒度較小，水分揮發不充分，含水量較大，此時容易出現粘壁和結塊現象，得到的產品較少，菌體存活率較低；隨著進風量增加，粘壁效果較低，得到的產品較多，菌體存活率上升，同時產品水分含量降低；當進風量進一步增大，水分含量略有提高，這是由于風速過高，粉末也不能完全干燥，碰到干燥室和旋風器內壁時粘附其上，另外風速太高，一部分粉末隨廢氣排出，致使出風口過濾網上有大量粉塵，造成產品得率下降，菌體存活率下降；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 出風溫度對噴霧干燥效果的影響
隨著出風溫度升高，菌體存活率和水分含量都呈現不斷先下降的趨勢。這是由于出風溫度升高時，干燥塔中的干燥空氣不斷的加熱，使得霧滴更容易失去水分完全形成玻璃化，從而是表面變硬而排出干燥塔成為粉料，少數未排除的玻璃體被重新加熱而產生粘壁和結塊現象的，同時物料中的菌體發生損失。但是在水分含量降低的同時，產品中菌體存活率也在不斷的下降；從圖中可以看出，在出風溫度為80℃時，得到產品的菌體存活率較高，同時水分含量處于較低的水平。
3.2 噴霧干燥的正交試驗結果
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看出，影響菌體存活率的主次順序依次為D>A>B>C，即為出風溫度>固形物含量>進料流量>進風量，得到的最佳組合為A3B1C3D3，即為固形物含量為45%，進料流量為3mL/min，進風量為45m3/h，出風溫度為90℃，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4.6%。從影響水分含量看樣看出，由于得到產品的水分含量越低越好，因此均值越小越好，極差越小越好，看樣可以得到最佳組合為A3B1C1D3，即為固形物含量為45%，進料流量為3mL/min，進風量為35m3/h，出風溫度為90℃，經過驗證試驗得到，菌體的存活率為77.96%，水分含量為4.32%。綜合考慮，得到產品的品質，活菌數越多越好，水分相對較低即可，得到最佳組合為，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℃。
4 結論與討論
噴霧干燥機制備酸奶粉的最佳工藝條件為：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%。
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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 單因素試驗
2.1.1 物料固形物含量對噴霧干燥效果的影響
固定進風量為40m3/h，進料流量為4mL/min，出風溫度為80℃的條件，將物料固形物含量分別設定為30%、35%、40%、45%、50%，分別經過噴霧干燥技術得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數存活率和水分含量，確定最佳的固形物含量。
2.1.2 進料流量對噴霧干燥效果的影響
固定進風量為40m3/h，固形物含量為40%，出風溫度為80℃的條件，將進料流量分別設定為2mL/min、3mL/min、4mL/min、5mL/min、6mL/min，分別經過噴霧干燥技術得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數存活率和水分含量，確定最佳的進料流量。
2.1.3 進風量對噴霧干燥效果的影響
固定進料流量為4mL/min，固形物含量為40%，出風溫度為80℃的條件，將進風量分別設定為30m3/h、35m3/h、40m3/h、45m3/h、50m3/h，分別經過噴霧干燥技術得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數存活率和水分含量，確定最佳的進風量。
2.1.4 出風溫度對噴霧干燥效果的影響
固定進料流量為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℃，分別經過噴霧干燥技術得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數存活率和水分含量，確定最佳的出風溫度。
2.2 噴霧干燥的正交試驗
在單因素的基礎上，考察固形物含量、進料流量、進風量、出風溫度四個因素，以酸奶粉中的活菌存活率和水分含量為評價指標，研究酸奶粉的最佳制備工藝，因素水平表如表2所示。
3 試驗結果與分析
3.1 單因素試驗
3.1.1 固形物含量對噴霧干燥效果的影響
隨著物料固形物含量的增加，菌體存活率呈先升高后下降的趨勢，而水分含量呈不斷下降的趨勢。這是因為隨著固形物含量的增加，添加的脫脂乳粉的含量增加，其起到了保護劑的作用，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高，活菌數發生下降，由于干物質濃度的增加，物料的流動性較差，部分物料會堵塞噴嘴，霧化效果較差。隨著固形物含量的增加，本身物料水分含量降低，再經過噴霧干燥的過程，水分蒸發，水分含量呈不斷下降的趨勢。在固形物含量為40%左右時，得到的菌體的存活率較高，同時水分含量處于較低的水平。
3.1.2 進料流量對噴霧干燥效果的影響
隨著進料流量的增加，菌體存活率呈現先上升后下降的趨勢，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，霧滴干燥完全，得到物料的水分含量較低，同時菌體的存活率較低；隨著進料流量的增加，霧滴接觸熱量時間較短，菌體存活率升高，水分含量增加；當進料流量進一步增加時，使得霧滴不斷的積蓄變大且在濕度較大的空氣介質中，物料的干燥效果，出現粘壁和結塊現象，此時霧滴與熱空氣的接觸時間變長，活菌率自然下降，同時在消耗相同能力的情況下，水分含量進一步增加；在進料流量在4mL/min時，菌體存活率較高，水分含量相對較低。
3.1.3 進風量對噴霧干燥效果的影響
菌體的存活率呈現先升高后下降的趨勢，水分含量呈現先下降后上升的趨勢。這是因為進風量太小時，物料分散粒度較小，水分揮發不充分，含水量較大，此時容易出現粘壁和結塊現象，得到的產品較少，菌體存活率較低；隨著進風量增加，粘壁效果較低，得到的產品較多，菌體存活率上升，同時產品水分含量降低；當進風量進一步增大，水分含量略有提高，這是由于風速過高，粉末也不能完全干燥，碰到干燥室和旋風器內壁時粘附其上，另外風速太高，一部分粉末隨廢氣排出，致使出風口過濾網上有大量粉塵，造成產品得率下降，菌體存活率下降；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 出風溫度對噴霧干燥效果的影響
隨著出風溫度升高，菌體存活率和水分含量都呈現不斷先下降的趨勢。這是由于出風溫度升高時，干燥塔中的干燥空氣不斷的加熱，使得霧滴更容易失去水分完全形成玻璃化，從而是表面變硬而排出干燥塔成為粉料，少數未排除的玻璃體被重新加熱而產生粘壁和結塊現象的，同時物料中的菌體發生損失。但是在水分含量降低的同時，產品中菌體存活率也在不斷的下降；從圖中可以看出，在出風溫度為80℃時，得到產品的菌體存活率較高，同時水分含量處于較低的水平。
3.2 噴霧干燥的正交試驗結果
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看出，影響菌體存活率的主次順序依次為D>A>B>C，即為出風溫度>固形物含量>進料流量>進風量，得到的最佳組合為A3B1C3D3，即為固形物含量為45%，進料流量為3mL/min，進風量為45m3/h，出風溫度為90℃，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4.6%。從影響水分含量看樣看出，由于得到產品的水分含量越低越好，因此均值越小越好，極差越小越好，看樣可以得到最佳組合為A3B1C1D3，即為固形物含量為45%，進料流量為3mL/min，進風量為35m3/h，出風溫度為90℃，經過驗證試驗得到，菌體的存活率為77.96%，水分含量為4.32%。綜合考慮，得到產品的品質，活菌數越多越好，水分相對較低即可，得到最佳組合為，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℃。
4 結論與討論
噴霧干燥機制備酸奶粉的最佳工藝條件為：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%。