工艺参数对蛋白粉离心喷雾干燥质量问题的研究

讲 究 与摆 {寸 食品-盐斜妓 Vo1．2 7，．No．02,2006 工艺参数对蛋白粉离心喷雾干燥 国营回国固回 唐伟强。郭松旺 (华南理工大学工业装备与控制工程学院，广东广州510640) 摘 要：蛋白粉在食品和X-业领域得到广泛应用，使用传统的真 空干燥制备蛋白粉的方法为间歇式生产，效率较低．且过程 控制严格，片状的产品复水性差 随着国外设备的引进l”．喷 雾干燥工艺已应用于全蛋粉的生产，但是对蛋白粉喷雾 工艺的研 究 目前还很 少。本 文在 实验的基础上 ，对蛋白粉 的离心喷雾干燥工艺、参数 、质量评价指标进行了研究． 提 出 了一些研 究参数 关键词：工艺参数，蛋白粉，离心喷雾干燥．质量研究 Abstract：By jntroduction of imported equipment， spray— d rying p rocess has been applied l0 manufacture of d ried whole egg powder，however，researches conducted on spray-drying process of protein powder jS seldom reported S0 far Based on experiments on centrifugal spray drying， this paper identifies some research parameters by conducting researches on manufactu ring process， manufacturing parameters． and jndex 0f quality evaluation Key words：manufactu ring parameters； protein powder； centrifugal spray d rying；research on quality 中图分类号：TS202．3 文献标识码：A 文章 编 号 ：1002—0306(2006)02—0053—03 蛋 白粉 广泛 应 用 于食 品 工业 ，并在 纺 织工 业 、皮 革 工业 、造 纸 、印刷 工 业 、医药 工 业 等行 业 广 泛 得 到 应用 『2I。传 统 的蛋 白十制 方 法使 用 真空 干 燥 法 ，其缺 点 是非 连续 性 生产 ，效 率 相 x,l-~ 低 ，生 产 过程 难 以严 格 控制 ，并且 生产 出的片 状 蛋 白水 复原 时间 长 ，一 般 室 温下需 要 l2h左 右 。喷雾 干燥法 生产 蛋 白粉 ，干燥 速 度快 ，蛋 白质 受 热 的时 间 短 ，不易 使 蛋 白质 发生 变 性 ，x,l其成 分 的影 响极 微 ，蛋 白粉 水 复 原性 好 ，色 正 、 味好 ；喷 雾 干燥 操 作 在密 闭条 件 下 进 行 ，粉 粒 小 ，不 必 粉碎 ，可 保证 产 品 的卫 生 安全 ；喷雾 干燥 法 生产 蛋 收稿日期：2005—06—20 作者简介：唐伟强(1951一)，男，副教授 ，研究方向：食品机械设计 理论与产品开发 粉 ，易 机 械 化 、自动 化 连 续 生 产 ，可 实 现 比较 精确 的 过程 控 制 。 目前 ，虽 然 喷雾 干 燥全 蛋粉 已经 得 到应 用 ，但 是对 于 提 高喷 雾 干燥 蛋 白粉 质 量 的研 究 目前 还 不是很 多 。 为此 ，本 文 作 者通 过 实验 ，对 离 心 喷雾 干燥 蛋 白粉 的 工艺 参数 及蛋 白粉 产 品的工 艺 性 能 和 产 品特性进 行 了研究 。 1 材料与方法 1．1 材料与设备 市售红 皮鸡 蛋 ，蒸馏 水 ，试剂 药 品等 。 160 目筛 网 ，杀 菌锅 ，离 心式 喷雾 干燥 设备 (喷雾 盘 直 径 ：50mm)，风 循 环 式 干 燥 箱 ，电 子 天 平 ，水 浴 锅 ，凯 氏定 氮装 置 。 1．2 实验方法 采用 离 心 喷雾 干燥 机 干燥 蛋 白粉 ，并 在 实 验 中 改 变工 艺参 数 ，研 究 工 艺 参数 的改 变 对产 品 性 质 的 影 响 。 1．3 工艺流程 拣蛋一洗蛋一消毒一 清水喷淋一吹干一打蛋一蛋白、蛋 黄分离—，搅拌一 自然发酵— 160日筛过滤一巴氏杀茵 (5OclC， 30min)一 离心喷雾干燥一 出粉一千热杀菌一冷却一筛粉一真 空 包装 2 结果与分析 2．1 自然发酵对喷雾干燥工艺的影响 不 同发 酵 时 间对 蛋 白粉 干燥 品 质 的影 响如 表 1 所 示 。 由表 l可知 ， 自然 发 酵程 度 对 蛋 白粉 喷 雾 干燥 工 艺和 干燥 后 的 产品 性 质影 响 比较 显 著 ，未 经发 酵 的 蛋 白液 ，含 有 大量 的 大分 子浓 厚 蛋 白，且 呈 胶 联 状 ，蛋 白液 粘 稠 ，难 以 通 过 160 目的筛 网 ，干 燥 过 程 中 ，发酵 不 彻底 的蛋 白液 ，易 堵 塞 离 心 盘方 形 孑L，成 雾性 不 好 ，易 发 生粘 壁 现 象 ，蛋 白粉 易 发 生 焦糊 ，故 维普资讯 http://www.cqvip.com 农品，II斜妓 Science and 7~echnology of Food Industry 表 l 不同发酵时l 对蛋白粉十燥品质的影响 讲 究 与摆 讨 发酵时间(h) 0 12 24 48 72 对喷雾干燥的影响 存在大量的浓厚蛋白，蛋白液粘稠，不能通过 160日筛，直接喷雾干燥时不易形成雾滴，易堵塞离心盘方形孔 通过 160目筛困难，干燥过程中容易堵塞离心盘方形孔 ，收集到的产品中有较多褐色片状杂质，产品长时间存放 以后，颜色由浅变深 可以顺利通过 160目筛，但流速小，干燥过程中容易堵塞离心盘方形孔 ，收集到的产品中有褐色片状杂质，产品长 时间存放以后，颜色有变深倾向 可以顺利通过 160目筛，干燥过程中很少堵塞离心盘方形孔，收集到的产品中褐色片状杂质少，产品长时间存放 以后，颜色变化很小 可以顺利通过 160日筛，干燥过程中很少堵塞离心盘方形孔，收集到的产品中褐色片状杂质极少，产品长时间存 放以后，颜色变化很小 有 时伴 有 很大 的 片状 颗 粒 ，产 品 长 时间 存放 颜 色 容 易变深 ；经过 完全 发 酵 的蛋 白液 ，很方 便 进 行喷 雾 操 作 ，成雾 性 好 ，干燥 后 的蛋 白粉 色 泽鲜 亮 ，颗 粒均 匀 ， 长时间 存放颜 色基 本不 变 。实验 表 明 ，充分 发 酵可 以 除去 蛋 白液 中 的糖分 ，蛋 白粉 在 于燥 过 程 中不 易焦 糊 。没 有 经 过发 酵 和 发酵 不彻 底 的蛋 白液 中 的糖 分 呈现胶 联 状 ，所 以蛋 白液难 以顺 利 通过 160 目的筛 网 ，造成 干燥 困难 ，干燥 形 成 粗 大 的颗 粒 ，由于 糖 分 容易 发生 褐 变和 焦糊 ，在存 放 期 间易发 生 美拉 德 反 应 ，使颜 色 发生改 变 。 2．2 蛋白粉喷雾干燥过程中温度的影响 在 喷 雾干燥 工 艺 参数 中 ，进 出 口温 度是 主要 的 影 响因 素 ，它直 接 影 响到 喷雾 干 燥 过程 本 身 和最 终 产 品的 品质 。本 实 验 中通 过改 变 干 燥 室进 出 口的温 度 ，研究 其对 干燥 工 艺和最 终 产品 质量 的影 响 。 实验使用 ：进料温度 ：25℃；离心盘转速 ：1700(O／rain； 蛋 白粉 以 1：7．5加 水 复原 ，水 温 19℃。通 过 对 干燥 塔 内温 度 的改 变 和含 水 率 的改变 进 行 实验 。表 2为实 验 的结 果 。 从 实 验 可 以看 出 ，离心 干 燥过 程 中 ，进 出 口温度 的不 同 ，对 蛋 白粉 品质有很 大影 响 。 2．2．1 随 着进 出 口温 度 的 升高 ，产 品 的含 水率 会 随 之减 少 。因为 在喷 雾 干燥 过程 中 ，雾滴 的干燥 过 程 分 为 等速 干燥 和降速 干燥 两 个 阶段 。等 速 干燥 阶段 ， 雾滴 的温 度一 直 保 持 湿球 温 度不 变 ；降速 干 燥 阶段 雾滴温 度 分 布是 从 液滴 内部 到外 部 逐渐 升 i岛。研究 表 明，干 燥室 的温度 越 高 ，进风 量越 大 ，干燥 过 程 进入 降速 干 燥 阶段 时问就 越早 ，对应 的十燥 产 品 的 含水量 就 越 少 。 2．2．2 随 着进 出 口温度 的 升 高 ，产 品 薄 片状 颗 粒就 越 少 ，产 品 的颗 粒 越均 匀 。原 因是 进 出 口温 度低 时 。 干燥 速 度 慢 ，颗粒 在 尚未 干燥 完全 时 ，相 互碰 撞 形成 大颗 粒 ；温 度 高 时 于燥 速 度 快 ，雾滴 瞬 间 被 干燥 ，且 颗 粒 细 小 。 2_2_3 在 相对 较 低 的进 出 口温度 下 ，产 品 的纯度 很 高 ；随 着 进 出 口温 度 的升 高 ，产 品 所含 的 褐 色杂 质会 随之 增 多 。这是 由于降 速干燥 阶段 。特别是 出 口温度 过 高 时 ，蛋 白粉 在 高 温环 境 中存 在 过 长 的时 问 ，造成 蛋 白粉 焦糊 。另外 过高 的 出 广I温 度 ，会 使更 多 的蛋 白 质 变 性 。 2．2．4 在 相对 较 低 的进 出 口温 度下 ，产 品 的溶 解性 和溶 解 速度 比较 快 。分散 性 和 流 动性 不是 很 好 ；随 着 进 出 口温度 的 升 高 ，产 品 的溶 解性 变 差 ，溶 解 速度 变 慢 ，一般 要 30rain以上才 能 完 全溶 解 ，但 分 散性 较 好 ，流 动性 也较 好 。 2．2。5 在 相 对较 低 的 进 出 温 度下 。产 品 水 复 原后 的溶 液 颜 色清 亮 透 明 ；随 着进 出 口温度 的升 高 ，产 品 水 复 原 后 的颜 色 有 变深 的倾 向 ，因为进 出 口温 度 高 时 。变 焦糊 的 蛋 白粉增 多 。 2．2．6 在 一 定 的温 度 范 围 ，产 品 的气 味 没 有 太 大 的 改 变 ，都是 微腥 昧 ，还有 一点 点 甜香 味 。 2．2．7 在相 对较 低 的进 出 L]温 度 下 ，复原 后 的蛋 白 液 胶 粘 性较 好 ；随着 进 出 口温 度 的升 高 ，复 原后 的蛋 白液 胶 牯性 变 差 ，这是 由于蛋 白粉 中变性 蛋 白 含量 增 多 。 2．3 离心盘转速对产品质量的影响 维普资讯 http://www.cqvip.com 讲究与猩讨 食品，II斜枝 Vo1 2 No．02,2006 表 3 喷雾干燥时离心盘转速对产品质量的影响 比例 1．0：1．5 1．0：3．0 1．0：4．5 1．0：6．0 1．0：7．5 1．0：7．5 、 胶状 透明液体 ，胶状 透明液 体 ，胶 状透 明液 体 ， 胶粘性很好 胶粘性好 起泡性好 透明液体，有一定 透明液体，有一定的 透明液体，胶粘性一 的粘性，起泡性好 胶粘性，起泡性好 般，溶液呈稀水样 离心喷 雾 干燥 丁艺 过 程 中 ，离 心 盘 的转 速对 雾 化 液滴 的 大小 影 响很 大 ，从 而 间接 影 响 到干 燥 制 品 的性质 。蛋 白液 在室 温 自然发 酵 72h，25c【=进 料 。进 出 口温度 140-170~(2。表 3为喷 雾干燥 时 候离 心盘 转速 对 产品质 量 的变化情 况 。 通过 实 验 町以看 出 ，在相 同的进 出 口温 度 下 ，调 整 离心 盘 的转 速 ，可 以改 变 喷雾 粒 子 的直 径大 小 、疏 松 程度 。 对 于 蛋 白粉 来 说 ，转 速 越 大 ，片状 颗 粒 越 少 ，颗 粒越 均匀 ，粒径 越小 ，越不 容 易堵 塞离心 盘方 形孑L。 2．4 蛋白粉的还原与加水量的关系 为了使 蛋 白粉 还 原 后 得 到较 好 的还 原 性 质 。本 实 验在 室温 的 环境 下 对 比 了不 同 的加 水 比例 ，得 到 还原 蛋 白液 的性 质 。制 品的工 艺参 数 为 ：进 出 口温 度 140～70oC，离心 盘 转速 1700Or／min。表 4为 蛋 白粉 的 还 原与所加 水苣 的关 系。 实验 得 出 ，蛋 白粉 复 原 时 ，物料 与 水 的 比例 在 1．0：6．0～1．0：7．5之 间 ，其 间蛋 白粉 复原 后 的性 质更 接 近 鲜 蛋 。性 能 也 好 。 2．5 产品中蛋白粉的蛋白质含量分析 采 用凯 氏定 氮 法 ，测 得最 终 产 品 的蛋 白质 含量 为 84．43％ 。 3 结论 通过 对 蛋 白粉 的离 心 喷雾 干 燥 工艺 参 数对 工 艺 过 程和产 品质 量影 响 的研 究 ，所得 结论 如下 ： 3．1 蛋 白原液 含的糖 分较 多 ，粘 稠度 大 ，影响 干燥 制 品的品质 ，必须 在喷 雾干燥 前 进行 充分 发酵 。由于本 实 验采 用 自然 发酵 的方 法 ，发酵 后 蛋 白液 的 菌含 量 比较 多 ，巴氏 杀菌 不易 把 全部 细 菌 杀干 净 ，所 以在 喷 雾 干燥 后进 行 二 次杀 菌 ，一 般 采 用 干热 杀 菌后 再 进 行真 空包装 。 3．2 喷雾 干燥 工 艺 中 ，出于经 济性 、干燥设 备 的热 利 用率 、产 品 品 质 的考 虑 ，建 议 进 料 温度 应 在 25～45 之 间 。 3．3 分 析蛋 白粉 干燥 工 艺参 数可 知 ，进 口温度 低 于 ll0℃时 。蛋 白粉 无 法 干 燥 成 型 ；进 口温度 在 l20～ l50℃之 间 ，出 口温 度 62～73℃之 间蛋 白粉 都 可 以干 燥 成 型 ，但是 由于进 出 口温度 的差 异 ，造 成 了 干燥得 到 的蛋 白粉 的性 质 的 不 同 ，表 2所 示应 根 据 不 同 的 蛋 白粉 的性 质需 要 选 取适 当的 进 出 口温度 ，从 而得 到理想 的蛋 白粉 制 品 。建 议出 口温 度 最好 不 要 超过 70℃ 。 3．4 在 相 同的进 出 口温度 下 ，调整 离心 盘 的转 速 ，可 以改变 喷雾 粒子 的直 径大 小 以及疏 松 程度 。 3．5 蛋 白粉 的 复 原 加 水量 在 1．0：6．0～1．0：7．5之 间 ， 可 以得 到较 好 的蛋 白复原 液 。 参考文献： [1】 陈禹，恽海亮．我 国喷雾干燥设备现状及与国外的差距【儿 食品与机械。2000(2)：7—9． [2】 王菊侠，芳芳，杨玲引，等．干蛋粉在国内外食品开发与应用[JJ． 西部粮油科技，2002(5)：39～42． [3】 娄源功，钱向明，陈复生，等．专用鸡全蛋粉AT--业化生产新工 艺研究[J]．郑州粮食学院学报，1997，31：14~18． 【4】 廖传华，董金善，顾海明，等．喷雾干燥操作中传热过程[JJ_南 京化 工大学学报，1998，20：87~89． 【5】 于凤鸣．蛋粉 中蛋白质含量测定方法的比较[J】．河北农 业技术师范学院学报，l998，12(4)：23~25． ： 辩 朝 1|l■ 簟 凡通过邮局直接汇款至本刊编辑部订阅 20 6年杂志的读 者，将免费获得垒年《食品企业采购 指南 验证指南下载验证指南下载验证指南下载星度指南下载审查指南PDF 》。 本刊读者碾务部随时办理《食品工业辩技》的订阅王^传 。印 使 错过邮局锯诃期，本刊也可补寄当年散刊和过期刊台姆本 2口OS 年垒年 2l6元；2003、2004年垒年 18O元；9“2、93 94，gS年各 年务玎本。每册4O元；96、97、98年各年合订本每年一册 每册 5O元 99年合订本 6O元一册；92年增刊2O元一册； 9B5年增 刊 Z0元一册；99年增刊 3O元一册。 2O06年《食品工业科技》杂志将超过 30O页!每册 2S茏 誊 年 300元。 邮局汇 毅 。 地 址 北京市永外沙子搿路 70号 100075 收教单位≮《食l品工业辩技》读者服务部 ￡泵电话jO誓O-6 275l896 。 | ~：010-87 28794 √． ⋯ | 银行辫教 曩 u 榷 号-：0~00001 509089299183 开。 户行； u商行jb京崇文篷木定门分理烛 淑毂鞲位 地探 赫工啦硒巍眠 ： 维普资讯 http://www.cqvip.com