欧李红仁核桃粕红枣复合果粉加工工艺研究

夏禹承 付露莹 王锐 董兆斌 吴淑娟 张润光 张有林

摘要 欧李富含钙元素，核桃粕富含多种蛋白及微量元素，红枣维生素含量高并含有丰富的多糖，将三者复合，有望生产出营养互补、感官俱佳的高级饮品。以欧李、红枣、红仁核桃粕为原料，按10∶10∶1的比例混合浆液，利用喷雾干燥方式生产复合果粉，并对其工艺参数进行优化。对送风温度、进料泵速、转子流量计高度及浆液固形物含量4个因素进行单因素试验和响应面分析，结果表明，利用喷雾干燥法生产欧李红仁核桃粕红枣复合果粉的最优条件为送风温度183 ℃、进料泵速5.00 mL/min、转子流量计高度50 mm、浆液固形物含量7%。在该条件下生产的复合果粉的集粉率为59.50%，休止角为40°，堆积密度为0.23 g/mL，水分含量为1.5%，溶解度达51.3%。在该工艺参数下生产的复合果粉营养互补，口感上佳，集粉率高，物理学特性优良。

关键词 欧李；红仁核桃粕；红枣；复合果粉；加工工艺

中图分类号 TS 278  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2023）12-0158-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.12.036

Study on the Processing Technology of Cerasus Humilis Red Kernel Walnut Meal and Jujube Compound Fruit Powder

XIA Yu-cheng1，FU Lu-ying1，WANG Rui2 et al

（1.College of Food Engineering and Nutritional Science，Shaanxi Normal University，Xian，Shaanxi 710119;2.Shaanxi Provincial Forestry Science and Technology Promotion and International Project Management Center，Xian，Shaanxi 710082）

Abstract Cerasus humilis is rich in calcium，walnut meal is rich in protein and a variety of minerals，and jujube is high in vitamins and rich in polysaccharides.Combining the three，it is expected to produce high-end drinks with complementary nutrition and excellent sensory.Using Prunus humilis，jujube and walnut meal as raw materials，the compound fruit powder was produced by spray drying method in the proportion of 10∶10∶1，the process parameters were optimized by single factor test and response surface optimization test.The results show that the optimal conditions for spray drying process of the cerasus humilis walnut meal and jujube composite fruit powder are： inlet air temperature is 183 ℃，feed flow rate is 5.00 mL/min，rotameter height is 50 mm，slurry soluble solid content is 7%.Under these conditions，the produced solid beverage has a powder collection rate of 59.50%，an angle of repose of 40°，a bulk density of 0.23 g/mL，and a moisture content of 1.5%.The composite fruit powder produced under the process parameters has complementary nutrition，good taste，high powder collection rate and excellent physical properties.

Key words Cerasus humilis;Walnut;Jujube;Composite fruit powder;Processing technology

基金项目

中央财政林业科技推广示范项目（SLTG〔2021〕04），2020年度陕西省农业产业化发展项目“核桃系列产品加工关键技术转化与产品开发”；陕西省林业科学院科技创新计划项目（SXLK2021-0232）。

作者简介 夏禹承（1996—），男，黑龙江大庆人，硕士研究生，研究方向：食品科學。*通信作者，教授，博士生导师，从事农产品贮藏与加工研究。

收稿日期 2022-07-11

欧李（Prunus humilis Bunge）为蔷薇科樱桃属，是果药兼用型植物，可在干旱、风沙等恶劣环境下生长［1］。欧李果肉中钙含量高达455.3 mg/kg［2］，又名钙果，近年来被人们引种栽培。但欧李果实耐贮性差，采后表皮易破损或受微生物污染而腐烂变质［3-5］。核桃（Juglans regia L.）为胡桃科胡桃属植物，是优良的油料木本作物。核桃粕是核桃果仁榨油后的副产物，蛋白质含量高达53.89%［6-8］。对核桃粕深加工，可以提高核桃的附加值［8-11］。红枣为鼠李科枣属植物，红枣多糖及维生素对调节小鼠免疫功能具有积极作用［12-14］。将三者复合，有望生产出营养丰富、感官俱佳、附加值高的优质产品。

喷雾干燥具有干燥速度快、操作简单、便于控制、适用于大规模连续性生产等优点，且能最大限度地保留加工品的色泽和风味，是制备果蔬粉的常用方法［15］。该试验旨在采用喷雾干燥方式生产欧李红仁核桃粕红枣复合优质果粉。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

欧李果实，2020年9月15日采摘于陕西省榆林沙漠研究所，采摘当天于冷库储藏备用；红仁核桃粕，为陕西省洛南县红仁核桃仁冷榨取油后的副产物；红枣，2020年9月27日采自陕北佳县油枣，烘干备用。

麦芽糊精，食品级；氢氧化钠，分析纯；均购于西安晶博生物科技有限公司。

1.2 试验设备

BL80Y21型多功能破壁机，美的集团股份有限公司产品；HH-4型数显恒温水浴锅， 金坛市岸头仪都仪器厂产品；GZX-9146MBE型数显鼓风干燥箱，上海博迅实业有限公司医疗设备厂产品；JM-50型胶体磨，温州永泰轻工机械厂产品；WK-600A型小型高速粉碎机，青州市精诚医药设备制造有限公司产品；Panda Plus型高压均质机，意大利帕尔马公司产品；手持折光仪，上海仪电物光公司产品；MH500型电子调温加热套，北京科伟永兴仪器有限公司产品；B-290型喷雾干燥机，瑞士步琦公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程。欧李红仁核桃粕红枣复合果粉工艺流程见图1。

1.3.2 欧李果汁的制备。

筛选表面无破损，完全成熟的欧李果实，清洗去核，破壁机打浆，静置1 h，搅拌，4层纱布过滤，得欧李果汁。

1.3.3 核桃粕粉的制备。

红仁核桃破壳取仁，果仁浸泡于蒸馏水中24 h，取出置于2%的NaOH溶液中加热至85 ℃，2 min 后取出。清水冲净核桃仁表面残留碱液，高压水冲去内种皮后得到去皮红仁核桃仁。粉碎去皮核桃仁，放入烘箱50 ℃下干燥24 h。冷榨取油得到饼状核桃粕，用小型高速粉碎机粉碎过120目筛，得红仁核桃粕粉。

1.3.4 红枣汁的制备。

筛选优质红枣，清洗去核，加入蒸馏水打浆，料液比为1∶10（g∶mL）。加热混合液至60 ℃浸泡提取3 h，过胶体磨，4层纱布过滤得到红枣汁。

1.3.5 助干剂的添加。根据预试验，选择麦芽糊精作助干剂，按红仁核桃粕粉质量的150%添加。

1.3.6 主料配比及处理。

根据预试验，将欧李果汁、红枣汁、红仁核桃粕粉按质量比10∶10∶1混合均匀，加入助干剂，用胶体磨处理3次，得到固形物含量为11%的混合浆液。

1.3.7 喷雾干燥单因素试验。

在喷雾干燥预试验的基础上，对送风温度、进料泵速、转子流量计高度、混合浆液固形物含量进行单因素试验，测量欧李红仁核桃粕红枣复合果粉的集粉率和水分含量。每个单因素做3次平行试验。

固定进料泵速5 mL/min、转子流量计高度45 mm和混合浆液固形物含量7%，考察送风温度为150、165、180、195、210 ℃ 5个水平对复合果粉的集粉率和水分含量的影响。

固定送风温度180 ℃、转子流量计高度45 mm和混合浆液固形物含量7%，考察进料泵速为2.50、3.75、5.00、6.25、7.50 mL/min 5个水平对集粉率和水分含量的影响。

固定进料泵速5 mL/min、送风温度180 ℃和混合浆液固形物含量7%，考察转子流量计高度为40、45、50、55、60 mm 5个水平对复合果粉的集粉率和水分含量的影响。

固定进料泵速5 mL/min、转子流量计高度45 mm和送风温度180 ℃，考察混合浆液固形物含量为3%、5%、7%、9%、11% 5个水平对复合果粉的集粉率和水分含量的影響。

1.3.8 喷雾干燥响应面试验。

在单因素试验的基础上，选择送风温度（A）、进料泵速（B）、转子流量计高度（C）、混合浆液固形物含量（D）作为自变量，依Box-Behnken Design设计原理，以复合果粉的集粉率为响应值，进行4 因素3水平的响应曲面分析，寻求采用喷雾干燥法生产欧李红仁核桃粕红枣复合果粉的最优工艺参数。各组试验因素与水平见表1。

1.3.9 产品物理特性测定。

1.3.9.1 集粉率测定。

w（%）=m1m2+m3×100（1）

式中，w为集粉率，%；m1为收集的果粉质量，g；m2为混合原浆液固形物的质量，g；m3为添加的助干剂质量，g。

1.3.9.2 水分含量测定。直接干燥法，采用国标GB 5009.3—2016的方法。

1.3.9.3 堆积密度测定。

参考张丹［16］的方法。测定10 mL复合果粉的质量，将其倒入漏斗，使其落入10 mL的量筒中，计算堆积密度（g/mL）。

1.3.9.4 流动性测定。

参考纵伟等［17］的方法并稍作修改。将20 g欧李红仁核桃粕红枣复合果粉注入漏斗，下落铺满水平放置的平皿中，待果粉完全落下形成锥体，测量其高度，按照以下公式计算休止角。

tanα=Hr（2）

式中，α为休止角；H为欧李红仁核桃粕红枣复合果粉堆高度，cm；r为平皿半径，cm。

1.3.9.5 溶解度测定。

参考乔小全等［18］的方法。将100 mL去离子水加入5 g欧李红仁核桃粕红枣复合果粉，100 r/min高速搅拌5 min，3 000 r/min离心5 min，取25 mL上清液于105 ℃烘干，按以下公式计算上清液中干物质含量的比例。

P（%）=M1M2×100（3）

式中，P为溶解度，%；M1为欧李红仁核桃粕红枣复合果粉上清液中干物质的质量，g；M2为欧李红仁核桃粕红枣复合果粉的质量，g。

1.4 数据处理

每组试验做3次平行试验，采用SPSS 23.0软件计算平均值、标准差并进行显著性分析，采用Design Expert 8.0.6软件进行响应面试验设计及数据分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 送风温度对集粉率和水分含量的影响。

送风温度对欧李红仁核桃粕红枣复合果粉集粉率与水分含量的影响见图2。由图2看出，随着送风温度的升高，集粉率先增大后减小，在180 ℃时达到最高，为47%，进一步升高温度反而会导致集粉率降低。欧李红仁核桃粕红枣复合果粉的水分含量随着送风温度的升高而下降，在210 ℃时达到最低，为1.5%，干燥效果最好。

2.1.2 进料泵速对集粉率和水分含量的影响。

进料泵速对欧李红仁核桃粕红枣复合果粉集粉率与水分含量的影响见图3。由图3可知，随着进料泵速的增大，欧李红仁核桃粕红枣复合果粉的集粉率先增大后减小，当进料泵速为5.00 mL/min时，集粉率达到最大，为47%，水分含量为2.7%，再增加

进料泵速，集粉率开始降低，水分含量升高。因此，进料泵速以5.00 mL/min为宜。

2.1.3 转子流量计高度對集粉率和水分含量的影响。

转子流量计高度对欧李红仁核桃粕红枣复合果粉集粉率和水分含量的影响见图4。由图4可知，随着转子流量计高度的增大，集粉率先增大后减小，水分含量先减小后增大。转子流量计高度为50 mm时，集粉率最大，为47%；水分含量最低，为1.5%。综合考虑，转子流量计高度以50 mm为宜。

2.1.4 混合浆液固形物含量对集粉率和水分含量的影响。

混合浆液固形物含量对欧李红仁核桃粕红枣复合果粉的集粉率和水分含量的影响见图5。由图5可知，随着混合浆液固形物含量的增加，集粉率先升高后降低，水分含量先降低后升高。混合浆液固形物含量为7%时，集粉率达到最高，为47%；水分含量最低，为2.2%，有最佳的干燥效果。

2.2 响应面优化试验结果分析

2.2.1 回归模型的建立及方差分析。

以送风温度、进料泵速、转子流量计高度、混合浆液固形物含量4个因素作为响应变量，按照Box-Behnken Design设计原理，进行4因素3水平试验设计及响应曲面分析，试验设计和测试结果见表2。

根据表2试验结果，利用Design Expert 8.0.6软件对数据进行分析，构建各因素与响应值的回归模型，得到二次回归方程：

Y=59.13+6.64A-4.81B+2.12C+0.67D+4.21AB+2.98AC+5.56AD-3.66BC+2.31BD-2.10CD-19.05A2-11.17B2-7.47C2-6.97D2

式中，Y为集粉率；A为送风温度；B为进料泵速；C为转子流量计高度；D为混合浆液固形物含量。

由表3可知，回归模型的P<0.000 1，差异极显著。失拟项P>0.05，差异不显著，说明该模型有较好的拟合度，可以预测欧李红仁核桃粕红枣复合果粉的集粉率。决定系数R2=0.974 2，说明预测值与真实值有97.42%的相关性，校正决定系数R2Adj=0.948 5，说明有94.85%的变异能被该模型预测并解释。方差分析表显示A、B、A2、B2、C2、D2对欧李红仁核桃粕红枣复合果粉集粉率的影响极显著，AB、AD影响高度显著，C、AC、BC影响显著，D、BD、CD影响不显著。

2.2.2 各因素间交互作用。

由图6可知，当送风温度一定时，集粉率随进料泵速的增加先升高后降低；进料泵速一定时，集粉率随送风温度的增加先升高后降低。曲面较陡，说明送风温度与进料泵速对集粉率影响较大。等高线呈椭圆形，说明送风温度和进料泵速交互作用显著。

由图7可知，当送风温度一定时，集粉率随转子流量计高度的增加先升高后降低；当转子流量计高度一定时，集粉率随送风温度的增加先升高后降低。曲面较陡，说明送风温度和转子流量计高度对集粉率影响较大。等高线呈椭圆形，说明送风温度与转子流量计高度的交互作用显著。

由图8可知，当送风温度一定时，集粉率随混合浆液固形物含量的增加先升高后降低；当混合浆液固形物含量一定时，集粉率随送风温度的增加先升高后降低。曲面较陡，说明送风温度和可溶性固形物含量对集粉率影响较大。等高线呈椭圆形，说明送风温度与可溶性固形物含量交互作用显著。

由图9可知，当进料泵速一定时，集粉率随转子流量计高度的增加先升高后降低；当转子流量计高度一定时，集粉率随进料泵速的增加先升高后降低。曲面较陡，说明进料泵速和转子流量计高度对集粉率影响较大。等高线呈椭圆形，说明进料泵速与转子流量计高度交互作用显著。

2.2.3 验证性试验。

经Design Expert 8.0.6软件进行响应面分析计算，得到采用喷雾干燥法生产欧李红仁核桃粕红枣复合果粉的理论最佳工艺参数为送风温度182.63 ℃、进料泵速5.4 mL/min、转子流量计高度51.11 mm、混合浆液固形物含量7.10%，集粉率60.48%。考虑到设备参数调节精准性及可行性，将参数调整为送风温度183 ℃、进料泵速5.00 mL/min、转子流量计高度50 mm、可溶性固形物含量7%。用调整后的参数进行3次平行验证试验，得到欧李红仁核桃粕红枣复合果粉集粉率平均值为59.50%（与预测值比较P>0.05），水分含量为1.5%，休止角为40°，堆积密度为0.23 g/mL，溶解度达到51.3%，感官品质与物理特性俱佳。

3 讨论

喷雾干燥过程中，各工艺参数的调节均对最终产品的特性有影响。单因素试验结果表明，集粉率随送风温度的升高先增大后减小。送风温度较低时，混合浆液未在干燥室内被干燥充分，出现湿物料黏壁现象，原料大部分附着在干燥室壁导致集粉率较低［19-20］。此外，欧李果汁和红枣汁中富含的果糖是玻璃化转变温度极低的物质，当温度高于混合浆液的玻璃化转变温度，就会产生黏壁现象，造成原料的损耗［21］。故送风温度过高、过低都会导致集粉率下降［22］。水分含量随送风温度的升高而减小，显然提升温度可使浆液干燥更充分。

单因素试验结果表明，集粉率随进料泵速的增大先增大后减小。当进料泵速大于5.00 mL/min时，单位时间内进入干燥室内的物料变多，较多的液滴因不能被完全干燥而出现湿物料黏壁现象［23］。此外，随着单位时间内进料泵速的增加，复合果粉的水分含量也随之增加，这会使粉末容易结块，颗粒变大，不易分散，还会延长干燥时间，更易发生热熔性黏壁［24］。

转子流量计高度反映进入喷嘴的气体流量，它影响物料在干燥室内的干燥时间和分散程度。单因素试验结果表明，集粉率随转子流量计高度的增大先增大后减小。转子流量计高度低时，喷雾压力低，物料不能完全形成雾滴，较高水平的水分会产生更多的颗粒间内聚力，产品更易黏附在干燥室壁，从而导致集粉率的降低以及水分含量升高［25］。提高转子流量计高度，会使大风量进入喷嘴，降低物料液滴在干燥室内与热空气的接触时间，使未经干燥的料液直接进入分离烧瓶，致使集粉率降低，水分含量升高。

单因素试验结果表明，集粉率随转子流量计高度的增大先增大后减小。原因可能是当浆液固形物含量低时，其水分含量高，不能被充分地干燥［26］，集粉率低，水分含量高；当可溶性固形物含量提高到一定程度时，浆液的玻璃化转变温度降低，发生热熔性黏壁，集粉率降低［27］。

4 结论

以欧李果汁、红枣汁、红仁核桃粕粉为原料，按照欧李果汁∶红枣汁∶红仁核桃粕质量比10∶10∶1配制浆液，经胶体磨均质机处理，进行喷雾干燥制备复合果粉。最佳工艺条件为送风温度183 ℃、进料泵速5.00 mL/min、转子流量计高度50 mm、可溶性固形物含量7%。在该条件下生产复合果粉的集粉率为59.50%、休止角为40°、堆积密度为0.23 g/mL，水分含量为1.5%，溶解度达到51.3%，产品呈红褐色，均一细腻，口感及物理特性俱佳。

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