喷雾干燥制作山药粉的研究_狄建兵

喷雾干燥制作山药粉的研究
狄建兵，李泽珍，马军艳
山西农业大学食品科学与工程学院（太谷 030801）
摘要试验以山药为试材, 将其预煮制浆后采用喷雾干燥制粉, 从料水比、进风温度、进料量、助干剂添加量四个因素进行分析, 以产品的色泽、组织状态、含水量进行综合质量评价研究加工工艺, 试验结果表明, 料水比为1︰2 (g/mL), 进风温度为160 ℃, 进料量为500 mL/h, 助干剂添加量为4％时, 制成的山药粉色泽洁白、粉末细腻、质量评价较高。

关键词山药粉; 喷雾干燥
山药又名薯蓣、山芋、淮山药，不但是具有滋补保健功效的食用佳品，而且是一种常用的药材[1-2]，具有药食两用的价值。

山药富含皂甙、黏液质、淀粉、氨基酸、糖蛋白、维生素C等，可以滋肾益精、降血糖，有效阻止血脂在血管壁的沉淀、预防心血疾病，增强人体免疫能力，有助于提高人的记忆力，还有抗肿瘤，延缓衰老和抗氧化等功能[3]。

喷雾干燥是将料液用雾化器分散成雾滴，并用热空气（或者其它气体）与雾滴直接接触的方式而获得粉粒状产品的一种干燥过程。

喷雾干燥和其它干燥技术相比，物料瞬间干燥，承受高温时间短，干燥后产品的分散性、流动性和溶解性好，含水量低，储存性能高[4]。

国内现在对于山药加工的研究主要有山药饮料[5]、山药酸奶[6]、山药冰淇淋[7]、山药罐头[8]以及将山药与其他营养保健产品制成混和饮料等[9-10]，对山药粉加工的研究也越来越多，山药粉的加工大多采用直接干燥，真空干燥、真空冷冻干燥等[11]。

随着生活水平的提高，人们对山药粉的需求量越来越大，但是新鲜的山药由于水分含量大不耐贮藏，而且收获季节比较集中，所以对山药粉的加工显得越来越重要。

研究以山药为试材进行喷雾干燥制粉加工工艺的研究，旨在提高山药产品的附加值，提升其经济效益。

1 材料与方法
1.1 试验材料
新鲜山药，市售；试剂：柠檬酸、β-环状糊精，食用级。

1.2 仪器与设备
打浆机（ZX-360）：曲阜汇达农林机械有限责任公司；高压均质机（GYB 30-6D）：上海东华高压均质机厂；恒温干燥箱（101-3-BS-Ⅱ）：上海跃进医疗器械厂；小型喷雾干燥仪（SY6000）：上海世远生物设备工程
有限公司。

1.3 试验方法
1.3.1 工艺流程
选料→清洗→去皮→切片→护色→预煮→打浆→均质→喷雾干燥→成品
1.3.2 操作要点
1) 选料：挑选表面光滑，无虫眼、无病害的新鲜山药。

2) 清洗：用清水冲洗，洗净表面的泥沙、污物。

3) 去皮：手工去皮。

4) 切片：用刀将山药切割成大约1 cm厚的片。

5) 护色：切片后要尽快放入0.2 g/100 mL柠檬酸护色液中护色20 min。

6) 预煮：护色后在沸水中预煮5 min。

7) 打浆：预煮后放入打浆机中进行打浆。

8) 均质：将打浆的山药液经高压均质机处理，均质压力为40 MPa。

9) 喷雾干燥：将制备好的料液进行喷雾干燥。

喷雾干燥制成粉后在对其进行质量评价前要用密封包装进行保存，以防其吸潮影响最后的质量评价[11-12]。

1.3.3 试验内容
1.3.3.1 不同的料水比对山药粉质量评价的影响配制料水比为1︰1，1︰2，1︰3，1︰4，1︰5（g/mL）5个梯度的山药液进行喷雾干燥，进风温度控制为120 ℃，进料量选择400 mL/h，不加入助干剂。

1.3.3.2 不同的进风温度对山药粉质量评价的影响进风温度选择120 ℃，140 ℃，160 ℃，180℃，200 ℃分别进行喷雾干燥，料水比选择1︰2（g/mL），进料量选择400 mL/h，不加入助干剂。

1.3.3.3 不同的进料量对山药粉质量评价的影响进料量分别选择400 mL/h，500 mL/h，600 mL/h，700 mL/h，800 mL/h进行喷雾干燥，进风温度选择120 ℃，料水比选择1︰2（g/mL），不加入助干剂。

1.3.3.4 助干剂添加量对山药粉质量评价的影响助干剂选择β-环状糊精，分别选择加入与山药质量比为0 % ， 2 % ， 4 % ， 6 % ， 8 %的助干剂进行喷雾干燥，进料量选择400 mL/h，料水比选择1︰2（g/mL），进风温度选择120 ℃。

1.3.4 山药粉的质量评价
喷雾干燥制成的山药粉质量评价包括色泽，组织状态，以及成品含水量的评价。

含水量的测定：取成品约3 g左右称重，然后将其放入恒温干燥箱中干燥待其恒重后再称重，根据它的前后质量差计算含水率。

含水率=（m1－m2）/m1 ×100% （1）
式中：m1-干燥前质量，g；m2-干燥后质量，g。

评价小组由10个人组成，每个人根据产品的色泽，组织状态，含水量的评分标准进行评分，最后取平均值，满分100分。

表1 山药粉质量评价
色泽(40 分) 组织状态(40 分) 含水量(20 分)
颜色洁白(0~40) 呈干燥粉末, 无凝块结团(30~40) ＜ 4%(20~15)
白色泛黄(20~30) 虽有凝块结团, 但易松散(20~30) 4%~8%(15~10)
黄色严重并带焦黑(10~20) 凝块结团较结实(10~20) ＞ 8%(5~10)
2 结果与分析
2.1 不同的料水比对山药粉质量评价的影响
由图1可知，料水比为1︰1（g/mL）时，山药粉质量评价较高，但在试验过程中发现物料流动性差，易堵塞喷嘴。

料水比为1︰4（g/mL）以后，山药粉质量评价较低，主要因为料液中含水量大，干燥后的山药粉含水量也大，影响质量评价，因此料液比选择1︰3（g/mL）为最佳。

图1 料水比对山药粉质量评价的影响
2.2 不同的进风温度对山药粉质量评价的影响
由图2可知，山药粉的质量评价随着温度的升高先是升高后又降低，因为进风温度不同，对制成的山药粉在色泽以及组织状态上会有影响，温度没有达到，制成的粉在组织状态上不够松散，容易凝结成团，温度太高又会使粉的颜色泛黄甚至产生焦糊味，因此温度选择160 ℃为最佳。

图2 进风温度对山药质量评价的影响
2.3 不同的进料量对山药粉质量评价的影响
由图3可知，山药粉的质量评价随着进料量的增大先升高又降低，因为进料量小，产品色泽受到影响，进料量大，产品的含水量过高，都会影响产品质量评价，因此，最佳的进料量为500 mL/h。

2.4 助干剂添加量对山药粉质量评价的影响
由图4可知，助干剂添加量不同，对产品最后的质量评价也会有不同的影响，但添加量达到2%以后，产品的质量评价变化不大。

因为助干剂对于产品干燥具有促进作用，添加到一定量以后促进作用不明显。

在试验过程中加入助干剂后，山药粉的出品率明显提高，粘壁情况也有明显改善，因此助干剂添加量选择4%。

图4 助干剂添加量对山药粉质量评价的影响
2.5 正交试验结果与分析
经过单因素试验后，选择进料量，进风温度，进料量，助干剂添加量四个因素作正交试验以进一步确定最优的工艺系数。

试验为4因素3水平，方案及处理结果见表2、表3。

由表3作直观分析可以看出，4个因素由主到次依次为A＞D＞B＞C，即影响山药粉质量评价的因素依次为料水比＞助干剂添加量＞进风温度＞进料量，最优组合应该为A1B2C1D2，而实际所得到的最优组合却是A1B2C2D2，根据验证试验，A1B2C2D2组合优于A1B2C1D2组合，所以综合以上因素，选择A1B2C2D2为最佳的水平组合，即喷雾干燥制山药粉的最佳工艺条件为料水比为1︰2（g/mL），进风温度为160 ℃，进料量为500mL/h，助干剂添加量为4%。

3 结论
经过试验确定喷雾干燥制山药粉的最佳工艺条件为料水比为1︰2（g/mL），进风温度为160 ℃，进料量为500 mL/h，助干剂添加量为4%。

经喷雾干燥制成的山药粉不仅品质良好，而且加工条件简单快捷，制得成品营养丰富，易于保藏，使用方便，将会有很广阔的市场前景。

参考文献：
[1] 狄建兵, 李泽珍, 李春芳. 山药真空干燥工艺的研究[J]. 山西农业大学学报, 2013, 33(2): 126-129.
[2] 狄建兵, 李泽珍, 钟太来. 山药速冻加工工艺研究[J]. 农产品加工, 2013(6): 22-24.
[3] 叶璐君. 山药的保健功能与食疗方[M]. 北京: 金盾出版社,2001: 3-9.
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[9] 宋照军, 张军合, 张浩, 等. 发酵型山药酸奶的生产工艺[J].食品与机械, 2002(3): 27-28.
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[12] 檀子贞. 山药喷雾干燥粉的加工工艺研究[J]. 食品工程,2010(1): 31-33.。