噴霧干燥技術(shù)及其在食品加工中的應(yīng)用

葉春苗

（遼陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧遼陽 111000）

噴霧干燥技術(shù)及其在食品加工中的應(yīng)用

葉春苗

（遼陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧遼陽 111000）

噴霧干燥技術(shù)是將物料經(jīng)霧化器分散成小霧滴，通過熱空氣將霧滴中的水分蒸發(fā)，從而使物料得到干燥的一種技術(shù)。通過介紹噴霧干燥技術(shù)的特點(diǎn)、原理及其在果蔬粉、姜粉中的應(yīng)用，以期為噴霧干燥技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用提供一定理論基礎(chǔ)。

噴霧干燥技術(shù)；果蔬；生姜

噴霧干燥是指用霧化器把料液分散成霧狀液滴，同時在熱風(fēng)中干燥，最終獲得粉狀或顆粒狀成品的過程。由于料液的噴霧干燥在瞬間完成，因此必須最大限度地增加其分散度，即增加單位體積溶液中的表面積，從而加速熱和質(zhì)的過程（干燥過程）。目前，在染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、水產(chǎn)、林業(yè)、冶金、食品、陶瓷等工業(yè)范圍內(nèi)，有數(shù)百種產(chǎn)品采用噴霧干燥方法得到。按照霧化方法不同，可分為3類：①旋轉(zhuǎn)式霧化器，將物料置于高速旋轉(zhuǎn)盤上（轉(zhuǎn)速7 000~10 000 r/min），把液體甩出并液化；②氣流式霧化器，利用壓縮空氣或水蒸氣使物料霧化；③壓力式霧化器（機(jī)械噴嘴），利用高壓泵，把物料從噴嘴中高速壓出而霧化[1]。

在國外，應(yīng)用最多的是旋轉(zhuǎn)式霧化器，因?yàn)槠洳僮骱啽?、穩(wěn)定可靠、節(jié)省動力，特別是處理量大的料液，旋轉(zhuǎn)式更為方便；其次是壓力式霧化器，若為大產(chǎn)量生產(chǎn)而采用壓力式霧化器時，一般在噴霧室中安裝多個噴嘴；氣流式霧化器與另外2種霧化器相比，壓縮空氣的動力能耗大，因而其只在小型與中間采用，工廠生產(chǎn)很少使用。在國內(nèi)，氣流式霧化器應(yīng)用最普遍，其次是壓力式霧化器，旋轉(zhuǎn)式霧化器使用的最少。

1 噴霧干燥技術(shù)的特點(diǎn)

噴霧干燥技術(shù)是物料經(jīng)過霧化器分散成霧滴，霧滴在沉降過程中，水分被熱空氣氣流蒸發(fā)而進(jìn)行脫水干燥的過程。干燥后得到的粉末狀或顆粒狀產(chǎn)品和空氣分開后收集在一起，在這一道工序中同時完成噴霧與干燥2種工藝過程。噴霧干燥機(jī)由霧化室、干燥室、分離器、泵等構(gòu)成，干燥室是噴霧干燥技術(shù)的核心。

1.1 噴霧干燥技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）干燥速度快、時間短。料液霧化后，表面積增大至10 000倍以上。例如，將1 L料液霧化成直徑為50 μm的霧滴，其表面積可增大至120 m2，在熱風(fēng)氣流中可瞬時（0.01~0.04 s）蒸發(fā)95%~98%的水分，完成干燥時間一般僅需5~40 s。

（2）產(chǎn)品品質(zhì)好。噴霧干燥使用的溫度范圍廣（80~300℃），即使采用高溫?zé)犸L(fēng)，由于熱交換主要用于蒸發(fā)物料水分，故出口溫度仍不會很高，干燥產(chǎn)品品質(zhì)較好，不易發(fā)生蛋白質(zhì)變性、維生素?fù)p失、氧化等缺陷。因此，特別適合于易分解、變性的熱敏性食品加工。同時，由于干燥過程在熱空氣中完成，產(chǎn)品基本能保持與霧滴相近似的空心顆粒或疏松團(tuán)粒，具有良好的分散性、流動性和融解性。

（3）工藝簡單、控制方便。料液中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常為40%~60%，有些特殊料液水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)90%，也可不經(jīng)過濃縮，一次干燥直接獲得粉末狀或微細(xì)顆粒狀產(chǎn)品，可省去一些蒸發(fā)、結(jié)晶、分離、粉碎及篩選等工藝過程，簡化了生產(chǎn)工藝流程。通過改變原料的濃度、熱風(fēng)溫度、噴霧條件等，可獲得不同水分和粒度產(chǎn)品，易于操作，控制方便。由于噴霧干燥在全封閉的干燥塔中進(jìn)行，干燥室具有一定負(fù)壓，因而既保證了衛(wèi)生條件又避免了粉塵飛揚(yáng)。

（4）生產(chǎn)率高。噴霧干燥能適應(yīng)于大規(guī)模生產(chǎn)，物料可連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)排料，結(jié)合冷卻器和風(fēng)力輸送，組成連續(xù)的生產(chǎn)作業(yè)線，操作人員少、勞動強(qiáng)度低。

1.2 噴霧干燥技術(shù)的缺點(diǎn)

噴霧干燥技術(shù)的缺點(diǎn)有：①設(shè)備較復(fù)雜，占地面積大，一次性投入多；②能耗大，熱效率不高，動力消耗大；③在生產(chǎn)粒徑小的產(chǎn)品時，廢氣中帶20%左右的微粒，需選用高效的分離裝置，附屬裝置比較復(fù)雜，費(fèi)用較高；④干燥室內(nèi)壁易于粘附產(chǎn)品微粒，腔體體積大，設(shè)備的清洗工作量大。

2 噴霧干燥技術(shù)的原理

試驗(yàn)采用的噴霧干燥設(shè)備是由BUCHI公司開發(fā)的B-290型噴霧干燥機(jī)。該設(shè)備主要由壓力式霧化室、噴頭、干燥室、旋風(fēng)分離器、接收瓶等組成。

噴霧時，物料進(jìn)入霧化室中通過高壓泵而使其獲得高壓，然后從噴頭出來時，因?yàn)閴毫Υ螅瑖娍仔?，物料被快速霧化成霧滴；具有巨大表面積的霧滴與進(jìn)入干燥室的熱氣流進(jìn)行接觸，在這個過程中可以瞬間發(fā)生熱交換和質(zhì)交換。物料里的大部分水分迅速被蒸發(fā)掉，產(chǎn)品干燥成粉末后，形成細(xì)微的粉粒和顆粒，由于負(fù)壓的作用，粉粒在旋風(fēng)分離室中以旋風(fēng)的形式與空氣分離，粉塵落入接收瓶中接收。

3 噴霧干燥技術(shù)在果蔬粉加工中的應(yīng)用

我國是農(nóng)業(yè)大國，果蔬產(chǎn)量在國內(nèi)已成為僅次于糧食的農(nóng)村支柱產(chǎn)業(yè)。但果蔬多汁不耐貯藏，在微生物作用下很容易腐爛變質(zhì)，造成果蔬在收獲季節(jié)的損失率高達(dá)20%~30%。近年來，我國的果蔬加工業(yè)取得了巨大的成就，果蔬加工業(yè)在我國的農(nóng)貿(mào)中占據(jù)了重要的地位。果蔬粉的質(zhì)量輕、體積小，而且速溶性好，能較好地保持原有水果蔬菜的營養(yǎng)成分及果蔬皮和核的營養(yǎng)成分，也可以作為配料加工成其他食品。

王澤南、范方宇等人對草莓粉噴霧干燥工藝參數(shù)及助干劑配料進(jìn)行研究，確定了料液中添加助干劑配料為卵磷脂2.5%，環(huán)糊精2.5%，可溶性淀粉3.0%；另外，關(guān)鵬翔等人[2]研究了輔料對哈密瓜粉噴霧干燥效果的影響，通過結(jié)合正交試驗(yàn)優(yōu)選哈密瓜粉的輔料配比，得出在麥芽糊精50%，β-環(huán)糊精5%和阿拉伯膠1.5%時得到最佳的集粉率和含水率；盧亞婷等人對雪蓮果果粉噴霧干燥工藝進(jìn)行研究，得到優(yōu)化的雪蓮果噴霧干燥工藝條件為環(huán)糊精3%，料液固形物含量35%，進(jìn)料流量20 mL/min，進(jìn)風(fēng)溫度160℃；劉程惠等人研究噴霧干燥條件對櫻桃粉出粉率及品質(zhì)的影響，通過測定櫻桃粉產(chǎn)品的出粉率和品質(zhì)得出，麥芽糊精作為助干劑、櫻桃粉與助干劑比例3∶7，入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%，入料流量600 mL/h，入料溫度50℃，進(jìn)風(fēng)溫度180~190℃，進(jìn)風(fēng)量22~ 25 m3/h，此時噴霧干燥所得的出粉率高、含水量低、VC含量高、產(chǎn)品感官品質(zhì)好。

在噴霧干燥工藝過程中，噴霧干燥工藝參數(shù)的確定尤為重要，而影響噴霧干燥的因素有很多，比如料液的稀釋比例、料液的均質(zhì)壓力、噴霧干燥進(jìn)料速度、進(jìn)出口溫度、液體流量、助干劑的種類和添加量等，這些因素對果蔬粉的顏色、口感、得率、營養(yǎng)成分有著或多或少的影響，因此擬在噴霧干燥法制備速溶生姜粉的初步研究基礎(chǔ)上，對噴霧干燥工藝參數(shù)及助干劑配料進(jìn)行全面的分析和研究。

4 噴霧干燥技術(shù)在生姜加工中的應(yīng)用

孫曉明等人利用噴霧干燥法對生姜精油進(jìn)行微膠囊化處理，確定最佳工藝為芯材∶阿拉伯膠∶麥芽糊精∶大豆分離蛋白=5.3∶3∶9∶4；鐘業(yè)俊等人在姜辣素噴霧干燥微膠囊化研究中，確定最佳工藝條件為壁材（麥芽糊精∶阿拉伯膠）比例2∶1，芯材添加量25%，固形物含量20%，所得產(chǎn)品姜辣素含量6.2%；張國棟等人以生姜為原料，經(jīng)乙醇提取而得的姜油樹脂為芯材，以阿拉伯膠和麥芽糊精為壁材，確定了生姜噴霧干燥法微膠囊化的最佳工藝條件為芯材與壁材的比例1∶5，進(jìn)風(fēng)口溫度190℃，阿拉伯膠與麥芽糊精比1∶7；向云峰以生姜為原料、油樹脂為芯材、食用膠為壁材，經(jīng)乳化、均質(zhì)、噴霧干燥而制的生姜油樹脂微膠囊，得出微膠囊有效成分含量1.73%（W/W），水分含量3.81%，得率92.1%，油樹脂利用率96.76%，溶劑殘留量為4.5 mg/kg。

[1]王春輝.直投式乳酸菌發(fā)酵復(fù)合果蔬汁飲料的工藝研究 [J].農(nóng)產(chǎn)品加工（下），2016（5）：30-32.

[2]關(guān)鵬翔，傅玉穎，李芳剛，等.輔料對哈密瓜粉噴霧干燥效果的影響 [J].食品科技，2014（2）：92-95.

Spray Drying Technology and its Application in Food Processing

YE Chunmiao
（Liaoyang Vocational College of Technology，Liaoyang，Liaoning 111000，China）

The spray drying technology is the material by the atomizer dispersed into small droplets，through the evaporation of water droplets in the hot air，so that the material has a drying technology.This paper briefly introduces the overview of spray drying technology，drying characteristics，principles and applications in the fruit，vegetable powder and ginger，hope to provide a theoretical basis for the application of spray drying technology in food processing.

pray drying technology；fruit and vegetable；ginger

TS201

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.02.046

1671-9646（2017）02b-0063-02

2016-12-15

遼寧省教育廳項(xiàng)目（L2014163）。

葉春苗（1979— ），女，碩士，講師，研究方向?yàn)槭称芳庸ぜ夹g(shù)。