噴霧干燥機(jī)制備酸奶粉的方法
時間：2019.02.12
酸奶經(jīng)過發(fā)酵后，風(fēng)味獨(dú)特，營養(yǎng)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(yùn)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(jīng)過現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)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(fā)酵劑，極大地擴(kuò)展了酸奶的應(yīng)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(nèi)一些學(xué)者的重視。 本文主要通過酸奶在噴霧干燥時固形物含量、進(jìn)料流量、進(jìn)風(fēng)量、出風(fēng)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(biāo)，來研究酸奶粉的最佳制備工藝條件。
（http://www.chinacomposite.com/product5/5.html）
1 試驗材料與設(shè)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(jìn)風(fēng)量為40m3/h，進(jìn)料流量為4mL/min，出風(fēng)溫度為80℃的條件，將物料固形物含量分別設(shè)定為30%、35%、40%、45%、50%，分別經(jīng)過噴霧干燥技術(shù)得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數(shù)存活率和水分含量，確定最佳的固形物含量。
2.1.2 進(jìn)料流量對噴霧干燥效果的影響
固定進(jìn)風(fēng)量為40m3/h，固形物含量為40%，出風(fēng)溫度為80℃的條件，將進(jìn)料流量分別設(shè)定為2mL/min、3mL/min、4mL/min、5mL/min、6mL/min，分別經(jīng)過噴霧干燥技術(shù)得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數(shù)存活率和水分含量，確定最佳的進(jìn)料流量。
2.1.3 進(jìn)風(fēng)量對噴霧干燥效果的影響
固定進(jìn)料流量為4mL/min，固形物含量為40%，出風(fēng)溫度為80℃的條件，將進(jìn)風(fēng)量分別設(shè)定為30m3/h、35m3/h、40m3/h、45m3/h、50m3/h，分別經(jīng)過噴霧干燥技術(shù)得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數(shù)存活率和水分含量，確定最佳的進(jìn)風(fēng)量。
2.1.4 出風(fēng)溫度對噴霧干燥效果的影響
固定進(jìn)料流量為4mL/min，固形物含量為40%，進(jìn)風(fēng)量為40m3/h的條件，將進(jìn)風(fēng)溫度分別設(shè)定為60℃、70℃、80℃、90℃、100℃，分別經(jīng)過噴霧干燥技術(shù)得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數(shù)存活率和水分含量，確定最佳的出風(fēng)溫度。
2.2 噴霧干燥的正交試驗
在單因素的基礎(chǔ)上，考察固形物含量、進(jìn)料流量、進(jìn)風(fēng)量、出風(fēng)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(biāo)，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(jié)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(hù)劑的作用，所以得到酸奶粉的活菌數(shù)呈現(xiàn)上升的趨勢；隨著固形物含量的進(jìn)一步升高，活菌數(shù)發(fā)生下降，由于干物質(zhì)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(jīng)過噴霧干燥的過程，水分蒸發(fā)，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(jìn)料流量對噴霧干燥效果的影響
隨著進(jìn)料流量的增加，菌體存活率呈現(xiàn)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(jìn)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(jìn)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(dāng)進(jìn)料流量進(jìn)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(zhì)中，物料的干燥效果，出現(xiàn)粘壁和結(jié)塊現(xiàn)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(jìn)一步增加；在進(jìn)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(jìn)風(fēng)量對噴霧干燥效果的影響
菌體的存活率呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，水分含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。這是因為進(jìn)風(fēng)量太小時，物料分散粒度較小，水分揮發(fā)不充分，含水量較大，此時容易出現(xiàn)粘壁和結(jié)塊現(xiàn)象，得到的產(chǎn)品較少，菌體存活率較低；隨著進(jìn)風(fēng)量增加，粘壁效果較低，得到的產(chǎn)品較多，菌體存活率上升，同時產(chǎn)品水分含量降低；當(dāng)進(jìn)風(fēng)量進(jìn)一步增大，水分含量略有提高，這是由于風(fēng)速過高，粉末也不能完全干燥，碰到干燥室和旋風(fēng)器內(nèi)壁時粘附其上，另外風(fēng)速太高，一部分粉末隨廢氣排出，致使出風(fēng)口過濾網(wǎng)上有大量粉塵，造成產(chǎn)品得率下降，菌體存活率下降；當(dāng)進(jìn)風(fēng)量為40m3/h時，得到產(chǎn)品的菌體存活率較高，水分含量相對較低。 3.1.4 出風(fēng)溫度對噴霧干燥效果的影響
隨著出風(fēng)溫度升高，菌體存活率和水分含量都呈現(xiàn)不斷先下降的趨勢。這是由于出風(fēng)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(shù)未排除的玻璃體被重新加熱而產(chǎn)生粘壁和結(jié)塊現(xiàn)象的，同時物料中的菌體發(fā)生損失。但是在水分含量降低的同時，產(chǎn)品中菌體存活率也在不斷的下降；從圖中可以看出，在出風(fēng)溫度為80℃時，得到產(chǎn)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(jié)果
得到的正交試驗結(jié)果如表3所示，由正交試驗的分析結(jié)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(fēng)溫度>固形物含量>進(jìn)料流量>進(jìn)風(fēng)量，得到的最佳組合為A3B1C3D3，即為固形物含量為45%，進(jìn)料流量為3mL/min，進(jìn)風(fēng)量為45m3/h，出風(fēng)溫度為90℃，經(jīng)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(chǎn)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(jìn)料流量為3mL/min，進(jìn)風(fēng)量為35m3/h，出風(fēng)溫度為90℃，經(jīng)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(chǎn)品的品質(zhì)，活菌數(shù)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(jìn)料流量為3mL/min，進(jìn)風(fēng)量為45m3/h，出風(fēng)溫度為90℃。
4 結(jié)論與討論
噴霧干燥機(jī)制備酸奶粉的最佳工藝條件為：固形物含量為45%，進(jìn)料流量為3mL/min，進(jìn)風(fēng)量為45m3/h，出風(fēng)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%。
（http://www.chinacomposite.com/product5/5.html）
1 試驗材料與設(shè)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(jìn)風(fēng)量為40m3/h，進(jìn)料流量為4mL/min，出風(fēng)溫度為80℃的條件，將物料固形物含量分別設(shè)定為30%、35%、40%、45%、50%，分別經(jīng)過噴霧干燥技術(shù)得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數(shù)存活率和水分含量，確定最佳的固形物含量。
2.1.2 進(jìn)料流量對噴霧干燥效果的影響
固定進(jìn)風(fēng)量為40m3/h，固形物含量為40%，出風(fēng)溫度為80℃的條件，將進(jìn)料流量分別設(shè)定為2mL/min、3mL/min、4mL/min、5mL/min、6mL/min，分別經(jīng)過噴霧干燥技術(shù)得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數(shù)存活率和水分含量，確定最佳的進(jìn)料流量。
2.1.3 進(jìn)風(fēng)量對噴霧干燥效果的影響
固定進(jìn)料流量為4mL/min，固形物含量為40%，出風(fēng)溫度為80℃的條件，將進(jìn)風(fēng)量分別設(shè)定為30m3/h、35m3/h、40m3/h、45m3/h、50m3/h，分別經(jīng)過噴霧干燥技術(shù)得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數(shù)存活率和水分含量，確定最佳的進(jìn)風(fēng)量。
2.1.4 出風(fēng)溫度對噴霧干燥效果的影響
固定進(jìn)料流量為4mL/min，固形物含量為40%，進(jìn)風(fēng)量為40m3/h的條件，將進(jìn)風(fēng)溫度分別設(shè)定為60℃、70℃、80℃、90℃、100℃，分別經(jīng)過噴霧干燥技術(shù)得到酸奶粉，測定酸奶粉中的活菌數(shù)存活率和水分含量，確定最佳的出風(fēng)溫度。
2.2 噴霧干燥的正交試驗
在單因素的基礎(chǔ)上，考察固形物含量、進(jìn)料流量、進(jìn)風(fēng)量、出風(fēng)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(biāo)，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(jié)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(hù)劑的作用，所以得到酸奶粉的活菌數(shù)呈現(xiàn)上升的趨勢；隨著固形物含量的進(jìn)一步升高，活菌數(shù)發(fā)生下降，由于干物質(zhì)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(jīng)過噴霧干燥的過程，水分蒸發(fā)，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(jìn)料流量對噴霧干燥效果的影響
隨著進(jìn)料流量的增加，菌體存活率呈現(xiàn)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(jìn)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(jìn)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(dāng)進(jìn)料流量進(jìn)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(zhì)中，物料的干燥效果，出現(xiàn)粘壁和結(jié)塊現(xiàn)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(jìn)一步增加；在進(jìn)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(jìn)風(fēng)量對噴霧干燥效果的影響
菌體的存活率呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，水分含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。這是因為進(jìn)風(fēng)量太小時，物料分散粒度較小，水分揮發(fā)不充分，含水量較大，此時容易出現(xiàn)粘壁和結(jié)塊現(xiàn)象，得到的產(chǎn)品較少，菌體存活率較低；隨著進(jìn)風(fēng)量增加，粘壁效果較低，得到的產(chǎn)品較多，菌體存活率上升，同時產(chǎn)品水分含量降低；當(dāng)進(jìn)風(fēng)量進(jìn)一步增大，水分含量略有提高，這是由于風(fēng)速過高，粉末也不能完全干燥，碰到干燥室和旋風(fēng)器內(nèi)壁時粘附其上，另外風(fēng)速太高，一部分粉末隨廢氣排出，致使出風(fēng)口過濾網(wǎng)上有大量粉塵，造成產(chǎn)品得率下降，菌體存活率下降；當(dāng)進(jìn)風(fēng)量為40m3/h時，得到產(chǎn)品的菌體存活率較高，水分含量相對較低。 3.1.4 出風(fēng)溫度對噴霧干燥效果的影響
隨著出風(fēng)溫度升高，菌體存活率和水分含量都呈現(xiàn)不斷先下降的趨勢。這是由于出風(fēng)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(shù)未排除的玻璃體被重新加熱而產(chǎn)生粘壁和結(jié)塊現(xiàn)象的，同時物料中的菌體發(fā)生損失。但是在水分含量降低的同時，產(chǎn)品中菌體存活率也在不斷的下降；從圖中可以看出，在出風(fēng)溫度為80℃時，得到產(chǎn)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(jié)果
得到的正交試驗結(jié)果如表3所示，由正交試驗的分析結(jié)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(fēng)溫度>固形物含量>進(jìn)料流量>進(jìn)風(fēng)量，得到的最佳組合為A3B1C3D3，即為固形物含量為45%，進(jìn)料流量為3mL/min，進(jìn)風(fēng)量為45m3/h，出風(fēng)溫度為90℃，經(jīng)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(chǎn)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(jìn)料流量為3mL/min，進(jìn)風(fēng)量為35m3/h，出風(fēng)溫度為90℃，經(jīng)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(chǎn)品的品質(zhì)，活菌數(shù)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(jìn)料流量為3mL/min，進(jìn)風(fēng)量為45m3/h，出風(fēng)溫度為90℃。
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