高蛋白核桃粉的工艺条件研究.doc

高蛋白核桃粉的工艺条件研究 高蛋白核桃粉的工艺条件研究#于爱霞，华欲飞，芦叶青*（江南大学食品学院，江苏无锡 214122）510152025303540摘要：研究均质条件、料液浓度、进风温度、出风温度对喷雾干燥核桃粉产品溶解时间、分散度等性质的影响。结果表明，当均质压力为 40mpa，料液浓度为 3035%，进风温度为180200时，出风温度为 7090时，产品较易溶解，分散度较高，同时具有良好的口感；由料液浓度、进风温度、出风温度的正交实验结果得出，最佳工艺条件为：料液浓度 35%，进风温度 180，出风温度 90，在此工艺条件下，核桃粉的溶解时间为 184.37 s，分散度为 88.76%，感官品质较好。关键词：核桃粉；工艺条件；溶解时间；分散度中图分类号：ts218study on process conditions of high protein walnut powderyu aixia, hua yufei, lu yeqing 1. school of food science and technology, jiangnan university, wuxi jiangsu 214122, china abstract: in this paper we study the effect of homogeneous pressure, liquid concentration, inlet airtemperature, outlet air temperature on dissolution time and dispersion of spray-drying walnut powderproduct. results show that, when homogeneous pressure is 40 mpa, liquid concentration is between3035%, inlet air temperature is between 180200 , outlet air temperature is between 7090 , theproduct has short dissolution time and high dispersion, and it also tastes good; the orthogonal testresults of liquid concentration, inlet air temperature, outlet air temperature indicate that the optimumtechnological conditions is: liquid concentration 35%, inlet air temperature 180 , outlet airtemperature 90 , under these conditions, the dissolution time of walnut powder is 184.37 s , thedispersion is 88.76%, and its sensory quality is good.key words: walnut powder; process conditions; dissolution time; dispersion0 引言享有“万岁子”、“长寿果”美誉的核桃不仅是食疗佳品，且营养价值极高，其富含优质蛋白质、不饱和脂肪酸、碳水化合物、钙、磷、铁、锌、胡萝卜素、核黄素、维生素 a、b、c、e、胡桃叶醌、磷脂、鞣质等营养物质1。味美可口的核桃仁不仅营养丰富，还有防治心脑血管疾病、治疗胆石症、补益气血、抗衰老、补脑增智等功效。目前我国在核桃综合深加工方面，主要是将核桃仁加工成即食风味核桃制品、核桃油、核桃乳和核桃粉等2-4。核桃粉属于固体蛋白饮料类，以核桃为主要原料生产的核桃粉产品食用方便，易于保存，营养价值高。但目前市面上销售的各类核桃粉纯核桃的组分含量较低（3%-10%），多为低蛋白质含量产品，营养价值较低；同时由于加工工艺的限制，产品颗粒硬度大、溶解性差、易沉淀，尤其当蛋白质脂肪含量较高时，冲调性不够理想，这就使得核桃粉产品不论是在产品品质还是在复溶性质方面都存在一些问题，有较大的改进空间。同时随着人们营养意识的增强，对于高营养价值，天然安全核桃粉的需求增加，并且要求核桃粉具有良好的复溶性质。目前，对于核桃粉工艺条件优化的文章较少，且多以集粉率基金项目：国家“十二五”支撑计划（2012bad34b04）作者简介：于爱霞（1988-），女，研究生，蛋白饮料的研制通信联系人：华欲飞，（1962-）男，教授，植物蛋白方向. e-mail: yfhuajian-1-和水分含量为评价指标，不能很直观的反应产品的复溶性质。本文就高核桃含量高营养价值核桃粉产品加工工艺中的均质条件、料液浓度、进出口风温度做研究，以溶解时间和分散度为主要评价指标，以得到较优化的工艺条件，为工业化生产提供理论和试验依据。1 材料与方法451.1 材料与设备材料核桃仁：河北绿岭果业有限公司，花生仁：安徽燕之坊食品有限公司，其他辅料：市购。主要仪器与设备九阳豆浆机、胶体磨、ah-basic 高压均质机、hh-4 数显恒温水浴锅、尼鲁喷雾干燥机、5055dhg-9140 恒温干燥箱等。1.2 核桃粉制作工艺工艺流程：辅料调配原料前处理脱皮打浆胶体磨细磨调 ph均质杀菌喷雾干燥集粉包装1.3 实验条件设计探讨均质压力、料液浓度、进风温度、出风温度等4个因素5对产品溶解时间及分散度等物理性质的影响。均质压力的确定60对核桃浆进行均质处理是一道必不可少的工艺，在其他工艺条件不变的情况下，分别选取均质压力为 30、40、50、60、70mpa，喷雾干燥后测定粉体的溶解时间、分散度等物理性质6-8。料液浓度的确定控制适当的料液浓度可以得到较好的粉体性质，同时可以适当的降低能耗，在其他工艺65条件不变的情况下，分别选用料液浓度为 15%、20%、25%、30%、35%、40%，喷雾干燥后测定粉体的溶解时间、分散度等物理性质。进风温度的确定喷雾干燥条件对粉体性质的影响也较大，选取合适的进风温度能够得到良好的粉体性质，试验中在保证其他工艺条件不变的情况下分别选取进风温度为 170、180、190、70200、210、220，喷雾干燥后测定粉体的溶解时间、分散度等物理性质。出风温度的确定在其他工艺条件不变的情况下，分别选取出风温度为 60、70、80、90、100，考察其对产品溶解时间、分散度等物理性质的影响。-2-正交实验7580选择对喷雾干燥产品溶解时间和分散度影响较大的料液浓度、进风温度、出风温度等 3个因素做 l9 34 正交试验对工艺参数进行优化，因素水平见表 1。试验结果以产品溶解时间和分散度为评价指标，将分散度同等换算成分数（百分制），而溶解时间缩小 16 倍后再同等换算成分数（百分制），两者加和取平均作为最后打分，结合喷雾干燥过程的难易程度，对试验结果进行方差分析，根据结果确定喷雾干燥工艺参数。表 1 l9 34 正交实验因素水平表table 1 the orthogonal experiment factors level table因素水平123a 料液浓度（%）253035b 进风温度（）180190200c 出风温度（）7080901.4 分析指标及测试方法： 水分含量测定859095100105准确称取 m g 核桃粉，置于已干燥、冷却和称至恒重的铝盒 m1 中，移入 105 烘箱内，干燥 2 h3 h 后取出，置干燥器中冷却 0.5 h，称重；置于烘箱内再烘 1 h，冷却、称重9 溶解时间于 250ml 烧杯中加入 100ml 251去离子水，以适当的转速在恒温磁力搅拌器上搅拌，称取 2g 豆奶粉，快速加入烧杯中，同时记录从搅拌开始到粉块全部分散开所需的时间 s ，即为粉体的溶解时间10-11。 分散性取 50ml 烧杯称取 10ml 251去离子水，准确称取 1.00g 核桃粉倒入烧杯中，用适当大小的不锈钢勺 15s 内顺逆时针搅拌 20 个来回，将复溶后的核桃浆过 80 目筛，吸取 2ml样品于铝盒内，于 1051烘箱内干燥至恒重12，分散度的计算公式如下： 10+a ts分散度 100%2 a 1-b a：称取粉体质量；ts：烘干后的干物质质量；b：产品的水分含量。2 结果与分析2.1 均质条件对粉体复溶性质的影响均质处理可以在高压下把悬浮在核桃浆料中大颗粒的糖、脂肪、蛋白质等物质挤压成小颗粒物质，然后再把这些小颗粒物质混匀在浆料中，形成均一、稳定的乳状液体系；为了破碎核桃浆料中的脂肪球粒子，使大颗粒细微化，得到较细腻柔和的产品，在喷雾干燥前必须对调配好的核桃浆料进行均质处理；均质压力的大小影响到料液稳定性及颗粒大小，较低的-3-均质压力会使料液中脂肪球不能较好地细微化，产品冲调后颗粒感较重，过低时可能会影响110产品稳定性，达不到所需的产品要求，较高的均质压力则可能会使得料液粘度升高，给雾化带来一定影响，同时造成不必要的能耗损失。300.00250.00200.00150.00100.0020304050607080均质压力 mpa 图 1 均质压力对粉体溶解时间的影响115fig 1888684828078767472the effect of homogeneous pressure on powder dissolution time304050均质压力 mpa 6070图 2 均质压力对粉体分散性的影响fig 2the effect of homogeneous pressure on dispersion120均质压力为 30mpa 时，喷雾干燥后的粉体较松散，但静电力较强；当均质压力为 40mpa时，粉体的溶解时间最短，分散度最高，而随着均质压力的升高粉体的分散度下降，溶解时间增长，当达到 50mpa 时，均质后料液的粘度已开始增大，浆料颜色增白，即当均质压力增大到一定程度后会影响粉体的溶解速度及分散程度，这可能是由于较高的均质压力使得颗125粒过于细小，而喷出的粉体颗粒太细，且不易形成疏松多孔的大颗粒粉体，以致复溶时不易与水混溶，从而影响到溶解时间和分散度，综合溶解性及分散性等指标，较佳的均质压力为40mpa。2.2料液浓度对粉体复溶性质的影响在其它条件一定的情况下，提高浆料浓度可以使喷雾干燥产品颗粒变大、提高堆积密度，130进一步影响核桃粉溶解时间、分散度等指标。同时从生产角度讲，料液浓度增大后也可以降低能耗，提高生产效率。-4-300.00250.00200.00150.001015202530354045料液浓度 % 图 3 料液浓度对粉体溶解时间的影响135fig 388878685848382the effect of liquid concentration on powder dissolution time152025 303540料液浓度 % 图 4 料液浓度对粉体分散性的影响fig 4the effect of liquid concentration on dispersion140145150不同的料液浓度对于粉体的流动性、粘结性和色泽基本无影响，由图 3 知随着料液浓度的增加产品的溶解时间先加长后缩短，当核桃浆喷雾干燥前料液浓度为 25%时，溶解时间达到最长，而当料液浓度继续增大时溶解速度加快；由图 4 知，在低于 25%浓度时，产品分散度轻微降低，但相差不大，而当料液浓度继续增加时，核桃粉的分散度增加，当料液浓度为 40%时达到最大，这说明通过提高料液浓度可以有效提高粉质的颗粒直径及分散性，提高产品的冲调性能13。图 3 和图 4 的总体趋势是一致的，但当料液浓度为 40%时，在实验室条件下，由于料液浓度过高磨浆时不彻底，料液粘稠，均质较困难而致使料液不够均匀，雾化效果较差，可能会影响了粉体其他性质，综合考虑在实验条件下选择 3035%的料液浓度较为合适。2.3 进风温度对粉体复溶性质的影响根据参考文献，如果进风温度太高，可能会导致蛋白质变性，经干燥所得到的产品溶解性将明显降低14；如果进风温度太低，水分含量会很高，可能会出现核桃粉的潮粉结块现象。-5-250200150100160170180190200210220230进风温度 图 5 进风温度对粉体溶解时间的影响155fig 590.0089.0088.0087.0086.0085.0084.0083.0082.00the effect of inlet air temperature on powder dissolution time170180190 200进风温度 210220图 6 进风温度对粉体分散性的影响160fig 6the effect of inlet temperature on the powder dispersion由图 5 知随着进风温度的升高，产品的溶解时间降低，溶解速度加快，在 180200范围内，溶解时间变化不大，在 170时可能由于物料没有充分干燥，使得产品水分含量较低，产品稍有粘壁现象，粉质易粘结，集粉率较低；从图 6 的分散性趋势图可知当温度高于165170180时，粉质干燥效果较好，随着进风温度的提高，分散度下降，分散性变差；综合分散性和溶解性等指标，180200为较佳的进风温度范围，此时粉体分散性较高，溶解时间较短，而且可以降低喷雾干燥机能耗。2.4 出风温度对粉体复溶性质的影响在喷雾干燥过程中，出风温度对粉体性质具有较大的影响。在选择正确的喷雾干燥温度条件时，出风温度要比进风温度更为重要，因为在出粉时产品温度要被加热到出风温度10。25020015050607080出风温度 90100110图 7 出风温度对粉体溶解时间的影响fig 7the effect of outlet temperature on powder dissolution time-6-1759088868482807860708090100出风温度 图 8 出风温度对粉体分散性的影响fig 8the effect of outlet air temperature on powder dispersion180185出风温度对产品的水分含量影响很大，当出风温度升高时，水分含量下降，由图 7 知，随着温度的升高，产品溶解时间总体是呈现下降趋势的，在 6080温度范围内，粉体的溶解时间变化不明显；由图 8 知，粉体的分散度随温度升高呈增大趋势，当出风温度为 60、70时粉体的水分含量较低，粉体较粘结，因此分散度也较低，而当粉体出风温度升到一定程度后，粉体较干燥，分散度也增大，尤其是出风温度为 100时，可以从表观上看到粉体颗粒较松散，但同时会出现轻微粘壁现象，会影响出粉率但不会影响产品冲调后的稳定性及口感，由图 7 及图 8 知出风温度的提高能够改善粉体的速溶性。当出风温度为 100时，得到的粉体虽然较干燥松散，复溶性质较好，但由于塔内温度较高而出现轻微粘壁现象，同时也考虑到能耗问题，较好出风温度范围为 7090。1902.5正交实验表 2 l9 34 正交实验结果table 2 orthogonal experiment results实验组abc分散性溶解时分散性折算溶解时间折算总分 % 间 s 后得分后得分12345678925252530303035353518019020018019020018019020070809080907090708084.8986.0087.0087.7888.0084.7888.7685.0186.48250.58243.35200.38212.48180.86209.78184.37200.38195.7884.8986.0087.0087.7888.0084.7888.7685.0186.4884.3484.7987.4886.7288.7086.8988.4887.4887.7684.6185.4087.2487.2588.3585.8388.6286.2487.12k1k2k3r85.75087.14387.3271.57786.82786.66386.7300.16485.56086.61786.9102.510表 3 正交实验方差分析195table 3orthogonal experimental analysis因素料液浓度 % 进风温度 偏差平方和4.4610.040自由度22f 比32.0940.288f 临界值19.00019.000显著性*-7-出风温度 9.551268.71219.000*误差0.1402注: “*”表示有显著性差异，“-”表示无显著性差异。由表 2 正交实验结果知核桃粉加工工艺的三个因素对综合得分的影响主次顺序为: c a b，即出风温度影响较大，料液浓度次之，进风温度的影响最小。从计算的 r 值可知，饮料配方最佳因素水平为 a3b1c3，即料液浓度 35%、进风温度 180、出风温度 90。由200205210215220表 3 方差分析结果知料液浓度和出风温度对于粉体性质具有显著性影响，而在一定范围内，进风温度对于粉体性质影响不大。3 结论本文给出了高蛋白核桃粉的最佳工艺条件，核桃粉的最佳均质压力为 40mpa，由正交实验知核桃粉喷雾干燥最佳工艺参数：料液浓度 35%，进口温度为 180，出风温度 90。在此工艺条件下所得粉体较为均匀松散，色泽亮白，口感较好，较易溶解，分散度较高，能达到所需的实验要求。参考文献 references 1 黄黎慧,黄群,孙术国,等.核桃的营养保健功能与开发利用j.食品科学,2009:48-49.2 李蕾.国内核桃食品加工研究进展j.文山师范高等专科学校学报,2009,22 4 :105-106.3 伍季,章银良,付有利. 核桃的综合开发现状与利用前景j.食品工业,2006:31-32.4 王丰俊,王建中,周鸿升,等.核桃产品开发技术进展j.河 北 林 果 研 究 2009,24 3 :301-304.5 李春梅,迟玉杰,王 丹,等.改性甜玉米浆喷雾干燥条件的探讨j.食 品 科 技, 2012,37 3 :192-195.6 凌恩福均质对全脂核桃营养乳稳定性的影