荔枝粉的噴霧干燥工藝優(yōu)化

海金萍，吳豪廸，徐國(guó)祥，張鐘

（廣東石油化工學(xué)院，廣東茂名525000）

荔枝（Litchi chinensis Sonn.）是無患子科（Sapindaceae）荔枝屬（Litchi）常綠喬木[1]，主要產(chǎn)地在中國(guó)廣東、福建、海南等省。荔枝果肉不僅味道鮮美，還富含大量的營(yíng)養(yǎng)成分。每100 g荔枝鮮果肉含糖分16.53 g、能量 276 kJ、蛋白質(zhì) 0.83 g、脂肪 0.44 g、灰分 0.44 g、膳食纖維 1.3 g，含鈣 5 mg、鐵 0.31 mg、鎂 10 mg、磷 31 mg、鉀 171 mg、鈉 1 mg、鋅 0.07 mg，含 VC71.5 mg、硫胺素0.011 mg、核黃素 0.065 mg、煙酸 0.603 mg、維生素 B 族60.1 mg、總?cè)~酸 14 mg、VE0.07 mg，色氨酸 0.007 mg、賴氨酸0.041 mg、甲硫氨酸0.009 mg[2]。此外，荔枝還含有多糖[3]、原花色素A2和無色矢車菊素等類黃酮物質(zhì)[4]。

自20世紀(jì)90年代開始，我國(guó)荔枝產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展，年種植面積以9.3%的速度增加。但是，由于荔枝采收期集中、不宜長(zhǎng)期貯藏保鮮、深加工技術(shù)研發(fā)相對(duì)滯后和相關(guān)企業(yè)規(guī)模較小等原因，致使荔枝產(chǎn)區(qū)時(shí)常突現(xiàn)荔枝豐收、農(nóng)民失收、部分荔枝果實(shí)腐爛變質(zhì)等現(xiàn)象，嚴(yán)重阻礙荔枝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大。因此，急需通過加工解決荔枝的保值、增值問題[5]。目前荔枝的主要加工產(chǎn)品有荔枝干、荔枝罐頭、荔枝汁、荔枝酒等。本文研究了噴霧干燥法將荔枝果肉加工成荔枝果粉的加工工藝條件，以期為荔枝加工業(yè)的發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

荔枝（桂味品種，九成熟）：購(gòu)于茂名市官渡市場(chǎng)；還原型谷胱甘肽：進(jìn)口分裝；麥芽糊精、乳清粉、卵磷脂均為食品級(jí)：中盛生物科技有限公司；羥甲基纖維素鈉CMC-Na（AR）：天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；檸檬酸、檸檬酸鈉（AR）：天津博迪化工股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Bioq-8000噴霧干燥儀：匯和堂生物工程設(shè)備（上海）有限公司；GJJ均質(zhì)機(jī)：上海諾尼輕工機(jī)械有限公司；DS-1高速組織搗碎機(jī)：上海標(biāo)本模型廠制造；WZ108手持糖度計(jì)：浙江托普儀器有限公司；CR-10色差計(jì)：柯尼卡美能達(dá)（中國(guó)）投資有限公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

荔枝→清洗→去殼、去核→護(hù)色→打漿→濃縮→加添加劑→均質(zhì)→噴霧干燥→裝袋

1.3.2 操作要點(diǎn)

1）護(hù)色：將荔枝果肉浸入pH 3.0、濃度1.0 mmol/L的谷胱甘肽溶液中10 min后撈出，再經(jīng)90℃熱燙30 s。

2）打漿：將經(jīng)過護(hù)色處理的荔枝果肉用組織搗碎機(jī)打漿，漿液用4層紗布擠壓過濾2次。

3）濃縮：將過濾好的荔枝漿真空濃縮至固形物所要求的濃度（2 kg荔枝原汁濃縮至20 mL）。

4）均質(zhì)：在濃縮好的荔枝漿中加入占固形物質(zhì)量2.5%的卵磷脂、0.5%的CMC-Na及適量助干劑，然后在25 MPa壓力下均質(zhì)。

5）噴霧干燥：將均質(zhì)好的荔枝漿按照工藝參數(shù)進(jìn)行噴霧干燥。

1.3.3 工藝參數(shù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

考查助干劑種類及用量、入料溫度、入料流量、入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)、進(jìn)風(fēng)溫度等因素對(duì)噴霧干燥制備荔枝粉出粉量、含水量及色差值的影響，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過正交試驗(yàn)優(yōu)化出最佳噴霧干燥工藝參數(shù)。

1.3.4 荔枝粉的評(píng)價(jià)指標(biāo)及測(cè)定

試驗(yàn)以荔枝粉的含水量、色差值dL、出粉量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，并以排隊(duì)綜合評(píng)分（30分制）法評(píng)分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表 1、表 2、表 3。

表1 荔枝粉含水量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The scoring criteria for water content of litchi powder

水分含量測(cè)定：直接干燥法[6]。

色差值測(cè)定：色差計(jì)法[7]，本次試驗(yàn)測(cè)定的是荔枝粉的明度指數(shù)，dL值越大表明顏色越亮。

表2 荔枝粉色差值評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The scoring criteria for color difference of litchi powder

表3 荔枝粉出粉量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 The scoring criteria for powder quantity of litchi powder

出粉量/（g/20 mL）=干燥室內(nèi)的荔枝粉質(zhì)量/噴粉前漿料的體積

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 助干劑種類的確定

荔枝為含糖量高的水果，其含糖量占總固形物的80%左右。直接用含糖量較高的果漿進(jìn)行噴霧干燥非常困難，通常的做法是在果漿中添加一定量的助干劑[8]。

入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%、入料流量7 mL/min、進(jìn)風(fēng)溫度180℃、助干劑添加量37.5 g/100 mL，考察不同助干劑對(duì)噴霧干燥效果的影響，結(jié)果如表4。

表4 不同助干劑對(duì)噴霧干燥效果的影響Table 4 The influence of different dry aid on the spray drying effect

由表4可知，3種助干劑中，麥芽糊精助干效果及使用后出粉量明顯優(yōu)于其他兩種，所以，確定麥芽糊精作為助干劑。

2.1.2 助干劑添加量的確定

入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%、進(jìn)料流量7 mL/min、進(jìn)風(fēng)溫度180℃，考察不同用量助干劑麥芽糊精對(duì)噴霧干燥效果的影響，結(jié)果如表5。

由表5可知，隨著助干劑麥芽糊精用量的增加，荔枝漿噴霧干燥出粉量呈先升后降的趨勢(shì)，添加40 g/100 mL麥芽糊精時(shí)出粉量最大，并且此時(shí)荔枝粉的含水量也最低。助干劑添加量對(duì)荔枝粉的色差值影響不大。

表5 助干劑用量對(duì)荔枝粉色差值、含水量及出粉量的影響Table 5 The influence of dry aid dosage on color difference，water content and powder quantity of litchi powder

2.1.3 入料溫度的確定

麥芽糊精用量40g/100mL、入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%、入料流量為7 mL/min、進(jìn)風(fēng)溫度180℃，考察不同入料溫度對(duì)噴霧干燥所得荔枝粉出粉量、含水量及色差值的影響，結(jié)果如表6。

表6 入料溫度對(duì)荔枝粉色差值、含水量及出粉量的影響Table 6 The influence of inlet temperature on color difference，water content and powder quantity of litchi powder

從表6可以看出，入料溫度的改變對(duì)噴霧干燥出粉量影響不大，且在試驗(yàn)過程中漿料的溫度不易保持恒定，所以選擇室溫為入料溫度。

2.1.4 入料流量的確定

麥芽糊精用量40g/100mL、入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%、進(jìn)風(fēng)溫度180℃，考察不同入料流量對(duì)噴霧干燥效果的影響，結(jié)果如表7。

表7 入料流量對(duì)荔枝粉色差值、含水量及出粉量的影響Table 7 The influence of inlet flow rate on color difference，water content and powder quantity of litchi powder

從表7可以看出，噴霧干燥入料流量為7 mL/min時(shí)，荔枝粉含水量最低，而流量過大過小都會(huì)導(dǎo)致荔枝粉含水量增加。這是由于過小的流量使噴出的霧滴過細(xì)過輕，噴霧效率低；但流量過大則形成大的霧滴，在干燥室內(nèi)不能完全干燥。綜合入料流量對(duì)噴霧干燥出粉量、荔枝粉含水量及色差值的影響，入料流量確定為7 mL/min比較適宜。

2.1.5 入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的確定

料液的入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)不僅影響噴霧干燥的效果，還影響噴霧干燥生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)成本。麥芽糊精用量40 g/100 mL、入料流量7 mL/min、進(jìn)風(fēng)溫度180℃，考察不同入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)噴霧干燥效果的影響，結(jié)果如表8。

表8 入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)荔枝粉色差值、含水量及出粉量的影響Table 8 The influence of inlet mass fraction on color difference，water content and powder quantity of litchi powder

由表8可知，入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小對(duì)荔枝粉的色差值和出粉量影響較大，而對(duì)荔枝粉含水量影響較小。入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%時(shí)，料液的流動(dòng)性較好，出粉量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他濃度，該入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)下荔枝粉的色差值也能滿足要求。因此，確定25%為最佳入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.1.6 進(jìn)風(fēng)溫度的確定

麥芽糊精用量40 g/100 mL，入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%、入料流量7 mL/min，考察不同進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)噴霧干燥效果的影響，結(jié)果如表9。

表9 進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)荔枝粉色差值、含水量及出粉量的影響Table 9 The influence of inlet air temperature on color difference，water content and powder quantity of litchi powder

由表9可知，進(jìn)風(fēng)溫度的改變對(duì)噴霧干燥出粉量和色差值的影響較明顯，而對(duì)荔枝粉的水分含量影響較小，高溫會(huì)降低荔枝粉的色差值，170℃時(shí)出粉量最大。

2.2 正交試驗(yàn)確定噴霧干燥的最佳工藝參數(shù)

上述單因素試驗(yàn)中，助干劑種類及用量、入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)、進(jìn)風(fēng)溫度和入料流量均對(duì)噴霧干燥效果有較大影響，而入料溫度則影響較小。由于麥芽糊精的助干效果明顯優(yōu)于可溶性淀粉和乳清粉，入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%時(shí)噴霧干燥效果遠(yuǎn)好于其他濃度，因此確定麥芽糊精為助干劑，入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%?？紤]到麥芽糊精用量、進(jìn)料溫度及入料流量三因素的交互影響，通過L9（33）正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)優(yōu)化噴霧干燥的最佳工藝參數(shù)。正交試驗(yàn)因素水平見表10，正交試驗(yàn)結(jié)果及分析見表11。

表10 荔枝粉噴霧干燥正交試驗(yàn)L9（33）因素水平表Table 10The orthogonal test L9（33）factors level table of litchi powder spray drying process

表11 荔枝粉噴霧干燥正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析表Table 11 The orthogonal test results and range analysis table of litchi powder spray drying process

由表11正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析可知，3種因素對(duì)噴霧干燥效果的影響大小依次為C＞A＞B，即助干劑用量＞入料流量＞進(jìn)風(fēng)溫度，3種因素的最佳組合為A2B2C3。因此，荔枝粉噴霧干燥的最佳工藝參數(shù)為：入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%、入料流量7mL/min、進(jìn)風(fēng)溫度170℃、助干劑麥芽糊精用量45 g/100 mL。

3 結(jié)論

通過單因素及正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)，確定了荔枝果漿噴霧干燥的工藝條件為：入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%、入料流量7 mL/min、進(jìn)風(fēng)溫度170℃、助干劑麥芽糊精用量45 g/100 mL。荔枝粉的感官指標(biāo)：色澤呈乳白色，組織形態(tài)呈疏松粉狀，具有濃郁的荔枝清香，無肉眼可見的雜質(zhì)，沖調(diào)后無結(jié)塊；理化指標(biāo)：水分含量3.0%，色差值（dL）+38.9。

[1] 王宗洲.新編拉漢英植物名稱[M].北京:航空工業(yè)出版社,1996:425

[2] USDA.National Nutrient Database for Standard Reference[EB/OL].(2011-12-07)[2013-01-22]http://ndb.nal.usda.gov

[3] 吳華慧,李雪華,邱莉.荔枝、龍眼果肉及荔枝、龍眼多糖清除活性氧自由基的研究[J].食品科學(xué),2004,25(5):166-169

[4] Van Rooyen Petius H.Crystal structure and molecularconformation of proanthocyanidin-A2,a bitter substance in litchi[J].SAfrChem,1983(2):49

[5] 黃小紅,鄧開野,繆曉平.我國(guó)荔枝加工現(xiàn)狀分析[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,37(5):124-126

[6]中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GB 5009.3-2010食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010

[7] 李里特.食品物性學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1998:323-334

[8] 林勤保,高大維,李國(guó)基.棗粉噴霧干燥的初步研究[J].食品科學(xué),1997,18(9):37-40