荔枝粉的喷雾干燥工艺优化

海金萍，吴豪廸，徐国祥，张钟

（广东石油化工学院，广东茂名525000）

荔枝（Litchi chinensis Sonn.）是无患子科（Sapindaceae）荔枝属（Litchi）常绿乔木[1]，主要产地在中国广东、福建、海南等省。荔枝果肉不仅味道鲜美，还富含大量的营养成分。每100 g荔枝鲜果肉含糖分16.53 g、能量 276 kJ、蛋白质 0.83 g、脂肪 0.44 g、灰分 0.44 g、膳食纤维 1.3 g，含钙 5 mg、铁 0.31 mg、镁 10 mg、磷 31 mg、钾 171 mg、钠 1 mg、锌 0.07 mg，含 VC71.5 mg、硫胺素0.011 mg、核黄素 0.065 mg、烟酸 0.603 mg、维生素 B 族60.1 mg、总叶酸 14 mg、VE0.07 mg，色氨酸 0.007 mg、赖氨酸0.041 mg、甲硫氨酸0.009 mg[2]。此外，荔枝还含有多糖[3]、原花色素A2和无色矢车菊素等类黄酮物质[4]。

自20世纪90年代开始，我国荔枝产业得到了迅速发展，年种植面积以9.3%的速度增加。但是，由于荔枝采收期集中、不宜长期贮藏保鲜、深加工技术研发相对滞后和相关企业规模较小等原因，致使荔枝产区时常突现荔枝丰收、农民失收、部分荔枝果实腐烂变质等现象，严重阻碍荔枝产业的发展壮大。因此，急需通过加工解决荔枝的保值、增值问题[5]。目前荔枝的主要加工产品有荔枝干、荔枝罐头、荔枝汁、荔枝酒等。本文研究了喷雾干燥法将荔枝果肉加工成荔枝果粉的加工工艺条件，以期为荔枝加工业的发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

荔枝（桂味品种，九成熟）：购于茂名市官渡市场；还原型谷胱甘肽：进口分装；麦芽糊精、乳清粉、卵磷脂均为食品级：中盛生物科技有限公司；羟甲基纤维素钠CMC-Na（AR）：天津致远化学试剂有限公司；柠檬酸、柠檬酸钠（AR）：天津博迪化工股份有限公司。

1.2 仪器与设备

Bioq-8000喷雾干燥仪：汇和堂生物工程设备（上海）有限公司；GJJ均质机：上海诺尼轻工机械有限公司；DS-1高速组织捣碎机：上海标本模型厂制造；WZ108手持糖度计：浙江托普仪器有限公司；CR-10色差计：柯尼卡美能达（中国）投资有限公司；RE-52AA旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

荔枝→清洗→去壳、去核→护色→打浆→浓缩→加添加剂→均质→喷雾干燥→装袋

1.3.2 操作要点

1）护色：将荔枝果肉浸入pH 3.0、浓度1.0 mmol/L的谷胱甘肽溶液中10 min后捞出，再经90℃热烫30 s。

2）打浆：将经过护色处理的荔枝果肉用组织捣碎机打浆，浆液用4层纱布挤压过滤2次。

3）浓缩：将过滤好的荔枝浆真空浓缩至固形物所要求的浓度（2 kg荔枝原汁浓缩至20 mL）。

4）均质：在浓缩好的荔枝浆中加入占固形物质量2.5%的卵磷脂、0.5%的CMC-Na及适量助干剂，然后在25 MPa压力下均质。

5）喷雾干燥：将均质好的荔枝浆按照工艺参数进行喷雾干燥。

1.3.3 工艺参数试验设计

考查助干剂种类及用量、入料温度、入料流量、入料质量分数、进风温度等因素对喷雾干燥制备荔枝粉出粉量、含水量及色差值的影响，在单因素试验的基础上通过正交试验优化出最佳喷雾干燥工艺参数。

1.3.4 荔枝粉的评价指标及测定

试验以荔枝粉的含水量、色差值dL、出粉量为评价指标，并以排队综合评分（30分制）法评分。评分标准见表 1、表 2、表 3。

表1 荔枝粉含水量评分标准Table 1 The scoring criteria for water content of litchi powder

水分含量测定：直接干燥法[6]。

色差值测定：色差计法[7]，本次试验测定的是荔枝粉的明度指数，dL值越大表明颜色越亮。

表2 荔枝粉色差值评分标准Table 2 The scoring criteria for color difference of litchi powder

表3 荔枝粉出粉量评分标准Table 3 The scoring criteria for powder quantity of litchi powder

出粉量/（g/20 mL）=干燥室内的荔枝粉质量/喷粉前浆料的体积

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 助干剂种类的确定

荔枝为含糖量高的水果，其含糖量占总固形物的80%左右。直接用含糖量较高的果浆进行喷雾干燥非常困难，通常的做法是在果浆中添加一定量的助干剂[8]。

入料质量分数25%、入料流量7 mL/min、进风温度180℃、助干剂添加量37.5 g/100 mL，考察不同助干剂对喷雾干燥效果的影响，结果如表4。

表4 不同助干剂对喷雾干燥效果的影响Table 4 The influence of different dry aid on the spray drying effect

由表4可知，3种助干剂中，麦芽糊精助干效果及使用后出粉量明显优于其他两种，所以，确定麦芽糊精作为助干剂。

2.1.2 助干剂添加量的确定

入料质量分数25%、进料流量7 mL/min、进风温度180℃，考察不同用量助干剂麦芽糊精对喷雾干燥效果的影响，结果如表5。

由表5可知，随着助干剂麦芽糊精用量的增加，荔枝浆喷雾干燥出粉量呈先升后降的趋势，添加40 g/100 mL麦芽糊精时出粉量最大，并且此时荔枝粉的含水量也最低。助干剂添加量对荔枝粉的色差值影响不大。

表5 助干剂用量对荔枝粉色差值、含水量及出粉量的影响Table 5 The influence of dry aid dosage on color difference，water content and powder quantity of litchi powder

2.1.3 入料温度的确定

麦芽糊精用量40g/100mL、入料质量分数为25%、入料流量为7 mL/min、进风温度180℃，考察不同入料温度对喷雾干燥所得荔枝粉出粉量、含水量及色差值的影响，结果如表6。

表6 入料温度对荔枝粉色差值、含水量及出粉量的影响Table 6 The influence of inlet temperature on color difference，water content and powder quantity of litchi powder

从表6可以看出，入料温度的改变对喷雾干燥出粉量影响不大，且在试验过程中浆料的温度不易保持恒定，所以选择室温为入料温度。

2.1.4 入料流量的确定

麦芽糊精用量40g/100mL、入料质量分数为25%、进风温度180℃，考察不同入料流量对喷雾干燥效果的影响，结果如表7。

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

从表7可以看出，喷雾干燥入料流量为7 mL/min时，荔枝粉含水量最低，而流量过大过小都会导致荔枝粉含水量增加。这是由于过小的流量使喷出的雾滴过细过轻，喷雾效率低；但流量过大则形成大的雾滴，在干燥室内不能完全干燥。综合入料流量对喷雾干燥出粉量、荔枝粉含水量及色差值的影响，入料流量确定为7 mL/min比较适宜。

2.1.5 入料质量分数的确定

料液的入料质量分数不仅影响喷雾干燥的效果，还影响喷雾干燥生产的经济成本。麦芽糊精用量40 g/100 mL、入料流量7 mL/min、进风温度180℃，考察不同入料质量分数对喷雾干燥效果的影响，结果如表8。

表8 入料质量分数对荔枝粉色差值、含水量及出粉量的影响Table 8 The influence of inlet mass fraction on color difference，water content and powder quantity of litchi powder

由表8可知，入料质量分数的大小对荔枝粉的色差值和出粉量影响较大，而对荔枝粉含水量影响较小。入料质量分数25%时，料液的流动性较好，出粉量远远高于其他浓度，该入料质量分数下荔枝粉的色差值也能满足要求。因此，确定25%为最佳入料质量分数。

2.1.6 进风温度的确定

麦芽糊精用量40 g/100 mL，入料质量分数25%、入料流量7 mL/min，考察不同进风温度对喷雾干燥效果的影响，结果如表9。

表9 进风温度对荔枝粉色差值、含水量及出粉量的影响Table 9 The influence of inlet air temperature on color difference，water content and powder quantity of litchi powder

由表9可知，进风温度的改变对喷雾干燥出粉量和色差值的影响较明显，而对荔枝粉的水分含量影响较小，高温会降低荔枝粉的色差值，170℃时出粉量最大。

2.2 正交试验确定喷雾干燥的最佳工艺参数

上述单因素试验中，助干剂种类及用量、入料质量分数、进风温度和入料流量均对喷雾干燥效果有较大影响，而入料温度则影响较小。由于麦芽糊精的助干效果明显优于可溶性淀粉和乳清粉，入料质量分数为25%时喷雾干燥效果远好于其他浓度，因此确定麦芽糊精为助干剂，入料质量分数为25%。考虑到麦芽糊精用量、进料温度及入料流量三因素的交互影响，通过L9（33）正交设计试验优化喷雾干燥的最佳工艺参数。正交试验因素水平见表10，正交试验结果及分析见表11。

表10 荔枝粉喷雾干燥正交试验L9（33）因素水平表Table 10The orthogonal test L9（33）factors level table of litchi powder spray drying process

表11 荔枝粉喷雾干燥正交试验结果及极差分析表Table 11 The orthogonal test results and range analysis table of litchi powder spray drying process

由表11正交试验结果及极差分析可知，3种因素对喷雾干燥效果的影响大小依次为C＞A＞B，即助干剂用量＞入料流量＞进风温度，3种因素的最佳组合为A2B2C3。因此，荔枝粉喷雾干燥的最佳工艺参数为：入料质量分数25%、入料流量7mL/min、进风温度170℃、助干剂麦芽糊精用量45 g/100 mL。

3 结论

通过单因素及正交设计试验，确定了荔枝果浆喷雾干燥的工艺条件为：入料质量分数25%、入料流量7 mL/min、进风温度170℃、助干剂麦芽糊精用量45 g/100 mL。荔枝粉的感官指标：色泽呈乳白色，组织形态呈疏松粉状，具有浓郁的荔枝清香，无肉眼可见的杂质，冲调后无结块；理化指标：水分含量3.0%，色差值（dL）+38.9。

[1] 王宗洲.新编拉汉英植物名称[M].北京:航空工业出版社,1996:425

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

[3] 吴华慧,李雪华,邱莉.荔枝、龙眼果肉及荔枝、龙眼多糖清除活性氧自由基的研究[J].食品科学,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] 黄小红,邓开野,缪晓平.我国荔枝加工现状分析[J].广东农业科学,2010,37(5):124-126

[6]中华人民共和国卫生部.GB 5009.3-2010食品安全国家标准食品中水分的测定[S].北京:中国标准出版社,2010

[7] 李里特.食品物性学[M].北京:中国农业出版社,1998:323-334

[8] 林勤保,高大维,李国基.枣粉喷雾干燥的初步研究[J].食品科学,1997,18(9):37-40