噴霧干燥樹莓速溶固體飲料制備工藝*

王麗娟，高曉明，趙周勝，王明力

(貴州大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，貴州貴陽，550003)

樹莓(raspberry)是近年來備受人們關(guān)注的漿果之一，它是薔薇科(Rasaceae)懸鉤子屬(Rubus L.)植物，又名覆盆子、馬林、木莓、托盤等［1］。近幾年來，隨著我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的實施，我國許多地方將樹莓作為一個新的果樹樹種，并積極推廣產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。樹莓果實口感細膩，酸甜可口，風(fēng)味芳香，營養(yǎng)豐富。但由于樹莓具有不耐貯藏的特性，單靠保鮮的方法還不能完全解決樹莓的貯藏問題。要減少原料浪費和經(jīng)濟損失，必須積極發(fā)展樹莓的深加工，從根本上解決樹莓豐收后的出路問題［2］。樹莓速溶固體飲料的研究與開發(fā)，能夠在一定程度上解決樹莓高產(chǎn)后的深加工問題。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

樹莓:由貴州省樹莓種植示范基地提供;麥芽糊精:食品級，孟州市金玉米有限責(zé)任公司;羧甲基纖維素鈉(CMC-Na):食品級，天津市福晨化學(xué)試劑廠;蔗糖:分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠;AK糖:食品級，原野食品化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AL204型電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;WYT(0～80%)手持糖度計，成都泰華光學(xué)有限公司;LBJ-600型榨汁機，東莞市樂邦電子有限公司;PHS-25B型數(shù)字酸度計，上海大普儀器有限公司;HH-1數(shù)顯恒溫水浴鍋，上海浦東物理光學(xué)儀器廠;JM-50A型膠體磨，溫州市七星乳品設(shè)備廠;B-290型噴霧干燥機，瑞士Buchi實驗室儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

樹莓→原料選擇→清洗→打漿→過濾→膠體化→調(diào)配→加熱滅菌→噴霧干燥→成品

1.3.2 噴霧干燥工藝參數(shù)確定

設(shè)定實驗進風(fēng)溫度為150～190℃進行噴霧干燥，以出粉率和含水量為指標(biāo)確定最佳的進風(fēng)溫度。

分別設(shè)定空氣流量為 20，30，40，50，60 mL/min，在進風(fēng)溫度為180℃的條件下進行噴霧干燥，以出粉率和含水量為指標(biāo)確定最佳的入料流量。

根據(jù)流場對稱性, 本文的計算區(qū)域沿對稱線取模型的一半, 采用分區(qū)對接方式進行網(wǎng)格劃分. 橫向取140 mm(zmax=140 mm). 上游自平板前緣始, 往下游延伸Lx, 對于楔角20°情況, Lx分別取441.87 mm和741.87 mm, 即分兩種情況進行模擬, 一種情況計算到楔體的后端面; 另一種情況自楔體的后端面再向下游延伸300 mm. 對楔角30°情況僅計算到楔體的后端面(Lx=429.49 mm). 所以共有3個計算模型, 如表1所示.

1.3.3 單因素試驗

(1)以AK糖的添加量為單因素進行考察，分別按0%，0.02%，0.04%，0.06%，0.08%，0.1% 加入到樹莓果汁中，固定蔗糖添加量為8%，麥芽糊精為25%，CMC-Na為0.1%進行調(diào)配，然后進行噴霧干燥，綜合產(chǎn)品的溶解性和出粉率確定較好的AK糖的添加量。

(2)以蔗糖的添加量為單因素進行考察，分別按果汁量的0%，2%，4%，6%，8%，10%加入到果汁中，固定 AK糖的添加量為0.08%，麥芽糊精為25%，CMC-Na為0.1%進行調(diào)配后，然后加熱滅菌，進行噴霧干燥，綜合產(chǎn)品的溶解性和出粉率確定較好的蔗糖的添加量。

(3)以麥芽糊精的添加量為單因素進行考察，分別按5%，10%，15%，20%，25%，30%添加到果汁中，固定AK糖的添加量為0.08%，蔗糖為6%，CMCNa為0.1%進行調(diào)配后，進行噴霧干燥，綜合產(chǎn)品的溶解性和出粉率確定較好的麥芽糊精的添加量。

(4)以CMC-Na的添加量為單因素進行考察，分別按 0%，0.05%，0.1%，0.15%，0.20%，0.25% 添加到果汁中，固定AK糖的添加量為0.08%，蔗糖為6%，麥芽糊精為25%進行調(diào)配后，進行噴霧干燥，綜合產(chǎn)品的溶解性和出粉率確定較好的CMC-Na的添加量。

1.3.4 正交試驗

在單因素的基礎(chǔ)上，對上述4個因素進行正交實驗，利用正交表L9(34)進行設(shè)計，以出粉率為指標(biāo)，確定樹莓速溶固體飲料的最佳配方。

2 結(jié)果與分析

2.1 最佳噴霧干燥工藝參數(shù)的確定

2.1.1 不同進風(fēng)溫度對出粉率和含水量的影響

由圖1可知，隨著進風(fēng)溫度的提高，出粉率先增大再減小，含水量先大幅度下降后趨于平緩;當(dāng)進風(fēng)溫度為180℃時，出粉率最大，而溫度繼續(xù)升高至190℃，出粉率又出現(xiàn)下降的趨勢;且在150℃時，所得產(chǎn)品的含水量高于3.5%，不滿足固體飲料的要求，而當(dāng)溫度達到170℃后，含水量的變化不明顯;因此選用180℃為后續(xù)試驗的進風(fēng)溫度。

圖1 進風(fēng)溫度對出粉率和含水量的影響

2.1.2 不同空氣流量對出粉率和含水量的影響

由圖2可知，隨著空氣流量的增加，出粉率先大幅度提高后趨于平緩，含水量先急劇下降后又出現(xiàn)回升;且在當(dāng)空氣流量達到50 mL/min時，出粉率達到最大，而此時樹莓固體飲料的含水量在2% ～2.5%之間，因此選用50 mL/min為后續(xù)試驗的空氣流量。

圖2 空氣流量對出粉率和含水量的影響

2.2 單因素試驗結(jié)果

2.2.1 AK糖添加量的確定

通常認(rèn)為，AK糖甜度約為蔗糖的300倍。AK糖的甜味感覺快，沒有任何不愉快的后味，味覺不停留，感覺時間不比食品本身的味覺長。高濃度時會感到略帶苦味，但在低濃度的食品中沒有這種感覺。且其水溶液甜度不隨溫度的上升而下降［6］。實驗中選擇AK糖的添加量為樹莓果汁質(zhì)量的0%～0.10%，通過綜合考察其對樹莓固體飲料的出粉率和溶解性及口感確定較好的AK糖的添加量。

由圖3可以看出，隨著AK糖添加量的逐漸增大，樹莓固體飲料的出粉率呈平緩的下降趨勢，在0.04%，0.06%，0.08%時相差不大;而溶解時間則是先急劇減小后又出現(xiàn)回升，在AK糖的添加量為0.04%時，溶解時間最短。試驗中，AK糖主要作為一種甜味劑，保證樹莓固體飲料沖調(diào)后的甜度適宜，添加過多會產(chǎn)生一種苦味，過少則起不到甜味劑的作用?？紤]到樹莓固體飲料沖調(diào)后的口感，故選用0.04%為最佳的AK糖添加量。

圖3 AK糖添加量對出粉率和溶解性的影響

2.2.2 蔗糖添加量的確定

蔗糖具有抗氧化性和滲透壓性，能有效地提高產(chǎn)品的質(zhì)量、貯藏性和風(fēng)味。但蔗糖也有一定的吸濕性，且在干燥過程中易發(fā)生焦糖化反應(yīng)，會使產(chǎn)品的外觀色澤呈褐色，所以含量也不能過高［2］。圖4表示不同的蔗糖添加量對樹莓速溶固體飲料的出粉率和溶解性的影響。

圖4 蔗糖添加量對出粉率和溶解性的影響

由圖4可知，隨著蔗糖添加量的升高，出粉率出現(xiàn)平緩下降趨勢，溶解時間逐漸下降。試驗中，當(dāng)蔗糖添加量達到6%后，因為焦糖化作用，粘壁現(xiàn)象較為嚴(yán)重，且粉末顏色也加深，出粉率明顯下降;而在0% ～6%時，出粉率的變化不明顯，始終保持在20%～22.5%，而在6%時的溶解時間最短，故選用6%為最佳的蔗糖添加量。

2.2.3 麥芽糊精添加量的確定

麥芽糊精流動性好，無異味，有適當(dāng)?shù)酿ざ?，耐熱性強，吸濕小，有很好的載體作用，用于粉狀產(chǎn)品可防止產(chǎn)品結(jié)塊，增強產(chǎn)品的溶解性，改善產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)，起到助干劑的作用。用于固體飲料中，如奶茶、蜂蜜粉、速溶茶和南瓜粉等中，能保持原產(chǎn)品的特色和香味，降低成本，產(chǎn)品口感醇厚、細膩，香味濃郁速溶效果極佳，抑制結(jié)晶析出［7］。若加入量過少，起不到干燥的效果，易粘壁;若加入量過多，糊精味嚴(yán)重，影響產(chǎn)品的風(fēng)味，也降低了產(chǎn)品的原果汁含量［8］。

由圖5可知，隨著麥芽糊精含量的增加，出粉率不斷增加，溶解時間也不斷延長;但麥芽糊精含量在20%，25%，30%時，出粉率變化基本趨于平緩，增幅不大。這表明麥芽糊精可以促進樹莓固體飲料出粉率的提高;但溶解時間不斷延長，溶解性越差。同時考慮到產(chǎn)品沖調(diào)后的口感，當(dāng)添加量為25%時已略帶糊精味，故綜合考慮產(chǎn)品的出粉率和溶解性及口感，選用20%為麥芽糊精的最佳添加量。

圖5 麥芽糊精添加量對出粉率和溶解性的影響

2.2.4 CMC-Na的添加量的確定

CMC-Na作為乳化劑，可以使樹莓汁中的水溶性物質(zhì)在CMC-Na膠液中均勻穩(wěn)定的分散。CMC-Na的水溶液的黏度隨溫度的升高而降低，在固體飲料的生產(chǎn)中，添加CMC-Na不僅可以增加固形物的含量，還可使其沖調(diào)后柔滑細膩。

由圖6可知，隨著CMC-Na添加量的不斷增大，出粉率先升高后降低，當(dāng)CMC-Na的含量為0.10%時，出粉率最高，因為添加一定量的CMC-Na可降低料液黏度，提高出粉率;而溶解時間則不斷減小，但在0.15%，0.20%，0.25%時溶解時間變化不大;但添加量為0.10和0.15%時，出粉率變化明顯，故綜合考慮選用0.10%為CMC-Na的最佳添加量。

圖6 CMC-Na添加量對出粉率和溶解性的影響

2.3 正交試驗結(jié)果

在單因素實驗的基礎(chǔ)上設(shè)計四因素三水平(L9(34))正交實驗表(見表1)，并根據(jù)所設(shè)計的正交表得到實驗結(jié)果(見表2)。

表1 正交因素水平表

表2 正交試驗結(jié)果

正交試驗結(jié)果表明，極差R值越大，對樹莓速溶固體飲料的出粉率的影響就越大。由表2可知，各因素對出粉率指標(biāo)的影響程度為A＞C＞D＞B，因此從出粉率來看，A、B、C、D各影響因素的最高水平組成較優(yōu)組合為A2B3C3D3。由于實驗得到的較優(yōu)組合不在正交表內(nèi)，故進行追加實驗，即添加AK糖0.04%，蔗糖7%，麥芽糊精22%，CMC-Na 0.12%后在進風(fēng)溫度180℃、空氣流量50 mL/min的條件下進行噴霧干燥所得到樹莓速溶固體飲料的出粉率達到23.56%，高于正交表中最高出粉率21.26%，故最佳組合為A2B3C3D3。

3 結(jié)論

試驗主要研究了在一定的噴霧干燥條件下，以樹莓汁為原料，通過添加蔗糖、AK糖、麥芽糊精、CMCNa等輔料，生產(chǎn)樹莓速溶固體飲料。確定最佳噴霧干燥工藝條件和樹莓速溶固體飲料的配方。試驗表明，添加7%的蔗糖、0.04%的AK糖、22%的麥芽糊精和0.12%的CMC-Na后在出風(fēng)溫度180℃、空氣流量50 mL/min的條件下進行噴霧干燥所得樹莓固體飲料溶解速度快，酸甜可口，柔滑細膩。

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