复合型固体饮料加工工艺研究①

2021-07-05鲍妮娜袁维风吴丹丹于蓓蓓

佳木斯大学学报（自然科学版） 2021年3期

鲍妮娜, 袁维风，吴丹丹, 于蓓蓓

(1. 宿州学院生物与食品工程学院，安徽宿州 234000；2.青岛市即墨区市场监管综合行政执法大队，山东青岛 266200)

0 引言

固体饮料拥有携带方便、快捷、营养易保存、成本低等优势，受到越来越多消费者的欢迎[1]。固体饮料的加工是将全部果肉都保留，浸提后直接干燥，最大程度上的保留了原有的营养物质[2-5]。其浸提工艺包括了热水处理、果胶酶浸提和超声波辅助果胶酶浸提[3,4,6-7]三种形式。在热风干燥、真空冷冻干燥、真空微波干燥、喷雾干燥等[8]干燥方式中，喷雾干燥制备果蔬类固体饮料基本能保持其原有的颜色、香气和主要营养物质，但也存在诸如干燥器的体积比较大，易发生粘壁的现象等缺点[9]。尤其对于糖含量高的原料，如何减少粘壁的现象是喷雾干燥过程中所面对的首要问题。以红枣、花生、枸杞、生姜为原材料，产品的出粉率、喷雾效果、感官分值为评定标准，考察热水浸提、果胶酶浸提、超声波辅助果胶酶浸提等不同的前处理方式；喷雾干燥过程的料液比、助干剂的添加量以及出风温度三个影响因素对复合型固体饮料加工工艺的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

1.1.1 材料

红枣、花生、枸杞、生姜、麦芽糊精(食品级)、果胶酶(食品级)、柠檬酸(食品级)、磷酸氢二钠(食品级)。

1.1.2 试验仪器

电子天平(FA11048，上海越平科学仪器有限公司)，数显恒温水浴锅(HH-2，金坛市杰瑞尔电器有限公司)，数控超声波清洗器(KQ5200DE，昆山市超声仪器有限公司)，pH计(FE20，上海汇分电子科技有限公司)，胶体磨(JM-L80，广州旭众食品机械有限公司)，低温喷雾干燥机(LPG-5，常州市加利美干燥设备有限公司)。

1.2 试验方法

综合吴闯等人对木耳、红枣、白刺果固体饮料的研究[3]，曹竑等人对枸杞粉的研究[2]，高歌等人对姜粉的研究[5]，并结合预实验的结果，首先确定进风温度为155℃。

参考白兰、张根乐等人在研究红枣粉时果胶酶的添加量[4,6]，以及曹竑在研究速溶枸杞粉的加工工艺时果胶酶的添加量[2]，确定果胶酶的用量为0.2%，参考聂小伟对红枣粉的研究，确定超声波的功率为120 W[7]。

根据预实验的结果，确定复合原材料总量为200 g，其中花生80 g、红枣65 g、枸杞35 g、生姜20 g。在前处理考察时，其复合浆液中的料液比为1:7；入料温度为50℃；复合浆液中固形物与助干剂的比为1:1；进风温度为155℃；出风温度为85℃。

1.2.1 原料的预处理

原料→挑选→清洗→预煮软化→去皮去核→打浆

1.2.2 热水浸提

浸提时料液比为1:5，在100℃的水浴锅中浸提40 min。按照固形物和助干剂的含量1:1的比例，称取麦芽糊精200 g，使其溶在料液中，然后用胶体磨将其磨均，同时加入一定量的水，使其料液比达到1:7。将磨好的料液预热至50℃左右后开始进料，进而进行喷雾干燥。

1.2.3 果胶酶浸提

用1 mol/L的C6H8O7和2 mol/L的Na2HPO4将复合浆液的pH调至4.0[7]。加入0.2%的果胶酶，浸提时的料液比为1:5，在50℃的水浴锅中浸提40 min[2,4,6-7]。将复合浆液升温至95℃持续1分钟[5]用于灭酶。

1.2.4 超声波辅助果胶酶浸提

浸提时料液比为1:5，加入0.2%的果胶酶[2,4,6-7]，同时在一定的超声功率和温度下进行超声辅助果胶酶浸提。功率设置为120 W，温度为50℃，时间为40 min[7]。

1.3 喷雾干燥条件的考察

1.3.1 料液比

料液比分别为1:5,1:6,1:7,1:8,1:9，复合浆液中固形物与助干剂的比例为1:1，其他条件同上所述。

1.3.2 助干剂添加量

复合浆液中固形物含量与助干剂的比例分别为1:0.4,1:0.6,1:0.8,1:1,1:1.2，料液比为最佳料液比，其他条件同上所述。

1.3.3 出风温度

出风温度分别为70℃,75℃,80℃,85℃,90℃，料液比与复合浆液中固形物含量与助干剂的比例都用最佳的比例。

1.4 评定指标

1.4.1 出粉率的测定[10]：

出粉率=[产品的出粉质量/(浆液中总固形物的质量+助干剂的添加量)]×100%。

1.4.2 感官评分指标[11]：

取20 g产品粉末，用200 mL的热水冲泡后，搅拌均匀。通过对产品的色泽、香味、口感、溶解性这四项指标进行评分，每项共25分。评定小组由十人组成，根据表1中的评分标准进行感官评分，分值越高，说明该指标就越好。

表1 评分标准

2 结果分析与讨论

2.1 前处理方法对产品品质的影响

由图1得知，果胶酶浸提和超声波辅助浸提得到的产品出粉率远大于热水浸提的产品出粉率。且由表2可看出，通过果胶酶浸提以及超声波复合果胶酶浸提的浆料喷雾效果比热水浸提的喷雾效果好。该酶可以破坏原料中的果胶物质，使可溶性固形物充分溶出，从而增大可溶性固形物的含量[8]。从感官评分的分值可看出，通过超声波辅助果胶酶的浸提方式所得产品的分值最高。因此，综合其出粉率、喷雾效果以及感官分值这三个指标，最佳的前处理浸提方式为超声波辅助果胶酶浸提。

表2 前处理方法对喷雾效果和感官分值的影响

图1 前处理方法对出粉率的作用

2.2 料液比的影响

由图2可看出，料液比为1:6时，其产品出粉率最高。之后料液比中水分含量增大，其出粉率越来越低。由表3得知，当料液比为1:5的时候，由于水分太少，料液比较稠，导致进料时，容易堵塞喷头，喷雾效果不好，因此出粉率也不高。随着料液比中水分越来越大进料时比较顺畅，没有再出现堵塞喷头的现象。但是当料液比中复合浆液中水分含量太大，会导致浆液进入干燥室内没办法瞬间干燥，即干燥后的物料水分含量高，因而这些粉末会重新聚在一起，也就是结块，同时未完全干燥的粉末碰到壁面的时候会贴在壁上，因而造成出粉率降低。当料液比达到1:9时出现了结块现象。从感官评分的分值可看出，料液比为1:6与1:7时的产品其感官评分的分值差不多，并且它们的分值都高于其他水平下产品的感官分值。因此，综合其出粉率、喷雾效果以及感官分值这三个指标，当固形物与助干剂的比例为1:1，出风温度为85℃时，确定其最佳料液比为1:6。

表3 料液比对喷雾效果和感官分值的影响

图3 助干剂的添加量对出粉率的影响

图4 出风温度对出粉率的影响

2.3 助干剂添加量的影响

由图3可看出，当固形物与助干剂的比例为1:1时，产品出粉率最高。助干剂添加的越多，其出粉率越来越高，但当固形物与助干剂的比例达到1:1.2时，其出粉率反而下降了，是由于助干剂添加较多，使浆液浓度大，进料时易堵塞喷头，因此出粉率不高。添加助干剂的目的就是为了降低复合浆液的粘度，由表4可看出助干剂的添加量逐渐增大，其粘壁现象逐渐减少，但其添加量太多反而会使复合浆液的浓度变得很大，以至于进料时会出现喷头堵塞的现象，继而喷雾效果不好，出现出粉率降低的现象。从感官评分的分值可看出，当固形物与助干剂的比达到1:1.2时，其产品的感官分值明显下降，助干剂添加较多会影响产品的感官品质，而固形物与助干剂的比为1:0.6、1:0.8和1:1时，其感官评分的分值相差不多。因此，综合其出粉率、喷雾效果以及感官分值这三个标准，当料液比为1:6，出风温度为85℃时，其固形物与助干剂的最佳比例为1:1。

2.4 出风温度的影响

由图4可看出，当出风温度为85℃时，产品的出粉率最大。由表5可知，出风温度对喷雾效果也有很大影响，进料流速对出风温度有很大影响，调大进料流速可使出风温度降低，相反，调小进料流速可以使出风温度增大。因此，要使出风温度变小，需要调大进料流速。进料速度太快，不仅会容易造成喷头堵塞，还会使物料不能完全干燥，造成粘壁、结块等现象。但出风温度太大，会有一部分碰到了内壁的物料因温度太高，使其粘度增大，会造成严重的粘壁现象。由表5可看出，出风温度为80℃和85℃时其产品的感官分值较其他水平下产品的分值高，且两者间的分值相差不多。因此，综合其出粉率、喷雾效果以及感官分值这三个指标，当料液比为1:6，固形物与助干剂的比为1:1时，确定其最佳的出风温度为85℃。