噴霧干燥條件對(duì)果蔬粉加工特性影響研究進(jìn)展

范方宇，楊宗玲，李晗，闞歡，劉云，郭磊，張雪春

（1.西南林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，云南昆明650224；2.西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，云南昆明650224）

果蔬富含維生素、礦物質(zhì)、碳水化合物及功能多樣的活性物質(zhì)，是人類重要營養(yǎng)物質(zhì)的來源，對(duì)人類健康有著重要作用。將果蔬直接加工成果蔬粉，是近年來的新趨勢(shì)。果蔬粉制備技術(shù)有熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥、微波干燥、噴霧干燥、超微粉碎技術(shù)以及變溫壓差膨化干燥等。其中，經(jīng)噴霧干燥技術(shù)制備的果蔬粉具有良好的溶解性和分散性，可保持果蔬原有風(fēng)味和營養(yǎng)物質(zhì)，儲(chǔ)存和運(yùn)輸方便。

噴霧干燥制備果蔬粉效率高、操作方便，可滿足人們對(duì)果蔬多樣化、高檔化趨勢(shì)的需求，具有廣闊的市場前景。果蔬粉噴霧干燥產(chǎn)率和品質(zhì)是噴霧干燥技術(shù)的重要指標(biāo)。本文總結(jié)歸納了噴霧干燥條件對(duì)果蔬粉加工特性影響研究進(jìn)展，以期為采用噴霧干燥法制備果蔬粉提供一定的理論指導(dǎo)。

1 果蔬粉噴霧干燥的影響因素

噴霧干燥果蔬粉產(chǎn)率和品質(zhì)取決于噴霧干燥參數(shù)，包括進(jìn)風(fēng)溫度、助干劑種類和添加量、進(jìn)料濃度、進(jìn)料流量、熱空氣流量、進(jìn)料溫度等。研究主要基于噴霧干燥條件，分析果蔬粉產(chǎn)率和品質(zhì)。如韓宗元等[1]研究進(jìn)風(fēng)溫度、助干劑添加量、進(jìn)料流量、熱空氣流量對(duì)樹莓粉噴霧干燥效果的影響；張妍等[2]研究核桃分心木速溶粉潤濕性、分散性、水分含量和顆粒大小時(shí)，考查進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)料流量和熱空氣流量的影響；劉程惠等[3]研究櫻桃粉產(chǎn)率和品質(zhì)時(shí)，分析的是助干劑種類、櫻桃汁固形物與助干劑比例、進(jìn)料濃度、進(jìn)料流量、進(jìn)料溫度、進(jìn)風(fēng)溫度和進(jìn)風(fēng)量；陳啟聰?shù)萚4]研究進(jìn)風(fēng)溫度、助干劑添加量、熱空氣流量、壓縮空氣流量對(duì)香蕉汁噴霧干燥效果的影響。此類研究還包括如懷山藥粉[5]、黑棗粉[6]、慈姑粉[7]等。部分研究者提到出風(fēng)溫度對(duì)產(chǎn)率和品質(zhì)的關(guān)系。事實(shí)上，出風(fēng)溫度在噴霧干燥中受進(jìn)風(fēng)溫度、熱風(fēng)流量、進(jìn)料流量、進(jìn)料濃度的影響，生產(chǎn)過程中，不應(yīng)作為因素單獨(dú)考慮。

基于這些研究，本文著重討論進(jìn)風(fēng)溫度、助干劑種類和添加量、進(jìn)料濃度、進(jìn)料流量、熱空氣流量等對(duì)噴霧干燥果蔬粉產(chǎn)率和品質(zhì)的影響。

1.1 進(jìn)風(fēng)溫度的影響

1.1.1 進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)果蔬粉產(chǎn)率的影響

產(chǎn)率是干燥粉末占進(jìn)料固形物質(zhì)量百分比，是評(píng)價(jià)噴霧干燥經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)。噴霧干燥中，影響噴霧干燥效果的主要因素為進(jìn)風(fēng)溫度，其噴霧干燥的熱量與進(jìn)風(fēng)溫度有直接的聯(lián)系。黑棗粉[6]、香芋粉[8]，紫玉米芯花色苷粉[9]等果蔬粉研究中，進(jìn)風(fēng)溫度為160 ℃～200 ℃，噴霧干燥果蔬粉產(chǎn)率隨進(jìn)風(fēng)溫度升高，產(chǎn)率逐漸增多，當(dāng)達(dá)峰值后，產(chǎn)率呈下降趨勢(shì)。研究者認(rèn)為，進(jìn)風(fēng)溫度太低，不足以使霧滴在干燥室內(nèi)完全干燥，部分未干燥顆粒粘壁，產(chǎn)率較低。高溫有利于噴霧干燥霧滴傳熱傳質(zhì)，促進(jìn)霧滴干燥，減少產(chǎn)物含水量，抑制噴霧干燥粘壁。部分學(xué)者認(rèn)為，產(chǎn)率隨溫度升高而逐漸增大但進(jìn)風(fēng)溫度過高也會(huì)引起成品粘壁或結(jié)塊，因高溫會(huì)使出風(fēng)溫度升高，當(dāng)出風(fēng)溫度高于產(chǎn)品玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，產(chǎn)品呈熔融態(tài)，與干燥室壁接觸粘壁，產(chǎn)率和粉末品質(zhì)下降。也有部分學(xué)者認(rèn)為，溫度越高，噴霧干燥產(chǎn)率越大，榮群等[10]對(duì)枸杞粉的研究中，進(jìn)風(fēng)溫度從150 ℃上升到190 ℃，產(chǎn)率處上升階段；Fazaeli等[11]對(duì)桑葚粉制備研究時(shí)，產(chǎn)率也隨溫度升高而增大。筆者認(rèn)為這種現(xiàn)象因進(jìn)風(fēng)溫度不高，出風(fēng)溫度還未超過產(chǎn)品玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

果蔬含低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的果糖、葡萄糖和蔗糖（果糖 5 ℃、葡萄糖 32 ℃和蔗糖 62 ℃）[12]。固形物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低的果蔬，在不添加過量助干劑以改變玻璃化轉(zhuǎn)變溫度前提下（過多助干劑會(huì)改變產(chǎn)品風(fēng)味），進(jìn)風(fēng)溫度不宜過高，否則粘壁嚴(yán)重。為解決富含低分子糖和有機(jī)酸果蔬粉吸濕性強(qiáng)、易粘壁等問題，也可采用噴霧干燥結(jié)合冷風(fēng)吹掃和冷風(fēng)輸送的方法生產(chǎn)速溶棗粉，可解決棗粉含糖量高、吸濕性強(qiáng)和易粘壁等問題[13]。

1.1.2 進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)果蔬粉品質(zhì)的影響

進(jìn)風(fēng)溫度與產(chǎn)品的干燥能力和干燥速度有關(guān)，同時(shí)進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)產(chǎn)品的顆粒結(jié)構(gòu)、色澤、熱敏性成分的穩(wěn)定性和吸濕性等有一定的影響。表1 例舉了20 種常見果蔬粉噴霧干燥條件及品質(zhì)。

評(píng)價(jià)果蔬粉品質(zhì)的指標(biāo)有含水量、吸濕性、溶解性、色差、顆粒大小、堆積密度、表觀密度等。噴霧干燥時(shí)，霧滴傳熱傳質(zhì)強(qiáng)度受進(jìn)風(fēng)溫度影響。溫度低，傳熱傳質(zhì)差，產(chǎn)品含水量大，水分活度高，但熱敏性成分保存更好。溫度高，傳熱傳質(zhì)劇烈，產(chǎn)品質(zhì)量含水量低，水分活度下降，干燥效果越好，可促進(jìn)果蔬粉的保存。但高溫會(huì)破壞果蔬粉中的熱敏性成分，料液中易發(fā)生焦糖化反應(yīng)、美拉德反應(yīng)，粉體色澤變黃，有焦糊味，影響果蔬粉性質(zhì)。

表1 20 種常見果蔬粉噴霧干燥條件及效果Table 1 Spray drying conditions and effects of 20 kinds of common fruit and vegetable powder

續(xù)表1 20 種常見果蔬粉噴霧干燥條件及效果Continue table 1 Spray drying conditions and effects of 20 kinds of common fruit and vegetable powder

為探索進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)果蔬粉的影響，研究者根據(jù)樣品性質(zhì)，分析了進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)果蔬粉不同性質(zhì)影響。

1.1.2.1 進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)產(chǎn)品吸濕性和溶解性影響

Mishra 等[25]研究醋栗粉發(fā)現(xiàn)，進(jìn)風(fēng)溫度 125 ℃，醋栗粉吸濕性高達(dá)56.32%。高吸濕性的粉末易吸水粘壁，且不利于食品儲(chǔ)存。一般而言，粉末吸濕性小于20%為良好狀態(tài)[26]。據(jù)文獻(xiàn)[25，27]，粉末吸濕性與霧滴大小、料液成分、助干劑種類有關(guān)。較高進(jìn)風(fēng)溫度會(huì)在顆粒表面形成一層堅(jiān)硬的外殼，阻止顆粒內(nèi)部水分向外擴(kuò)散，降低粉末的潤濕性和溶解性。

1.1.2.2 進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)產(chǎn)品色澤影響

Mishra 等[25]研究余甘子粉末色澤發(fā)現(xiàn)，溫度越高，亮度越大。解釋為高溫干燥快，可縮短單寧與空氣接觸時(shí)間，因單寧與鐵反應(yīng)緩慢，形成棕色復(fù)合物減少，亮度增大。此理論也被用于分析石榴粉[12]，芹菜與胡蘿卜復(fù)合粉[28]制備。進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)果蔬粉色澤影響也來源于果蔬中的糖分含量，果蔬含糖量高，焦糖化反應(yīng)嚴(yán)重，粉末色澤變差。

1.1.2.3 進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)活性物質(zhì)影響

馬巖等[29]在噴霧干燥核桃多肽粉的研究中，進(jìn)風(fēng)溫度超過180 ℃，粘壁嚴(yán)重，蛋白質(zhì)變性，生物活性降低，DPPH 自由基清除活性能力減弱。Jafari 等[12]在石榴粉中也發(fā)現(xiàn)，溫度升高，產(chǎn)品中花青素含量降低。研究說明，高溫對(duì)活性物質(zhì)具有破壞作用，為保證產(chǎn)品中活性物質(zhì)，溫度不宜過高。

1.1.2.4 進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)顆粒外觀及粒徑影響

Solval 等[30]對(duì)不同溫度甜瓜粉掃描電鏡觀察，170 ℃的甜瓜粉表面光滑且有較多球形顆粒；180 ℃的粉末顆粒表面有收縮現(xiàn)象。原因?yàn)榈蜏貢r(shí)顆粒內(nèi)部水分蒸發(fā)速率等于顆粒表面，表面光滑；當(dāng)霧滴水分含量達(dá)到某個(gè)臨界點(diǎn)后，顆粒內(nèi)部水分蒸發(fā)速率大于表面，霧滴表面形成干燥外殼；繼續(xù)升溫，顆粒發(fā)生膨脹和破裂。進(jìn)風(fēng)溫度與果蔬粉顆粒大小，呈現(xiàn)不同的研究結(jié)果。有研究者認(rèn)為，進(jìn)風(fēng)溫度高，霧滴干燥時(shí)間短，避免了粉末顆粒在干燥室內(nèi)的收縮現(xiàn)象?？焖俑稍镞^程可避免霧滴中的微小氣體從霧滴中溢出，顆粒尺寸大。Tonon 等[31]對(duì)巴西莓粉研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)風(fēng)溫度138 ℃～202 ℃，粉末顆粒從 13.38 μm 增大到 20.11 μm。Mishra等[25]采用噴霧干燥技術(shù)研究茱萸粉發(fā)現(xiàn)，較高進(jìn)風(fēng)溫度時(shí)，茱萸粉有較小的顆粒且顆粒密集。

綜述表明，進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響因分析指標(biāo)不同，質(zhì)量呈不同結(jié)果。果蔬粉制備中，研究者需根據(jù)果蔬粉制備的要求，選擇適宜的溫度。一般認(rèn)為進(jìn)風(fēng)溫度在170 ℃～180 ℃時(shí)，產(chǎn)品產(chǎn)率高，果蔬粉產(chǎn)品特性好，生物活性物質(zhì)保存比較完好。

1.2 助干劑的影響

1.2.1 助干劑對(duì)果蔬粉產(chǎn)率的影響

為提高果蔬粉產(chǎn)率與品質(zhì)，不同助干劑被用于果蔬粉生產(chǎn)，以改善其加工性能。果蔬噴霧干燥助干劑有麥芽糊精、β-環(huán)糊精、阿拉伯膠、大豆分離蛋白、可溶性淀粉等。這些助干劑都有一些共同點(diǎn)，如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高，溶解度、安全性能好，有一定成膜能力，熱穩(wěn)定性好，高濃度下黏度低等。較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度有利于增加果蔬粉產(chǎn)品玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，減少噴霧干燥粘壁問題。麥芽糊精水溶性好、吸濕性低，阿拉伯膠乳化性、成膜性好，易溶于水，二者廣泛用于果蔬粉噴霧干燥。陳啟聰?shù)萚4]將麥芽糊精和阿拉伯膠復(fù)配使香蕉的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從35 ℃升高到70 ℃。Muzaffar等[32]采用噴霧干燥技術(shù)研究麥芽糊精的添加量對(duì)石榴粉玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和黏流溫度的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與不添加麥芽糊精相比，當(dāng)麥芽糊精添加量為20%時(shí)，石榴粉的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從38.23 ℃上升到71.61 ℃，黏流溫度從56.86 ℃上升到89.43 ℃。研究表明，乳清蛋白、大豆分離蛋白和一些低分子量表面活性劑也可有效提高產(chǎn)率。Jayasundera 等[33]僅用5%的乳清分離蛋白可使富含糖類的果蔬出粉率達(dá)80%。石啟龍等[34]將麥芽糊精與乳清分離蛋白混合使用，可有效改善桑甚果粉的粘壁問題，且不影響粉末品質(zhì)。但Fang 等[35]對(duì)楊梅汁的研究發(fā)現(xiàn)，添加乳清蛋白并沒有改變物料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，高出粉率原因是蛋白質(zhì)的起泡性、乳化性和成膜性等特性。蛋白質(zhì)優(yōu)先遷移到霧滴表面形成薄膜，減少了顆粒與干燥室壁面的黏附性，增加了顆粒表面蛋白質(zhì)的覆蓋。圖1 為其示意圖。

圖1 蛋白質(zhì)和麥芽糊精噴霧干燥形成的顆粒示意圖Fig.1 Schematic diagram of particles formed by spray drying of protein and maltodextrin

1.2.2 助干劑對(duì)果蔬粉品質(zhì)影響

Khuenpet 等[36]分別以麥芽糊精、阿拉伯膠為助干劑制備甘蔗粉，麥芽糊精為助干劑具有較低的水含量；海金萍等[16]以可溶性淀粉、乳清粉、麥芽糊精為助干劑對(duì)荔枝粉噴霧干燥研究表明，麥芽糊精為助干劑的荔枝粉含水量較低；羅望子果粉[37]、甜菜粉[38]的研究也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象。Du 等[27]比較了5 種助干劑對(duì)柿子粉吸濕性影響，麥芽糊精和乳清分離蛋白具有更低吸濕性；Bisinella 等[39]研究雪蓮果果粉中，將麥芽糊精與乳清蛋白復(fù)合可降低粉末的吸濕性。Díaz-Bandera 等[40]噴霧干燥黑莓粉的研究中，以乳清分離蛋白為助干劑制備的粉末色澤最好，其次是麥芽糊精和阿拉伯膠。Silva 等[41]對(duì)錦葵果皮微膠囊化噴霧干燥的研究中，以麥芽糊精為助干劑的粉末色澤效果優(yōu)于阿拉伯膠和改性淀粉。

實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)合型助干劑常被應(yīng)用于果蔬粉的生產(chǎn)，羅彩連等[42]用麥芽糊精25%、β-環(huán)狀糊精2%、阿拉伯膠2%時(shí)，制備的芒果粉色澤、流動(dòng)性、速溶性最好。任彬等[23]用麥芽糊精60%、β-環(huán)糊精量12%、羧甲基纖維素（carboxymethylcellulose，CMC）0.8%，生產(chǎn)的紫薯粉得率最高，且紫薯粉顆粒細(xì)小均勻、松散、無結(jié)塊，具有紫薯的天然清香，風(fēng)味純正無異味。

綜述表明，在果蔬粉噴霧干燥中，麥芽糊精是最常用助干劑，添加量為25%～60%，產(chǎn)品異味少，吸濕性低、分散性好。為保證產(chǎn)品性質(zhì)，噴霧干燥中添加大豆分離蛋白、CMC、阿拉伯膠等成膜性較好的助干劑與麥芽糊精復(fù)配，利用其成膜性對(duì)香氣成分包裹作用，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1.3 進(jìn)料濃度的影響

1.3.1 進(jìn)料濃度對(duì)果蔬粉產(chǎn)率的影響

研究者發(fā)現(xiàn)隨進(jìn)料濃度增加，產(chǎn)率逐漸增大，當(dāng)進(jìn)料濃度達(dá)一定值后，產(chǎn)率呈下降趨勢(shì)。袁觀富等[43]研究蜂蜜粉噴霧干燥時(shí)，進(jìn)料濃度20%～50%，產(chǎn)率呈增長趨勢(shì)，超過50%，產(chǎn)率下降；海金萍等[16]研究荔枝粉噴霧干燥發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)料濃度15%～25%時(shí)，產(chǎn)率呈增長趨勢(shì)，超過25%，產(chǎn)率開始下降；任廣躍等[5]在懷山藥粉的噴霧干燥研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)濃度為11%～17%時(shí)，產(chǎn)率呈增長趨勢(shì)，濃度超過17%時(shí)，呈下降趨勢(shì)。產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因?yàn)檫M(jìn)料濃度較低時(shí)，霧滴中含水量大，噴霧干燥過程中料液蒸發(fā)所需熱量大，低濃度時(shí)產(chǎn)物含水量高，呈半濕狀態(tài)，噴霧干燥粘壁現(xiàn)象嚴(yán)重，產(chǎn)率低；當(dāng)增大進(jìn)料濃度時(shí)，料液中的含水量相對(duì)較少，噴霧干燥所得粉末含水量少，減輕了粘壁現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品產(chǎn)率；當(dāng)入料濃度過大時(shí)，料液粘度增大，流動(dòng)性變差，且易堵塞噴嘴，產(chǎn)率下降。進(jìn)料濃度的增加會(huì)提高霧滴固形物濃度，減少蒸發(fā)的水分，提高噴霧干燥粉末產(chǎn)率和噴霧干燥效率，降低生產(chǎn)成本，工業(yè)生產(chǎn)中具有實(shí)際生產(chǎn)意義。

1.3.2 進(jìn)料濃度對(duì)果蔬粉品質(zhì)的影響

研究者采用噴霧干燥法制備了低嘌呤豆?jié){速溶粉[15]、山楂粉[14]、荔枝粉[16]的研究表明，過高或者過低的進(jìn)料濃度均會(huì)導(dǎo)致物料在干燥塔內(nèi)不能被充分干燥，使水分含量增大，產(chǎn)品的吸濕性提高。

磨正遵等[14]對(duì)山楂粉噴霧干燥研究表明，隨進(jìn)料濃度上升，水分含量和堆積密度遞減，流動(dòng)性增大，沖調(diào)性變好，亮度值越來越低。商飛飛等[8]對(duì)香芋全粉的研究表明，隨進(jìn)料濃度增大，粉末流動(dòng)性變差，堆積密度增大，色澤亮度L*值呈下降趨勢(shì)，總體色澤變暗；a*值隨濃度增大而上升。韓宗元等[1]對(duì)樹莓粉的研究也得出相似的結(jié)論。原因?yàn)檫M(jìn)料濃度太低，導(dǎo)致顆粒狀過小，容易堆積，也導(dǎo)致水分不易蒸發(fā)；進(jìn)料濃度過高，系統(tǒng)提供的熱量不足以使其充分干燥，含水量大。

劉程惠等[3]制備櫻桃粉發(fā)現(xiàn)，進(jìn)料濃度超過35%時(shí)，產(chǎn)品含水量開始增大，原因可能是霧滴干燥不完全導(dǎo)致。對(duì)色澤和活性物質(zhì)而言，研究者發(fā)現(xiàn)，提高進(jìn)料濃度，產(chǎn)品色澤和活性物質(zhì)的保留率均得到一定提高；但濃度過高時(shí)，色澤變差，活性物質(zhì)的保留率變低[11，44]，原因?yàn)楦邼舛葧r(shí)，料液黏度過大，不利于霧滴成膜，過大的霧滴抑制了干燥程度，導(dǎo)致了褐變反應(yīng)的發(fā)生。

綜述表明，果蔬粉噴霧干燥進(jìn)料濃度不宜過大，一般為25%左右比較適宜，此時(shí)粉末產(chǎn)率高，且可保證果蔬粉的含水量、色澤、流動(dòng)性等，可確保果蔬粉中的活性物質(zhì)盡可能被保留在果蔬粉中，提高果蔬粉營養(yǎng)價(jià)值。對(duì)部分果蔬粉品質(zhì)要求不高時(shí)，可適當(dāng)提高進(jìn)料濃度，可提高設(shè)備生產(chǎn)效率。

1.4 進(jìn)料流量的影響

1.4.1 進(jìn)料流量對(duì)果蔬粉產(chǎn)率的影響

研究者對(duì)黑棗粉（8.3 mL/min～17 mL/min）[6]，慈姑粉（5 mL/min～13 mL/min）[7]、酸櫻桃粉[17]（9 mL/min～15 mL/min）、紅棗粉[20]（3.3 mL/min～16.7 mL/min）的研究表明，隨進(jìn)料流量增加，產(chǎn)率呈先增加后降低趨勢(shì)。原因?yàn)楫?dāng)進(jìn)料流量較低時(shí)，料液在霧化器中霧滴小，干燥室內(nèi)有足夠的熱量將產(chǎn)品干燥，此時(shí)過小的進(jìn)料流量使樣品過渡干燥，出風(fēng)溫度大，原料易發(fā)生焦糖化反應(yīng)，粘壁嚴(yán)重，出粉率低；隨著進(jìn)料濃度增高，干燥室中熱風(fēng)提供的熱量和水分蒸發(fā)所需熱量達(dá)到平衡，此時(shí)干燥效果最好，產(chǎn)率最高；當(dāng)進(jìn)料流量繼續(xù)升高，霧滴在干燥室內(nèi)傳熱傳質(zhì)效率下降，干燥難度增加，產(chǎn)品含水量增加，粘壁逐漸嚴(yán)重，產(chǎn)率下降，嚴(yán)重時(shí)甚至無產(chǎn)品可收集。此外，進(jìn)料流量大小也受霧化器的壓力或轉(zhuǎn)速影響，如果壓力或轉(zhuǎn)速不夠，料液無法形成大小適宜的霧滴，粘壁嚴(yán)重。

進(jìn)料流量的選擇與噴霧干燥設(shè)備有直接的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥設(shè)備進(jìn)料流量小，約為5 mL/min～16.7 mL/min；產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中設(shè)備大，其進(jìn)料流量大。進(jìn)料流量的選擇取決于形成的霧滴能否在短時(shí)間內(nèi)被熱風(fēng)干燥完成。

1.4.2 進(jìn)料流量對(duì)果蔬粉品質(zhì)的影響

較低的進(jìn)料流量會(huì)引起出風(fēng)溫度升高，干燥完全，粉末含水量較低，但一些熱敏性成分結(jié)構(gòu)容易破壞，如噴霧干燥制備的壺瓶棗粉[45]中多糖結(jié)構(gòu)破壞，羥自由基清除能力下降；進(jìn)料流量過高會(huì)使出風(fēng)溫度降低，產(chǎn)品含水量大，水分活度增大，吸濕性降低，如核桃分心木速溶粉[2]研究中，隨進(jìn)料流量增加，水分含量逐漸增加，顆粒增大。高的進(jìn)料流量導(dǎo)致噴霧干燥霧滴大，需足夠時(shí)間才可使霧滴在噴霧干燥室內(nèi)干燥，減弱了霧滴在干燥室的傳熱傳質(zhì)強(qiáng)度，產(chǎn)品含水量增大；較大的顆粒粉末堆積時(shí)，產(chǎn)品堆積密度隨之提高[6]。高進(jìn)料流量時(shí)，因霧滴較大，在霧滴表面難以形成良好的保護(hù)膜，果蔬粉噴霧干燥時(shí)，熱敏性成分，如維生素C 的含量呈下降趨勢(shì)[25]；但也有研究者持相反的觀點(diǎn)，Movahhed 等[28]在胡蘿卜芹菜粉的制備中發(fā)現(xiàn)，β-胡蘿卜素隨進(jìn)料流量增大，保存率提高，其解釋原因?yàn)殪F滴大時(shí)，減小了β-胡蘿卜素與外界空氣的接觸，從而對(duì)β-胡蘿卜素的保存起到了促進(jìn)作用。作者認(rèn)為，研究呈現(xiàn)不同結(jié)果原因，可能是粉末制備完成后對(duì)產(chǎn)品測試時(shí)間不同造成。高進(jìn)料濃度制備的粉末在短時(shí)間內(nèi)對(duì)熱敏性成分起到一定保護(hù)作用，其原因就如Movahhed 等[28]的解釋，但當(dāng)粉末保存一定時(shí)間后，因水分對(duì)產(chǎn)品表層的侵蝕作用，加速了活性物質(zhì)的釋放。

Muzaffar 等[32]對(duì)羅望子果粉研究發(fā)現(xiàn)，隨進(jìn)料流量的增加，羅望子果粉水分含量逐漸增大，吸濕性降低，溶解性下降。趙巧麗等[46]研究抵抗?fàn)I養(yǎng)因子豆乳粉的噴霧干燥工藝時(shí)也得出隨著進(jìn)料流量的增加，豆乳粉的水分含量逐漸增加，潤濕性、分散性和溶解性變差。他們認(rèn)為，進(jìn)料流量的增大縮短了料液與干燥介質(zhì)的接觸時(shí)間，致使熱傳質(zhì)效率較低，從而使料液中水分蒸發(fā)較少；此外，增大進(jìn)料流量和降低進(jìn)風(fēng)溫度，會(huì)降低粉末吸濕性。原因?yàn)榉勰┪鼭裥耘c其水分含量有關(guān)，水分含量越高，粉末樣品與周圍環(huán)境空氣的水濃度梯度越小，粉末向周圍環(huán)境吸收水分的趨勢(shì)就越小，致使粉末的吸濕性較低；隨進(jìn)料流量的增加，由于粉末中水分含量的增加使粉末的溶解性下降。

綜述表明，實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥設(shè)備一般進(jìn)料流量為5 mL/min～16.7 mL/min，其最佳條件需根據(jù)設(shè)備和樣品種類進(jìn)行優(yōu)化。雖然進(jìn)料流量可提高設(shè)備生產(chǎn)效率，從產(chǎn)品質(zhì)量角度考慮，進(jìn)料流量不宜過大。

1.5 熱風(fēng)流量的影響

1.5.1 熱風(fēng)流量對(duì)果蔬粉產(chǎn)率的影響

任廣躍等[21]研究噴霧干燥黑蒜酶解液發(fā)現(xiàn)，隨進(jìn)風(fēng)流量增加，出粉率呈增長趨勢(shì)，27.6 m3/h 時(shí)出粉率最高；熱風(fēng)流量大于27.6 m3/h 時(shí)，出粉率呈下降趨勢(shì)。郝千紅等[47]研究酶改性干酪粉的噴霧干燥表明，酶改性干酪粉的產(chǎn)率隨熱風(fēng)流量的增加呈先上升后下降趨勢(shì)，熱風(fēng)流量28 m3/h 時(shí)，產(chǎn)率最大；研究者在慈姑粉[7]、香蕉粉[4]的制備中也有類似的報(bào)道。

研究表明，隨熱風(fēng)流量增加產(chǎn)率逐漸增大，到達(dá)一定值后，產(chǎn)率下降。因增大熱風(fēng)流量可使顆粒在離開干燥室前快速干燥，減少了粘壁，產(chǎn)率上升；但熱風(fēng)流量過大會(huì)使物料在干燥室內(nèi)停留時(shí)間縮短，使果蔬粉水分含量升高，出現(xiàn)粘壁，產(chǎn)率下降。也有學(xué)者解釋為提高熱風(fēng)流量可加快傳熱傳質(zhì)進(jìn)程，有助于噴霧干燥；當(dāng)進(jìn)風(fēng)量達(dá)一定值后，過大風(fēng)速會(huì)使部分產(chǎn)品從排風(fēng)口隨廢氣排出，引起物料損失，產(chǎn)率下降。

1.5.2 熱風(fēng)流量對(duì)果蔬粉品質(zhì)的影響

張妍等[2]對(duì)核桃分心木速溶粉研究表明，熱風(fēng)流量從20 m3/h 增加至40 m3/h 后，產(chǎn)品含水量、分散時(shí)間、潤濕時(shí)間先降低后增加，顆粒先減小后增大。因熱風(fēng)流量20 m3/h～35 m3/h 時(shí)，霧滴在干燥室內(nèi)停留時(shí)間較長，與新噴出的霧滴粘附在一起，致使粉末顆粒粒徑大，含水量高，分散性和潤濕性差；繼續(xù)增大熱風(fēng)流量，霧滴傳熱傳質(zhì)強(qiáng)度增大，物料霧滴被充分干燥，水分含量逐漸降低，顆粒逐漸變??；當(dāng)熱風(fēng)流量過大時(shí)，霧滴在干燥室內(nèi)停留的時(shí)間短，未被完全干燥便被帶出干燥室，顆粒尺寸和含水量增大，分散性和潤濕性變差。李春梅、王磊等分別研究甜玉米粉[22]、板栗粉[44]時(shí)也有相似結(jié)論。

熱風(fēng)量是干燥過程中能量輸入主要途徑。實(shí)驗(yàn)室研究中，以Buchi B-290 設(shè)備為主的熱風(fēng)量為20 m3/h～35 m3/h，可為噴霧干燥提供足夠的熱量，實(shí)際生產(chǎn)中，進(jìn)風(fēng)溫度與熱風(fēng)量的相關(guān)性還需要根據(jù)設(shè)備進(jìn)行交互試驗(yàn)研究，以使設(shè)備達(dá)到最適宜的條件。

1.6 其他

影響果蔬粉產(chǎn)率和品質(zhì)的因素除以上綜述外，也包括霧化方式、料液溫度等。食品工業(yè)中常用霧化器有壓力式、離心式。降低霧化壓力或者旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，霧滴尺寸變大，總干燥面積減小，霧滴干燥不完全。干燥產(chǎn)品含水量大，干燥過程易粘壁，影響產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。提高霧化壓力或旋轉(zhuǎn)速度，果蔬粉顆粒粒徑減小，可減少果蔬粉含水量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，也提高產(chǎn)品的溶解度，降低產(chǎn)品堆積密度，如香芋全粉[8]、山楂果粉[14]。部分研究者也發(fā)現(xiàn)了不同的現(xiàn)象。如Nishad 等[48]研究甘蔗汁粉時(shí)，提高霧化壓力或旋轉(zhuǎn)速度后，高黏度的溶液中霧滴小，產(chǎn)品收率小?？赡苁歉唣ざ攘弦簼舛却?，流動(dòng)性差；高黏度霧滴干燥時(shí)表面形成結(jié)構(gòu)致密的保護(hù)層，阻礙了內(nèi)部水分的蒸發(fā)，產(chǎn)品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低，產(chǎn)品粘壁。

提高進(jìn)料溫度有助于降低料液黏度，改善料液流動(dòng)性，促進(jìn)噴霧干燥順利進(jìn)行，但溫度過高，料液中的某些成分可能發(fā)生變化，色澤褐變。韓建群等[49]對(duì)宣木瓜的研究表明，隨進(jìn)料溫度的升高，宣木瓜粉堆積密度提高，水分含量降低，當(dāng)溫度升高到50 ℃后，粉末褐變嚴(yán)重，產(chǎn)品質(zhì)量下降。

2 結(jié)論

目前，噴霧干燥在果蔬粉加工中占據(jù)重要地位。本文根據(jù)國內(nèi)外果蔬粉研究現(xiàn)狀，綜述了影響果蔬粉產(chǎn)率、產(chǎn)品性質(zhì)的工藝參數(shù)。產(chǎn)率是果蔬粉噴霧干燥過程中優(yōu)先考慮的指標(biāo)，其次是產(chǎn)品質(zhì)量。噴霧干燥參數(shù)中，進(jìn)風(fēng)溫度是影響噴霧干燥最重要的參數(shù)，麥芽糊精是最常用助干劑。為提高產(chǎn)率和保護(hù)熱敏性成分，一般采用麥芽糊精、阿拉伯膠、變性淀粉、大豆分離蛋白等多種助干劑復(fù)配使用。噴霧干燥各因素相互之間都有一定的影響，研究者大多采用響應(yīng)面、正交試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)率和特性優(yōu)化。果蔬粉噴霧干燥加工過程中，進(jìn)風(fēng)溫度一般選擇150 ℃～190 ℃，進(jìn)料濃度在10%～20%，助干劑比例與產(chǎn)品含糖量有關(guān)、進(jìn)料流量和熱風(fēng)流量與設(shè)備相關(guān)，具體參數(shù)應(yīng)根據(jù)果蔬種類以及噴霧干燥設(shè)備類型優(yōu)化。