噴霧干燥大米活性肽工藝優(yōu)化

李志才，李新國，張建華，戴求仲

（1.長沙新起點生物科技有限公司，湖南長沙410131；2.湖南省畜牧獸醫(yī)研究所，湖南長沙410131）

大米活性肽是以大米蛋白粉為原料，經(jīng)蛋白酶水解得到的小肽混合物。研究發(fā)現(xiàn)大米活性肽具有促進抗氧化、提高免疫力和調(diào)節(jié)脂類代謝等作用。既可用于功能食品，又可作為飼料添加劑開展綠色畜禽產(chǎn)品的生產(chǎn)。噴霧干燥法是將一定濃度的料液于干燥室中霧化后，與熱空氣均勻混合，水分迅速汽化，將料液加工成粉狀干燥產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，該法能直接使溶液、乳濁液干燥成粉狀或顆粒狀制品，可省去蒸發(fā)、粉碎等工序。且工藝簡便，成本低廉，易于推廣[1～2]。然而目前未見大米活性肽噴霧干燥制備工藝的相關(guān)報道。故本研究擬采用正交設(shè)計法，以大米活性肽噴干粉得率和含水量為考察指標，對影響噴霧干燥的3個主要因素（進風(fēng)溫度、進樣速度、離心霧化器轉(zhuǎn)速）進行考察，以優(yōu)選大米活性肽噴霧干燥工藝，為其工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設(shè)備

材料：大米活性肽樣液（長沙新起點生物科技有限公司）。設(shè)備：LPG-5型高速離心噴霧干燥機，分析天平，電熱恒溫干燥箱。

1.2 試驗設(shè)計

選取進風(fēng)溫度、進樣速度、離心霧化器轉(zhuǎn)速為考察因素，每個因素設(shè)3個水平，以噴干粉得率和含水量為指標，進行L9(34)正交試驗設(shè)計，各因素和水平見表1。每組試驗取2L濃縮大米活性肽（濃縮到固形物含量在30%左右），每組取3個樣本，分別噴霧干燥。干燥完畢，收集集料筒粉末，稱重，并測試噴霧干燥樣品含水量。同時以大米活性肽中干物質(zhì)為基準，計算產(chǎn)品得率。

1.3 噴霧干燥粉指標測定

1.3.1 產(chǎn)品得率

產(chǎn)品得率=集料筒中收集的粉/噴霧干燥前樣液的固形物含量×100%

1.3.2 含水量

參照GB6435-1986方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel2003整理分析，再用DPS 3.01統(tǒng)計軟件進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

由表2～4可知，進風(fēng)溫度方面，在200℃下產(chǎn)品得率最高、含水量最低，分別為87.25%和7.81%，且二者與進風(fēng)溫度分別呈正、負相關(guān)。進樣速度方面，在45mL/min下產(chǎn)品得率最高，為81.20%；在30mL/min下產(chǎn)品含水量最低，為8.46%，且其與進樣速度呈正相關(guān)。離心霧化器轉(zhuǎn)速方面，在15 000r/min下產(chǎn)品得率最高，為79.87%；在25 000r/min下產(chǎn)品含水量最低，為8.64%。各因素對產(chǎn)品得率和含水量的影響主次順序均為：進風(fēng)溫度＞進樣速度＞離心霧化器轉(zhuǎn)速，其中進風(fēng)溫度對產(chǎn)品得率和含水量有極顯著影響（P＜0.01），進樣速度對產(chǎn)品得率和含水量有顯著影響（P＜0.05），而離心霧化器轉(zhuǎn)速對二者均無顯著性影響（P＞0.05）。

3 討論

噴霧干燥過程中，隨著干燥的進行，物料會發(fā)生“液態(tài)—橡膠態(tài)—玻璃態(tài)”的轉(zhuǎn)變，隨著干燥后期物料溫度進一步攀升，物料可能由玻璃態(tài)又轉(zhuǎn)變成黏流態(tài)，出現(xiàn)熱粘壁現(xiàn)象[3～4]。本試驗中，隨進風(fēng)溫度的增加，大米活性肽得率呈上升趨勢，而含水量呈先降后升趨勢，結(jié)果與蘇東曉等[5]和陳啟聰?shù)萚6]研究相似?？赡苡捎诳諝庵泻幸欢ǖ乃郑贡桓稍镙^低含水量的產(chǎn)品在空氣中再次吸潮。

霧滴速度和噴霧比能均隨噴霧流量呈正相關(guān)。進樣速度越大，料液被霧化呈霧滴后的粒徑亦越大，同時由于慣性作用，其速度亦越大，使其在干燥器中停留時間變短，更易出現(xiàn)干燥不完全的現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品含水量增加[7]。本試驗中，隨進樣速度的增大，大米活性肽的得率先升高后降低，含水量先降低后升高，結(jié)果與RenataV等[8]研究相似?？赡苡捎谶M樣速度過大，超出了霧化室的干燥能力，導(dǎo)致粉末含水量增加，發(fā)生粘壁現(xiàn)象，從而影響到產(chǎn)品得率和含水量。

離心式噴霧即料液經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的霧化器小孔被分散成霧滴，因此離心霧化器轉(zhuǎn)速決定了霧滴離開霧化盤的速度和霧滴平均粒徑的大小，而霧滴的速度和粒徑大小影響著霧滴與熱空氣接觸的程度，進而決定干燥產(chǎn)品的含水量[9]。實踐表明，離心霧化器轉(zhuǎn)速對產(chǎn)品含水量及干燥過程中的粘壁程度均有重要影響。霧滴過大將使產(chǎn)品不易被干燥；霧滴過小會使霧化器的能耗很大，并伴隨震動噪聲等問題，且干燥的顆粒變小，不利于產(chǎn)品回收而影響得率。本試驗中，大米活性肽得率隨離心霧化器轉(zhuǎn)速的增加呈下降趨勢，一是可能離心霧化器轉(zhuǎn)速過大，使霧滴在干燥器中停留時間縮短，粉末含水量增加，發(fā)生粘壁現(xiàn)象，而使產(chǎn)品得率降低；二是離心霧化器轉(zhuǎn)速過大，使霧滴過小，導(dǎo)致干燥的顆粒變小，不利于產(chǎn)品回收而影響得率。大米活性肽含水量隨離心霧化器轉(zhuǎn)速的增加呈上升趨勢，一是可能進料量恒定，轉(zhuǎn)速的提高并不會使霧滴粒徑無限的減小。過大的釋出速度反而會加劇霧滴在干燥室中的無規(guī)則運動，使小霧滴發(fā)生碰撞，重新聚合成較大霧滴的概率加大，導(dǎo)致產(chǎn)品含水量上升；二是空氣中含有一定的水分，使被干燥較低含水量的產(chǎn)品在空氣中再次吸潮。

4 結(jié)論

本試驗條件下，大米活性肽噴霧干燥的最適工藝參數(shù)為進風(fēng)溫度200℃、進樣速度45mL/min和離心霧化器轉(zhuǎn)速15000r/min。此時，大米活性肽產(chǎn)品得率和含水量分別為89.62%和7.80%。

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