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摘要：酸奶粉具有丰富的营养价值，酸奶粉既保持了酸奶原有的营养价值和功能特性，又延长了货架期降低了成本，因此具有广阔的发展前景。本文研究了喷雾干燥技术制备酸奶粉的工艺参数，以活菌数保存率和水分含量为评价指标，确定了喷雾干燥的最佳工艺参数。
关键词：酸奶粉 喷雾干燥技术 乳酸菌
中图分类号：TS251 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2013）20-0004-04
酸奶具有重要的生理功能，能够缓解乳糖不耐症，抑制肠道菌群感染，调整肠道菌群，降低胆固醇，抗衰老等；酸奶经过益生菌发酵，风味独特，营养价值高，里面含有大量的益生菌，但是不宜长期保存和长途运输，限制了酸奶的普及。同时酸奶在保存和销售过程中需要冷藏的条件，一定程度上增加了酸奶的成本。将制备的酸奶经过现代生产技术制备得到酸奶粉，解决了酸奶遇到的问题，延长了货架期，方便快捷，可以随时冲调、复性重新得到酸奶，同时可以用作发酵剂，极大地扩展了酸奶的应用范围，降低了成本，提高了酸奶的价值[1]。关于酸奶粉的研究，苏联和西德起步比较早，上世纪50年代就开始研究了酸奶粉的制备工艺[2]，直到80年代国内有了对酸奶粉的初步研究。国外市场关于酸奶粉已经有了广泛的应用，用酸奶粉制作即食酸奶，酸奶果汁粉以及糕点等风味物质；国内市场关于酸奶粉的产品比较少[3]，很多是进口的酸奶粉；近年来由于酸奶粉特殊的作用，引起了国内一些学者的重视。
本文以酸奶为原料通过喷雾器迅速化成微细乳滴，同时不断向干燥室内通入热空气，乳滴制品中的水分会迅速蒸发掉，得到酸奶粉。影响酸奶粉质量的因素挺多[5]，主要有益生菌的种类，耐热程度，保护剂的种类[6]，以及喷雾干燥的参数等。本文主要通过酸奶在喷雾干燥时固形物含量、进料流量、进风量、出风温度四个因素，最终以酸奶粉中的活菌存活率和水分含量为评价指标，来研究酸奶粉的最佳制备工艺条件[7]。
1 试验材料与设备
1.1 试验材料
酸奶：包头骑士酸奶
菌种：丹尼斯克
1.2 试验设备（见表1）
2 试验方法
2.1 单因素试验
2.1.1 物料固形物含量对喷雾干燥效果的影响
固定进风量为40m3/h，进料流量为4mL/min，出风温度为80℃的条件，将物料固形物含量分别设定为30%、35%、40%、45%、50%，分别经过喷雾干燥技术得到酸奶粉，测定酸奶粉中的活菌数存活率和水分含量，确定最佳的固形物含量。
2.1.2 进料流量对喷雾干燥效果的影响
固定进风量为40m3/h，固形物含量为40%，出风温度为80℃的条件，将进料流量分别设定为2mL/min、3mL/min、4mL/min、5mL/min、6mL/min，分别经过喷雾干燥技术得到酸奶粉，测定酸奶粉中的活菌数存活率和水分含量，确定最佳的进料流量。
2.1.3 进风量对喷雾干燥效果的影响
固定进料流量为4mL/min，固形物含量为40%，出风温度为80℃的条件，将进风量分别设定为30m3/h、35m3/h、40m3/h、45m3/h、50m3/h，分别经过喷雾干燥技术得到酸奶粉，测定酸奶粉中的活菌数存活率和水分含量，确定最佳的进风量。
2.1.4 出风温度对喷雾干燥效果的影响
固定进料流量为4mL/min，固形物含量为40%，进风量为40m3/h的条件，将进风温度分别设定为60℃、70℃、80℃、90℃、100℃，分别经过喷雾干燥技术得到酸奶粉，测定酸奶粉中的活菌数存活率和水分含量，确定最佳的出风温度。
2.2 喷雾干燥的正交试验
在单因素的基础上，考察固形物含量、进料流量、进风量、出风温度四个因素，以酸奶粉中的活菌存活率和水分含量为评价指标，研究酸奶粉的最佳制备工艺，因素水平表如表2所示。
3 试验结果与分析
3.1 单因素试验
3.1.1 固形物含量对喷雾干燥效果的影响
从图1可以看出，随着物料固形物含量的增加，菌体存活率呈先升高后下降的趋势，而水分含量呈不断下降的趋势。这是因为随着固形物含量的增加，添加的脱脂乳粉的含量增加，其起到了保护剂的作用，所以得到酸奶粉的活菌数呈现上升的趋势；随着固形物含量的进一步升高，活菌数发生下降，由于干物质浓度的增加，物料的流动性较差，部分物料会堵塞喷嘴，雾化效果较差。随着固形物含量的增加，本身物料水分含量降低，再经过喷雾干燥的过程，水分蒸发，水分含量呈不断下降的趋势。在固形物含量为40%左右时，得到的菌体的存活率较高，同时水分含量处于较低的水平。
3.1.2 进料流量对喷雾干燥效果的影响
从图2可以看出，随着进料流量的增加，菌体存活率呈现先上升后下降的趋势，而物料的水分含量呈上升的趋势。这是因为进料流量较低时，雾滴干燥完全，得到物料的水分含量较低，同时菌体的存活率较低；随着进料流量的增加，雾滴接触热量时间较短，菌体存活率升高，水分含量增加；当进料流量进一步增加时，使得雾滴不断的积蓄变大且在湿度较大的空气介质中，物料的干燥效果，出现粘壁和结块现象，此时雾滴与热空气的接触时间变长，活菌率自然下降，同时在消耗相同能力的情况下，水分含量进一步增加；在进料流量在4mL/min时，菌体存活率较高，水分含量相对较低。
3.1.3 进风量对喷雾干燥效果的影响
从图3可以看出，菌体的存活率呈现先升高后下降的趋势，水分含量呈现先下降后上升的趋势。这是因为进风量太小时，物料分散粒度较小，水分挥发不充分，含水量较大，此时容易出现粘壁和结块现象，得到的产品较少，菌体存活率较低；随着进风量增加，粘壁效果较低，得到的产品较多，菌体存活率上升，同时产品水分含量降低；当进风量进一步增大，水分含量略有提高，这是由于风速过高，粉末也不能完全干燥，碰到干燥室和旋风器内壁时粘附其上，另外风速太高，一部分粉末随废气排出，致使出风口过滤网上有大量粉尘，造成产品得率下降，菌体存活率下降；当进风量为40m3/h时，得到产品的菌体存活率较高，水分含量相对较低。 3.1.4 出风温度对喷雾干燥效果的影响
从图4可以看出，随着出风温度升高，菌体存活率和水分含量都呈现不断先下降的趋势。这是由于出风温度升高时，干燥塔中的干燥空气不断的加热，使得雾滴更容易失去水分完全形成玻璃化，从而是表面变硬而排出干燥塔成为粉料，少数未排除的玻璃体被重新加热而产生粘壁和结块现象的，同时物料中的菌体发生损失。但是在水分含量降低的同时，产品中菌体存活率也在不断的下降；从图中可以看出，在出风温度为80℃时，得到产品的菌体存活率较高，同时水分含量处于较低的水平。
3.2 喷雾干燥的正交试验结果
得到的正交试验结果如表3所示，由正交试验的分析结果可以看出，影响菌体存活率的主次顺序依次为D>A>B>C，即为出风温度>固形物含量>进料流量>进风量，得到的最佳组合为A3B1C3D3，即为固形物含量为45%，进料流量为3mL/min，进风量为45m3/h，出风温度为90℃，经过验证性试验，得到此条件下的菌体存活率为79.24%，水分含量为4.6%。从影响水分含量看样看出，由于得到产品的水分含量越低越好，因此均值越小越好，极差越小越好，看样可以得到最佳组合为A3B1C1D3，即为固形物含量为45%，进料流量为3mL/min，进风量为35m3/h，出风温度为90℃，经过验证试验得到，菌体的存活率为77.96%，水分含量为4.32%。综合考虑，得到产品的品质，活菌数越多越好，水分相对较低即可，得到最佳组合为，固形物含量为45%，进料流量为3mL/min，进风量为45m3/h，出风温度为90℃。
4 结论与讨论
喷雾干燥制备酸奶粉的最佳工艺条件为：固形物含量为45%，进料流量为3mL/min，进风量为45m3/h，出风温度为90℃，得到此条件下的菌体存活率为79.24%，水分含量为4.6%。
本研究采用的机器是国产的喷雾干燥机，设备操作简单，作用效果明显，与国外先进的设备相比，结构性能和加工性能方面存在一定的差距。由于加工设备结构性能和加工性能的差异性，制备的酸奶粉与进口的酸奶粉有一定的差异；本试验属于小试试验阶段，中试试验阶段的产品研究和生产技术路线还需要进一步的研究。这些需要后续研究人员在提高酸奶粉的品质和改善喷雾干燥方面做进一步的探索。
参考文献
[1]PKumar，H N Mishra.Yougut powder-a Review of Process Technology，Storage and Utilization[J].Food and Bioproducts Processing，2004.6：134-139.
[2]赵瑾，许喜林，张勇等.不同发酵条件对酸奶粉影响的研究[J].食品工艺科技，2008.29（11）：203-206.
[3]余华，颜军，刘海燕.不同干燥方法对酸奶粉品质指标影响对比研究[J].食品科学，2005.26（3）：145-147.
[4]张一江，吕怀忠等.关于喷雾干燥影响乳粉溶解度的研究[J].乳业科学与技.
[5]杨芳，宋士良，周美凤.酸奶粉产品稳定性研究[J].食品研究与开发，2010.31（1）：29-30.
[6]潘旭琳，张丽萍，张青娈.乳酸菌奶粉保护剂的研究[J].黑龙江八一农垦大学学.
[7]王伟，李琴，刘涛.方便酸奶粉的研制[J].新疆农业科学，2010.47（10）：2079-2082.
关键词：酸奶粉 喷雾干燥技术 乳酸菌
中图分类号：TS251 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2013）20-0004-04
酸奶具有重要的生理功能，能够缓解乳糖不耐症，抑制肠道菌群感染，调整肠道菌群，降低胆固醇，抗衰老等；酸奶经过益生菌发酵，风味独特，营养价值高，里面含有大量的益生菌，但是不宜长期保存和长途运输，限制了酸奶的普及。同时酸奶在保存和销售过程中需要冷藏的条件，一定程度上增加了酸奶的成本。将制备的酸奶经过现代生产技术制备得到酸奶粉，解决了酸奶遇到的问题，延长了货架期，方便快捷，可以随时冲调、复性重新得到酸奶，同时可以用作发酵剂，极大地扩展了酸奶的应用范围，降低了成本，提高了酸奶的价值[1]。关于酸奶粉的研究，苏联和西德起步比较早，上世纪50年代就开始研究了酸奶粉的制备工艺[2]，直到80年代国内有了对酸奶粉的初步研究。国外市场关于酸奶粉已经有了广泛的应用，用酸奶粉制作即食酸奶，酸奶果汁粉以及糕点等风味物质；国内市场关于酸奶粉的产品比较少[3]，很多是进口的酸奶粉；近年来由于酸奶粉特殊的作用，引起了国内一些学者的重视。
本文以酸奶为原料通过喷雾器迅速化成微细乳滴，同时不断向干燥室内通入热空气，乳滴制品中的水分会迅速蒸发掉，得到酸奶粉。影响酸奶粉质量的因素挺多[5]，主要有益生菌的种类，耐热程度，保护剂的种类[6]，以及喷雾干燥的参数等。本文主要通过酸奶在喷雾干燥时固形物含量、进料流量、进风量、出风温度四个因素，最终以酸奶粉中的活菌存活率和水分含量为评价指标，来研究酸奶粉的最佳制备工艺条件[7]。
1 试验材料与设备
1.1 试验材料
酸奶：包头骑士酸奶
菌种：丹尼斯克
1.2 试验设备（见表1）
2 试验方法
2.1 单因素试验
2.1.1 物料固形物含量对喷雾干燥效果的影响
固定进风量为40m3/h，进料流量为4mL/min，出风温度为80℃的条件，将物料固形物含量分别设定为30%、35%、40%、45%、50%，分别经过喷雾干燥技术得到酸奶粉，测定酸奶粉中的活菌数存活率和水分含量，确定最佳的固形物含量。
2.1.2 进料流量对喷雾干燥效果的影响
固定进风量为40m3/h，固形物含量为40%，出风温度为80℃的条件，将进料流量分别设定为2mL/min、3mL/min、4mL/min、5mL/min、6mL/min，分别经过喷雾干燥技术得到酸奶粉，测定酸奶粉中的活菌数存活率和水分含量，确定最佳的进料流量。
2.1.3 进风量对喷雾干燥效果的影响
固定进料流量为4mL/min，固形物含量为40%，出风温度为80℃的条件，将进风量分别设定为30m3/h、35m3/h、40m3/h、45m3/h、50m3/h，分别经过喷雾干燥技术得到酸奶粉，测定酸奶粉中的活菌数存活率和水分含量，确定最佳的进风量。
2.1.4 出风温度对喷雾干燥效果的影响
固定进料流量为4mL/min，固形物含量为40%，进风量为40m3/h的条件，将进风温度分别设定为60℃、70℃、80℃、90℃、100℃，分别经过喷雾干燥技术得到酸奶粉，测定酸奶粉中的活菌数存活率和水分含量，确定最佳的出风温度。
2.2 喷雾干燥的正交试验
在单因素的基础上，考察固形物含量、进料流量、进风量、出风温度四个因素，以酸奶粉中的活菌存活率和水分含量为评价指标，研究酸奶粉的最佳制备工艺，因素水平表如表2所示。
3 试验结果与分析
3.1 单因素试验
3.1.1 固形物含量对喷雾干燥效果的影响
从图1可以看出，随着物料固形物含量的增加，菌体存活率呈先升高后下降的趋势，而水分含量呈不断下降的趋势。这是因为随着固形物含量的增加，添加的脱脂乳粉的含量增加，其起到了保护剂的作用，所以得到酸奶粉的活菌数呈现上升的趋势；随着固形物含量的进一步升高，活菌数发生下降，由于干物质浓度的增加，物料的流动性较差，部分物料会堵塞喷嘴，雾化效果较差。随着固形物含量的增加，本身物料水分含量降低，再经过喷雾干燥的过程，水分蒸发，水分含量呈不断下降的趋势。在固形物含量为40%左右时，得到的菌体的存活率较高，同时水分含量处于较低的水平。
3.1.2 进料流量对喷雾干燥效果的影响
从图2可以看出，随着进料流量的增加，菌体存活率呈现先上升后下降的趋势，而物料的水分含量呈上升的趋势。这是因为进料流量较低时，雾滴干燥完全，得到物料的水分含量较低，同时菌体的存活率较低；随着进料流量的增加，雾滴接触热量时间较短，菌体存活率升高，水分含量增加；当进料流量进一步增加时，使得雾滴不断的积蓄变大且在湿度较大的空气介质中，物料的干燥效果，出现粘壁和结块现象，此时雾滴与热空气的接触时间变长，活菌率自然下降，同时在消耗相同能力的情况下，水分含量进一步增加；在进料流量在4mL/min时，菌体存活率较高，水分含量相对较低。
3.1.3 进风量对喷雾干燥效果的影响
从图3可以看出，菌体的存活率呈现先升高后下降的趋势，水分含量呈现先下降后上升的趋势。这是因为进风量太小时，物料分散粒度较小，水分挥发不充分，含水量较大，此时容易出现粘壁和结块现象，得到的产品较少，菌体存活率较低；随着进风量增加，粘壁效果较低，得到的产品较多，菌体存活率上升，同时产品水分含量降低；当进风量进一步增大，水分含量略有提高，这是由于风速过高，粉末也不能完全干燥，碰到干燥室和旋风器内壁时粘附其上，另外风速太高，一部分粉末随废气排出，致使出风口过滤网上有大量粉尘，造成产品得率下降，菌体存活率下降；当进风量为40m3/h时，得到产品的菌体存活率较高，水分含量相对较低。 3.1.4 出风温度对喷雾干燥效果的影响
从图4可以看出，随着出风温度升高，菌体存活率和水分含量都呈现不断先下降的趋势。这是由于出风温度升高时，干燥塔中的干燥空气不断的加热，使得雾滴更容易失去水分完全形成玻璃化，从而是表面变硬而排出干燥塔成为粉料，少数未排除的玻璃体被重新加热而产生粘壁和结块现象的，同时物料中的菌体发生损失。但是在水分含量降低的同时，产品中菌体存活率也在不断的下降；从图中可以看出，在出风温度为80℃时，得到产品的菌体存活率较高，同时水分含量处于较低的水平。
3.2 喷雾干燥的正交试验结果
得到的正交试验结果如表3所示，由正交试验的分析结果可以看出，影响菌体存活率的主次顺序依次为D>A>B>C，即为出风温度>固形物含量>进料流量>进风量，得到的最佳组合为A3B1C3D3，即为固形物含量为45%，进料流量为3mL/min，进风量为45m3/h，出风温度为90℃，经过验证性试验，得到此条件下的菌体存活率为79.24%，水分含量为4.6%。从影响水分含量看样看出，由于得到产品的水分含量越低越好，因此均值越小越好，极差越小越好，看样可以得到最佳组合为A3B1C1D3，即为固形物含量为45%，进料流量为3mL/min，进风量为35m3/h，出风温度为90℃，经过验证试验得到，菌体的存活率为77.96%，水分含量为4.32%。综合考虑，得到产品的品质，活菌数越多越好，水分相对较低即可，得到最佳组合为，固形物含量为45%，进料流量为3mL/min，进风量为45m3/h，出风温度为90℃。
4 结论与讨论
喷雾干燥制备酸奶粉的最佳工艺条件为：固形物含量为45%，进料流量为3mL/min，进风量为45m3/h，出风温度为90℃，得到此条件下的菌体存活率为79.24%，水分含量为4.6%。
本研究采用的机器是国产的喷雾干燥机，设备操作简单，作用效果明显，与国外先进的设备相比，结构性能和加工性能方面存在一定的差距。由于加工设备结构性能和加工性能的差异性，制备的酸奶粉与进口的酸奶粉有一定的差异；本试验属于小试试验阶段，中试试验阶段的产品研究和生产技术路线还需要进一步的研究。这些需要后续研究人员在提高酸奶粉的品质和改善喷雾干燥方面做进一步的探索。
参考文献
[1]PKumar，H N Mishra.Yougut powder-a Review of Process Technology，Storage and Utilization[J].Food and Bioproducts Processing，2004.6：134-139.
[2]赵瑾，许喜林，张勇等.不同发酵条件对酸奶粉影响的研究[J].食品工艺科技，2008.29（11）：203-206.
[3]余华，颜军，刘海燕.不同干燥方法对酸奶粉品质指标影响对比研究[J].食品科学，2005.26（3）：145-147.
[4]张一江，吕怀忠等.关于喷雾干燥影响乳粉溶解度的研究[J].乳业科学与技.
[5]杨芳，宋士良，周美凤.酸奶粉产品稳定性研究[J].食品研究与开发，2010.31（1）：29-30.
[6]潘旭琳，张丽萍，张青娈.乳酸菌奶粉保护剂的研究[J].黑龙江八一农垦大学学.
[7]王伟，李琴，刘涛.方便酸奶粉的研制[J].新疆农业科学，2010.47（10）：2079-2082.