喷雾干燥大米活性肽工艺优化

李志才，李新国，张建华，戴求仲

（1.长沙新起点生物科技有限公司，湖南长沙410131；2.湖南省畜牧兽医研究所，湖南长沙410131）

大米活性肽是以大米蛋白粉为原料，经蛋白酶水解得到的小肽混合物。研究发现大米活性肽具有促进抗氧化、提高免疫力和调节脂类代谢等作用。既可用于功能食品，又可作为饲料添加剂开展绿色畜禽产品的生产。喷雾干燥法是将一定浓度的料液于干燥室中雾化后，与热空气均匀混合，水分迅速汽化，将料液加工成粉状干燥产品的生产方法，该法能直接使溶液、乳浊液干燥成粉状或颗粒状制品，可省去蒸发、粉碎等工序。且工艺简便，成本低廉，易于推广[1～2]。然而目前未见大米活性肽喷雾干燥制备工艺的相关报道。故本研究拟采用正交设计法，以大米活性肽喷干粉得率和含水量为考察指标，对影响喷雾干燥的3个主要因素（进风温度、进样速度、离心雾化器转速）进行考察，以优选大米活性肽喷雾干燥工艺，为其工业化生产奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设备

材料：大米活性肽样液（长沙新起点生物科技有限公司）。设备：LPG-5型高速离心喷雾干燥机，分析天平，电热恒温干燥箱。

1.2 试验设计

选取进风温度、进样速度、离心雾化器转速为考察因素，每个因素设3个水平，以喷干粉得率和含水量为指标，进行L9(34)正交试验设计，各因素和水平见表1。每组试验取2L浓缩大米活性肽（浓缩到固形物含量在30%左右），每组取3个样本，分别喷雾干燥。干燥完毕，收集集料筒粉末，称重，并测试喷雾干燥样品含水量。同时以大米活性肽中干物质为基准，计算产品得率。

1.3 喷雾干燥粉指标测定

1.3.1 产品得率

产品得率=集料筒中收集的粉/喷雾干燥前样液的固形物含量×100%

1.3.2 含水量

参照GB6435-1986方法。

1.4 数据处理

试验数据用Excel2003整理分析，再用DPS 3.01统计软件进行方差分析。

2 结果与分析

由表2～4可知，进风温度方面，在200℃下产品得率最高、含水量最低，分别为87.25%和7.81%，且二者与进风温度分别呈正、负相关。进样速度方面，在45mL/min下产品得率最高，为81.20%；在30mL/min下产品含水量最低，为8.46%，且其与进样速度呈正相关。离心雾化器转速方面，在15 000r/min下产品得率最高，为79.87%；在25 000r/min下产品含水量最低，为8.64%。各因素对产品得率和含水量的影响主次顺序均为：进风温度＞进样速度＞离心雾化器转速，其中进风温度对产品得率和含水量有极显著影响（P＜0.01），进样速度对产品得率和含水量有显著影响（P＜0.05），而离心雾化器转速对二者均无显著性影响（P＞0.05）。

3 讨论

喷雾干燥过程中，随着干燥的进行，物料会发生“液态—橡胶态—玻璃态”的转变，随着干燥后期物料温度进一步攀升，物料可能由玻璃态又转变成黏流态，出现热粘壁现象[3～4]。本试验中，随进风温度的增加，大米活性肽得率呈上升趋势，而含水量呈先降后升趋势，结果与苏东晓等[5]和陈启聪等[6]研究相似。可能由于空气中含有一定的水分，使被干燥较低含水量的产品在空气中再次吸潮。

雾滴速度和喷雾比能均随喷雾流量呈正相关。进样速度越大，料液被雾化呈雾滴后的粒径亦越大，同时由于惯性作用，其速度亦越大，使其在干燥器中停留时间变短，更易出现干燥不完全的现象，导致产品含水量增加[7]。本试验中，随进样速度的增大，大米活性肽的得率先升高后降低，含水量先降低后升高，结果与RenataV等[8]研究相似。可能由于进样速度过大，超出了雾化室的干燥能力，导致粉末含水量增加，发生粘壁现象，从而影响到产品得率和含水量。

离心式喷雾即料液经高速旋转的雾化器小孔被分散成雾滴，因此离心雾化器转速决定了雾滴离开雾化盘的速度和雾滴平均粒径的大小，而雾滴的速度和粒径大小影响着雾滴与热空气接触的程度，进而决定干燥产品的含水量[9]。实践表明，离心雾化器转速对产品含水量及干燥过程中的粘壁程度均有重要影响。雾滴过大将使产品不易被干燥；雾滴过小会使雾化器的能耗很大，并伴随震动噪声等问题，且干燥的颗粒变小，不利于产品回收而影响得率。本试验中，大米活性肽得率随离心雾化器转速的增加呈下降趋势，一是可能离心雾化器转速过大，使雾滴在干燥器中停留时间缩短，粉末含水量增加，发生粘壁现象，而使产品得率降低；二是离心雾化器转速过大，使雾滴过小，导致干燥的颗粒变小，不利于产品回收而影响得率。大米活性肽含水量随离心雾化器转速的增加呈上升趋势，一是可能进料量恒定，转速的提高并不会使雾滴粒径无限的减小。过大的释出速度反而会加剧雾滴在干燥室中的无规则运动，使小雾滴发生碰撞，重新聚合成较大雾滴的概率加大，导致产品含水量上升；二是空气中含有一定的水分，使被干燥较低含水量的产品在空气中再次吸潮。

4 结论

本试验条件下，大米活性肽喷雾干燥的最适工艺参数为进风温度200℃、进样速度45mL/min和离心雾化器转速15000r/min。此时，大米活性肽产品得率和含水量分别为89.62%和7.80%。

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