喷雾干燥对乳粉溶解度影响的研究_李慕扬

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[1～3]。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。
表3 回归方程模型的方差分析
Squares df
Square
Value
38.60619 9
4.289576852
502.6848
38.13727 6
6.356211111
744.8685
0.581875 3
0.193958333
22.72949
Prob > F 0.0020 0.0013 0.0424
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S百度文库-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）。
700
140
800
160
900
热风流量 X3
（m3/min） 0.4 0.5 0.6
表2 响应面Box-Behnken试验方案设计及结果
序号
X1
X2
X3
1
-1
-1
0
2
1
-1
0
3
-1
1
0
4
1
1
0
5
-1
0
-1
6
1
0
-1
7
-1
0
1
8
1
0
1
9
0
-1
-1
10
0
1
-1
11
0
-1
1
12
0
1
1
13
0
0
0
14
0
0
0
15
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。
纯误差
0.017067 2
0.008533333
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。
（收稿日期：2012-06-29）
47 中国乳业 China Dairy
第135期 NO.135 三月 March 2013
溶解度 Ｓ
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
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： Y 1= 2 0 . 5 + 0 . 1 9 X 1- 0 . 3 7 X 20.41X3-0.19X12-0.26X22-1.15X32 +0.08X1X2+0.025X1X3+0.088X2X3 （R2＝0.9348） 在试验设计范围内，一次项 的偏回归系数的绝对值X3＞X2＞ 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
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。
0
0
0
Y 23.55 25.32 22.47 23.40 22.68 24.33 19.69 21.60 23.61 22.20 21.00 20.64 26.00 26.00 26.16
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第135期 NO.135 三月 March 2013
Source 线性
交互作用 平方项
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）：6671. [3] Gong Z，Zhang M，Sun J. Physicochemical properties of cabbage powder as affected by drying methods. Drying Technology，2007，5（25）：913-916. [4] 辛修锋，余小林，胡卓炎. 杨梅颗粒 固体饮料的工艺研究. 食品与发酵工业， 2009，35（2）：162-165.
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
编码值
-1 0 +1
表1 响应面试验设计
进口温度
X1 （℃）
120
物料流量
X2 （mL/h）
2 结果与讨论
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。
溶解度 Ｓ
溶解度 Ｓ
图1 响应面直观分析图
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。