濕法工藝對配方奶粉中營養(yǎng)素損失量的影響研究

文/孫 健 王青云 粘靖祺

（黑龍江省完達山乳業(yè)股份有限公司）

微量營養(yǎng)素通常指維生素和礦物質(zhì)，是維持生物體正常生命過程所必需的一類有機微量物質(zhì)，參與細胞內(nèi)的生化反應，協(xié)助新陳代謝作用。人體對微量營養(yǎng)素的需要量很少，但是其對維持身體健康十分重要[1]。人體自身不能合成微量營養(yǎng)素或合成量極少，因此需要額外補充強化。在補充微量營養(yǎng)素時，人們通常只注意添加量，而往往忽略了生產(chǎn)過程中的損失[2]。配方奶粉中微量營養(yǎng)素的穩(wěn)定性除了受后期包裝形式和貯存條件的影響，前期生產(chǎn)加工工藝也是主要影響因素。

采用濕法工藝生產(chǎn)加工配方奶粉時，微量營養(yǎng)素由于受到光、熱、酸、堿、氧氣等外在因素影響，會發(fā)生不同程度的損失[3]。在濕法工藝生產(chǎn)加工過程中，物料需要經(jīng)過多道受熱工序，這些工序都會使微量營養(yǎng)素發(fā)生不同程度的損失[4]，樊垚等[5]發(fā)現(xiàn)噴霧干燥階段維生素D的損失率高于其它工序。因此，配方奶粉中微量營養(yǎng)素的最終含量除了與初始添加量有關外，還應考慮濕法工藝生產(chǎn)過程中的損失量。本研究為今后更好地掌握微量營養(yǎng)素在配方奶粉生產(chǎn)加工中的含量變化提供理論依據(jù)。

1 試驗材料、方法及儀器

圖1 配料均質(zhì)工序微量營養(yǎng)素損失率

1.1 試驗材料

生牛乳（黑龍江省完達山乳業(yè)股份有限公司八五一一分公司）；脫鹽乳清粉（芬蘭維利奧有限公司）；乳清蛋白粉（德國米萊公司）；微量營養(yǎng)素強化劑（上海帝斯曼公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 依據(jù)國家標準檢測方法對原輔料中的微量營養(yǎng)素進行相關檢測，并按照配方設計得出初始理論值。

1.2.2 按照設定的配方奶粉濕法工藝生產(chǎn)過程進行生產(chǎn)加工，對主要工序（配料均質(zhì)、殺菌濃縮、噴霧干燥）進行三點取樣，分別檢測不同工序微量營養(yǎng)素的含量，并根據(jù)式（1）計算得出微量營養(yǎng)素在不同生產(chǎn)工序的損失率。

1.2.3 根據(jù)式（2）計算得出濕法工藝條件下配方奶粉中微量營養(yǎng)素的損失率。

1.3 試驗儀器設備

按照國家標準中維生素和礦物質(zhì)的相關檢測方法對試驗涉及的微量營養(yǎng)素進行檢測，主要儀器設備有超聲波振蕩器、熒光分光光度計、高效液相色譜儀、氣相色譜儀、原子熒光光譜儀、原子吸收分光光度計。

2 結果與分析

2.1 配料均質(zhì)工序營養(yǎng)素損失率

試驗過程中所用的原輔料按照設定配方和工藝添加順序依次加入配料罐中，其中微量營養(yǎng)素按照維生素和礦物質(zhì)進行分類，并用10 倍以上、30～40 ℃溫開水分別溶解，至料液無肉眼可見顆粒時注入真空混料器中，在18～20 MPa條件下均質(zhì)后注入待料罐中備用。濕法工藝配料均質(zhì)工序的微量營養(yǎng)素損失率綜合評價見圖1。

從圖1可以看出，在配料均質(zhì)階段，水溶性維生素損失率小于脂溶性維生素損失率；維生素C、維生素A、維生素D和維生素E的損失率均超過10.0%，其余維生素損失率均未超過10.0%；礦物質(zhì)中鐵和鋅損失率略高，約為7.0%，其余礦物質(zhì)在此段工序內(nèi)較穩(wěn)定，未發(fā)生明顯損失。

2.2 殺菌濃縮工序營養(yǎng)素損失率

將待料罐中的料液經(jīng)過DSI（蒸

圖2 殺菌濃縮工序微量營養(yǎng)素損失率

2.3 噴霧干燥工序營養(yǎng)素損失率汽直接噴射）殺菌器進行高溫瞬時殺菌，殺菌溫度為95～105 ℃，時間為5～15 s，并經(jīng)連續(xù)降膜式蒸發(fā)器降溫濃縮，使料液最終濃度維持在42%～48%。濕法工藝殺菌濃縮工序的微量營養(yǎng)素損失率綜合評價結果見圖2。

從圖2可以看出，在殺菌濃縮階段，水溶性維生素損失率略高于脂溶性維生素損失率；維生素C損失率最高，約為13.3%；礦物質(zhì)在此段工序內(nèi)極穩(wěn)定，損失率均未超過5.0%。

將殺菌濃縮后的濃縮奶料液通過高壓泵輸送至噴霧干燥塔內(nèi)，控制噴霧干燥塔的進風溫度為175～195 ℃、排風溫度為80～85 ℃，料液經(jīng)過高壓霧化后變成奶粉顆粒，并經(jīng)過三級流化床降溫后排出。濕法工藝噴霧干燥工序的微量營養(yǎng)素損失率綜合評價結果見圖3。

圖3 噴霧干燥工序微量營養(yǎng)素損失率

從圖3可以看出，在噴霧干燥階段，除維生素C的損失率依然較高（約14.3%）外，其余微量營養(yǎng)素均較穩(wěn)定，未發(fā)生明顯損失。在此階段內(nèi)個別微量營養(yǎng)素出現(xiàn)負損失的情況可能是由前段濃縮液的檢測平均值及檢測偏差造成的，屬于合理范圍。

2.4 濕法工藝營養(yǎng)素損失率

以各關鍵生產(chǎn)工序的微量營養(yǎng)素損失率結果為基礎和借鑒，以配方理論初始值為目標設計值，根據(jù)奶粉試驗樣品檢測結果，最終得出濕法工藝條件下微量營養(yǎng)素的損失率（表1）。

從表1可以看出，在濕法工藝生產(chǎn)加工過程中，維生素對光、熱、氧氣等條件較敏感，損失率相對較高，其中維生素C的最高損失率達到36.2%；礦物質(zhì)具有較好的耐酸性和耐堿性，損失率相對較低，除鐵和鋅外，其余礦物質(zhì)營養(yǎng)素損失率均未超過10.0%。

鑒于濕法工藝生產(chǎn)加工過程對配方奶粉中微量營養(yǎng)素均有不同程度的影響，因此，在配方設計時除了要考慮微量營養(yǎng)素的初始添加量外，還應考慮濕法工藝生產(chǎn)加工條件下微量營養(yǎng)素的損失量，以避免最終產(chǎn)品出現(xiàn)不符合相關質(zhì)量標準的情況出現(xiàn)。

3 結論

3.1 在濕法工藝生產(chǎn)配方奶粉過程中，維生素損失率高于礦物質(zhì)損失率。維生素中損失率最大的是維生素C，平均損失率約33.9%；損失率最小的是生物素，平均損失率約3.1%。礦物質(zhì)中損失率最大的是鋅，平均損失率約13.0%；損失率最小的是磷，平均損失率約1.8%。

3.2 在濕法工藝生產(chǎn)配方奶粉過程中，各工序的營養(yǎng)素損失率差異較大。在配料均質(zhì)階段，受溶解時間和溶解條件的限制，脂溶性維生素損失率較高；在濃縮殺菌階段，受殺菌溫度的影響，水溶性維生素損失率略高；在噴霧干燥階段，營養(yǎng)素均相對穩(wěn)定。

3.3 在濕法工藝生產(chǎn)配方奶粉過程中，應重點注意控制溫度和時間，以避免維生素損失量過大。此外，還應考慮將礦物質(zhì)和維生素分類溶解，避免因離子間的相互作用而造成鐵、鋅等礦物質(zhì)的損失。