喷雾干燥对乳粉溶解度影响的研究

（黑龙江龙丹乳业科技股份有限公司）

目前，我国的乳粉种类较多，如婴儿配方乳粉、中老年配方乳粉、成人乳粉等。乳粉的溶解度是代表乳粉质量优劣的重要指标。乳粉溶解度是指乳粉与一定量的水混合后，能够复原成为均一的牛乳状态的性能如何的指标。乳粉溶解度的高低反映乳粉中蛋白质的变性程度，用水冲调复原时，产品应呈均一的鲜乳状态，其中蛋白质和脂肪也都恢复成牛乳原来的良好分散状态。影响乳粉溶解度的因素很多，主要是原料乳的质量，乳粉的制造方法、工艺条件，成品乳粉的水分含量等[1～3]。本文主要探讨了喷雾干燥条件对乳粉溶解性的影响，旨在为提高乳粉的溶解性提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

原料奶，奶站提供；喷雾干燥塔SD-1000，日本东京理化公司；GYB60-6S型高压均质机，上海东华高压均质机厂。

1.2 试验方法

1.2.1 溶解度测定[4]

取10 g奶粉，加入到盛有100 mL水的小烧杯中，水温为25 ℃，用玻璃棒轻轻搅拌，记录完全溶解所需要的时间（s）。基础上，选择进口温度、热风流量、物料流量为试验因素，以乳粉溶解度为响应值，进行四因素三水平响应面

1.2.2 喷雾干燥响应面试验设计

本试验根据Box-Behnken中心组合试验设计原理，在物料浓度70%的试验，优化奶粉喷雾干燥工艺条件。响应面试验设计如表1所示。

表1 响应面试验设计

表2 响应面Box-Behnken试验方案设计及结果

表3 回归方程模型的方差分析

2 结果与讨论

2.1 响应面试验方案设计及结果

采用Design expert v8.0.5b响应面设计程序软件对试验进行设计，产生27 个试验。试验结果如表2所示。

2.2 溶解度Y1的F检验

从表3方差分析结果来看，回归模型的P值＜0.002，说明模型高度显著，模型拟合程度良好，该模型可以用于预测喷雾干燥参数对乳粉溶解度的影响。通过Design-Expert 8.0.5b软件得到回归模型为：

在试验设计范围内，一次项的偏回归系数的绝对值X3＞X2＞X1，说明热风流量对乳粉溶解度的影响最大，其次是物料流量，进口温度影响最小。

2.3 响应面直观分析

响应面直观分析图如图1所示。对方程进行岭脊分析，可以得出出粉率最大响应值的编码坐标为（-0.5，-0.71，-0.178），即在试验选取的水平范围内，当进口温度为130 ℃，物料流量为729 mL/h，热风流量为0.48 m3/min，此时乳粉的理论溶解度最高值为20 s。

2.4 验证试验

在进口温度为130 ℃，物料流量为729 mL/h，热风流量为0.48 m3/min时，进行验证试验，产品实际溶解度为21 s，试验值与预测值接近，验证了该模型的可靠性。

3 结论

3.1 热风流量对乳粉溶解度影响最大，其次是物料流量，进口温度影响最小。

3.2 当进口温度为130 ℃，物料流量为729 mL/h，热风流量为0.48 m3/min时，乳粉的溶解度为21 s。

[1]Zhou X，Chen S，Yu Z. Effects of spray drying parameters on the processing of a fermentation liquor. Biosystems Engineering，2004，88（2）：193-199.

[2]Vinh T，Bhesh R B，Tony H.Optimization of co-current spray drying process for sugar-rich foods. Part II：Optimization of spray drying process based on glass transition concept. Journal of Food Engineering，2005（71）：66-71.

[3]Gong Z，Zhang M，Sun J. Physicochemical properties of cabbage powder as affected by drying methods. Drying Technology，2007，5（25）：913-916.

[4]辛修锋，余小林，胡卓炎. 杨梅颗粒固体饮料的工艺研究. 食品与发酵工业，2009，35（2）：162-165.