高蛋白核桃粉的工藝條件研究.doc

高蛋白核桃粉的工藝條件研究 高蛋白核桃粉的工藝條件研究#于愛霞，華欲飛，蘆葉青*（江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫 214122）510152025303540摘要：研究均質(zhì)條件、料液濃度、進(jìn)風(fēng)溫度、出風(fēng)溫度對噴霧干燥核桃粉產(chǎn)品溶解時間、分散度等性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，當(dāng)均質(zhì)壓力為 40mpa，料液濃度為 3035%，進(jìn)風(fēng)溫度為180200時，出風(fēng)溫度為 7090時，產(chǎn)品較易溶解，分散度較高，同時具有良好的口感；由料液濃度、進(jìn)風(fēng)溫度、出風(fēng)溫度的正交實驗結(jié)果得出，最佳工藝條件為：料液濃度 35%，進(jìn)風(fēng)溫度 180，出風(fēng)溫度 90，在此工藝條件下，核桃粉的溶解時間為 184.37 s，分散度為 88.76%，感官品質(zhì)較好。關(guān)鍵詞：核桃粉；工藝條件；溶解時間；分散度中圖分類號：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“萬歲子”、“長壽果”美譽的核桃不僅是食療佳品，且營養(yǎng)價值極高，其富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、碳水化合物、鈣、磷、鐵、鋅、胡蘿卜素、核黃素、維生素 a、b、c、e、胡桃葉醌、磷脂、鞣質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)1。味美可口的核桃仁不僅營養(yǎng)豐富，還有防治心腦血管疾病、治療膽石癥、補(bǔ)益氣血、抗衰老、補(bǔ)腦增智等功效。目前我國在核桃綜合深加工方面，主要是將核桃仁加工成即食風(fēng)味核桃制品、核桃油、核桃乳和核桃粉等2-4。核桃粉屬于固體蛋白飲料類，以核桃為主要原料生產(chǎn)的核桃粉產(chǎn)品食用方便，易于保存，營養(yǎng)價值高。但目前市面上銷售的各類核桃粉純核桃的組分含量較低（3%-10%），多為低蛋白質(zhì)含量產(chǎn)品，營養(yǎng)價值較低；同時由于加工工藝的限制，產(chǎn)品顆粒硬度大、溶解性差、易沉淀，尤其當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)脂肪含量較高時，沖調(diào)性不夠理想，這就使得核桃粉產(chǎn)品不論是在產(chǎn)品品質(zhì)還是在復(fù)溶性質(zhì)方面都存在一些問題，有較大的改進(jìn)空間。同時隨著人們營養(yǎng)意識的增強(qiáng)，對于高營養(yǎng)價值，天然安全核桃粉的需求增加，并且要求核桃粉具有良好的復(fù)溶性質(zhì)。目前，對于核桃粉工藝條件優(yōu)化的文章較少，且多以集粉率基金項目：國家“十二五”支撐計劃（2012bad34b04）作者簡介：于愛霞（1988-），女，研究生，蛋白飲料的研制通信聯(lián)系人：華欲飛，（1962-）男，教授，植物蛋白方向. e-mail: yfhuajian-1-和水分含量為評價指標(biāo)，不能很直觀的反應(yīng)產(chǎn)品的復(fù)溶性質(zhì)。本文就高核桃含量高營養(yǎng)價值核桃粉產(chǎn)品加工工藝中的均質(zhì)條件、料液濃度、進(jìn)出口風(fēng)溫度做研究，以溶解時間和分散度為主要評價指標(biāo)，以得到較優(yōu)化的工藝條件，為工業(yè)化生產(chǎn)提供理論和試驗依據(jù)。1 材料與方法451.1 材料與設(shè)備材料核桃仁：河北綠嶺果業(yè)有限公司，花生仁：安徽燕之坊食品有限公司，其他輔料：市購。主要儀器與設(shè)備九陽豆?jié){機(jī)、膠體磨、ah-basic 高壓均質(zhì)機(jī)、hh-4 數(shù)顯恒溫水浴鍋、尼魯噴霧干燥機(jī)、5055dhg-9140 恒溫干燥箱等。1.2 核桃粉制作工藝工藝流程：輔料調(diào)配原料前處理脫皮打漿膠體磨細(xì)磨調(diào) ph均質(zhì)殺菌噴霧干燥集粉包裝1.3 實驗條件設(shè)計探討均質(zhì)壓力、料液濃度、進(jìn)風(fēng)溫度、出風(fēng)溫度等4個因素5對產(chǎn)品溶解時間及分散度等物理性質(zhì)的影響。均質(zhì)壓力的確定60對核桃漿進(jìn)行均質(zhì)處理是一道必不可少的工藝，在其他工藝條件不變的情況下，分別選取均質(zhì)壓力為 30、40、50、60、70mpa，噴霧干燥后測定粉體的溶解時間、分散度等物理性質(zhì)6-8。料液濃度的確定控制適當(dāng)?shù)牧弦簼舛瓤梢缘玫捷^好的粉體性質(zhì)，同時可以適當(dāng)?shù)慕档湍芎?，在其他工?5條件不變的情況下，分別選用料液濃度為 15%、20%、25%、30%、35%、40%，噴霧干燥后測定粉體的溶解時間、分散度等物理性質(zhì)。進(jìn)風(fēng)溫度的確定噴霧干燥條件對粉體性質(zhì)的影響也較大，選取合適的進(jìn)風(fēng)溫度能夠得到良好的粉體性質(zhì)，試驗中在保證其他工藝條件不變的情況下分別選取進(jìn)風(fēng)溫度為 170、180、190、70200、210、220，噴霧干燥后測定粉體的溶解時間、分散度等物理性質(zhì)。出風(fēng)溫度的確定在其他工藝條件不變的情況下，分別選取出風(fēng)溫度為 60、70、80、90、100，考察其對產(chǎn)品溶解時間、分散度等物理性質(zhì)的影響。-2-正交實驗7580選擇對噴霧干燥產(chǎn)品溶解時間和分散度影響較大的料液濃度、進(jìn)風(fēng)溫度、出風(fēng)溫度等 3個因素做 l9 34 正交試驗對工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，因素水平見表 1。試驗結(jié)果以產(chǎn)品溶解時間和分散度為評價指標(biāo)，將分散度同等換算成分?jǐn)?shù)（百分制），而溶解時間縮小 16 倍后再同等換算成分?jǐn)?shù)（百分制），兩者加和取平均作為最后打分，結(jié)合噴霧干燥過程的難易程度，對試驗結(jié)果進(jìn)行方差分析，根據(jù)結(jié)果確定噴霧干燥工藝參數(shù)。表 1 l9 34 正交實驗因素水平表table 1 the orthogonal experiment factors level table因素水平123a 料液濃度（%）253035b 進(jìn)風(fēng)溫度（）180190200c 出風(fēng)溫度（）7080901.4 分析指標(biāo)及測試方法： 水分含量測定859095100105準(zhǔn)確稱取 m g 核桃粉，置于已干燥、冷卻和稱至恒重的鋁盒 m1 中，移入 105 烘箱內(nèi)，干燥 2 h3 h 后取出，置干燥器中冷卻 0.5 h，稱重；置于烘箱內(nèi)再烘 1 h，冷卻、稱重9 溶解時間于 250ml 燒杯中加入 100ml 251去離子水，以適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速在恒溫磁力攪拌器上攪拌，稱取 2g 豆奶粉，快速加入燒杯中，同時記錄從攪拌開始到粉塊全部分散開所需的時間 s ，即為粉體的溶解時間10-11。 分散性取 50ml 燒杯稱取 10ml 251去離子水，準(zhǔn)確稱取 1.00g 核桃粉倒入燒杯中，用適當(dāng)大小的不銹鋼勺 15s 內(nèi)順逆時針攪拌 20 個來回，將復(fù)溶后的核桃漿過 80 目篩，吸取 2ml樣品于鋁盒內(nèi)，于 1051烘箱內(nèi)干燥至恒重12，分散度的計算公式如下： 10+a ts分散度 100%2 a 1-b a：稱取粉體質(zhì)量；ts：烘干后的干物質(zhì)質(zhì)量；b：產(chǎn)品的水分含量。2 結(jié)果與分析2.1 均質(zhì)條件對粉體復(fù)溶性質(zhì)的影響均質(zhì)處理可以在高壓下把懸浮在核桃漿料中大顆粒的糖、脂肪、蛋白質(zhì)等物質(zhì)擠壓成小顆粒物質(zhì)，然后再把這些小顆粒物質(zhì)混勻在漿料中，形成均一、穩(wěn)定的乳狀液體系；為了破碎核桃漿料中的脂肪球粒子，使大顆粒細(xì)微化，得到較細(xì)膩柔和的產(chǎn)品，在噴霧干燥前必須對調(diào)配好的核桃漿料進(jìn)行均質(zhì)處理；均質(zhì)壓力的大小影響到料液穩(wěn)定性及顆粒大小，較低的-3-均質(zhì)壓力會使料液中脂肪球不能較好地細(xì)微化，產(chǎn)品沖調(diào)后顆粒感較重，過低時可能會影響110產(chǎn)品穩(wěn)定性，達(dá)不到所需的產(chǎn)品要求，較高的均質(zhì)壓力則可能會使得料液粘度升高，給霧化帶來一定影響，同時造成不必要的能耗損失。300.00250.00200.00150.00100.0020304050607080均質(zhì)壓力 mpa 圖 1 均質(zhì)壓力對粉體溶解時間的影響115fig 1888684828078767472the effect of homogeneous pressure on powder dissolution time304050均質(zhì)壓力 mpa 6070圖 2 均質(zhì)壓力對粉體分散性的影響fig 2the effect of homogeneous pressure on dispersion120均質(zhì)壓力為 30mpa 時，噴霧干燥后的粉體較松散，但靜電力較強(qiáng)；當(dāng)均質(zhì)壓力為 40mpa時，粉體的溶解時間最短，分散度最高，而隨著均質(zhì)壓力的升高粉體的分散度下降，溶解時間增長，當(dāng)達(dá)到 50mpa 時，均質(zhì)后料液的粘度已開始增大，漿料顏色增白，即當(dāng)均質(zhì)壓力增大到一定程度后會影響粉體的溶解速度及分散程度，這可能是由于較高的均質(zhì)壓力使得顆125粒過于細(xì)小，而噴出的粉體顆粒太細(xì)，且不易形成疏松多孔的大顆粒粉體，以致復(fù)溶時不易與水混溶，從而影響到溶解時間和分散度，綜合溶解性及分散性等指標(biāo)，較佳的均質(zhì)壓力為40mpa。2.2料液濃度對粉體復(fù)溶性質(zhì)的影響在其它條件一定的情況下，提高漿料濃度可以使噴霧干燥產(chǎn)品顆粒變大、提高堆積密度，130進(jìn)一步影響核桃粉溶解時間、分散度等指標(biāo)。同時從生產(chǎn)角度講，料液濃度增大后也可以降低能耗，提高生產(chǎn)效率。-4-300.00250.00200.00150.001015202530354045料液濃度 % 圖 3 料液濃度對粉體溶解時間的影響135fig 388878685848382the effect of liquid concentration on powder dissolution time152025 303540料液濃度 % 圖 4 料液濃度對粉體分散性的影響fig 4the effect of liquid concentration on dispersion140145150不同的料液濃度對于粉體的流動性、粘結(jié)性和色澤基本無影響，由圖 3 知隨著料液濃度的增加產(chǎn)品的溶解時間先加長后縮短，當(dāng)核桃漿噴霧干燥前料液濃度為 25%時，溶解時間達(dá)到最長，而當(dāng)料液濃度繼續(xù)增大時溶解速度加快；由圖 4 知，在低于 25%濃度時，產(chǎn)品分散度輕微降低，但相差不大，而當(dāng)料液濃度繼續(xù)增加時，核桃粉的分散度增加，當(dāng)料液濃度為 40%時達(dá)到最大，這說明通過提高料液濃度可以有效提高粉質(zhì)的顆粒直徑及分散性，提高產(chǎn)品的沖調(diào)性能13。圖 3 和圖 4 的總體趨勢是一致的，但當(dāng)料液濃度為 40%時，在實驗室條件下，由于料液濃度過高磨漿時不徹底，料液粘稠，均質(zhì)較困難而致使料液不夠均勻，霧化效果較差，可能會影響了粉體其他性質(zhì)，綜合考慮在實驗條件下選擇 3035%的料液濃度較為合適。2.3 進(jìn)風(fēng)溫度對粉體復(fù)溶性質(zhì)的影響根據(jù)參考文獻(xiàn)，如果進(jìn)風(fēng)溫度太高，可能會導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，經(jīng)干燥所得到的產(chǎn)品溶解性將明顯降低14；如果進(jìn)風(fēng)溫度太低，水分含量會很高，可能會出現(xiàn)核桃粉的潮粉結(jié)塊現(xiàn)象。-5-250200150100160170180190200210220230進(jìn)風(fēng)溫度 圖 5 進(jìn)風(fēng)溫度對粉體溶解時間的影響155fig 590.0089.0088.0087.0086.0085.0084.0083.0082.00the effect of inlet air temperature on powder dissolution time170180190 200進(jìn)風(fēng)溫度 210220圖 6 進(jìn)風(fēng)溫度對粉體分散性的影響160fig 6the effect of inlet temperature on the powder dispersion由圖 5 知隨著進(jìn)風(fēng)溫度的升高，產(chǎn)品的溶解時間降低，溶解速度加快，在 180200范圍內(nèi)，溶解時間變化不大，在 170時可能由于物料沒有充分干燥，使得產(chǎn)品水分含量較低，產(chǎn)品稍有粘壁現(xiàn)象，粉質(zhì)易粘結(jié)，集粉率較低；從圖 6 的分散性趨勢圖可知當(dāng)溫度高于165170180時，粉質(zhì)干燥效果較好，隨著進(jìn)風(fēng)溫度的提高，分散度下降，分散性變差；綜合分散性和溶解性等指標(biāo)，180200為較佳的進(jìn)風(fēng)溫度范圍，此時粉體分散性較高，溶解時間較短，而且可以降低噴霧干燥機(jī)能耗。2.4 出風(fēng)溫度對粉體復(fù)溶性質(zhì)的影響在噴霧干燥過程中，出風(fēng)溫度對粉體性質(zhì)具有較大的影響。在選擇正確的噴霧干燥溫度條件時，出風(fēng)溫度要比進(jìn)風(fēng)溫度更為重要，因為在出粉時產(chǎn)品溫度要被加熱到出風(fēng)溫度10。25020015050607080出風(fēng)溫度 90100110圖 7 出風(fēng)溫度對粉體溶解時間的影響fig 7the effect of outlet temperature on powder dissolution time-6-1759088868482807860708090100出風(fēng)溫度 圖 8 出風(fēng)溫度對粉體分散性的影響fig 8the effect of outlet air temperature on powder dispersion180185出風(fēng)溫度對產(chǎn)品的水分含量影響很大，當(dāng)出風(fēng)溫度升高時，水分含量下降，由圖 7 知，隨著溫度的升高，產(chǎn)品溶解時間總體是呈現(xiàn)下降趨勢的，在 6080溫度范圍內(nèi)，粉體的溶解時間變化不明顯；由圖 8 知，粉體的分散度隨溫度升高呈增大趨勢，當(dāng)出風(fēng)溫度為 60、70時粉體的水分含量較低，粉體較粘結(jié)，因此分散度也較低，而當(dāng)粉體出風(fēng)溫度升到一定程度后，粉體較干燥，分散度也增大，尤其是出風(fēng)溫度為 100時，可以從表觀上看到粉體顆粒較松散，但同時會出現(xiàn)輕微粘壁現(xiàn)象，會影響出粉率但不會影響產(chǎn)品沖調(diào)后的穩(wěn)定性及口感，由圖 7 及圖 8 知出風(fēng)溫度的提高能夠改善粉體的速溶性。當(dāng)出風(fēng)溫度為 100時，得到的粉體雖然較干燥松散，復(fù)溶性質(zhì)較好，但由于塔內(nèi)溫度較高而出現(xiàn)輕微粘壁現(xiàn)象，同時也考慮到能耗問題，較好出風(fēng)溫度范圍為 7090。1902.5正交實驗表 2 l9 34 正交實驗結(jié)果table 2 orthogonal experiment results實驗組abc分散性溶解時分散性折算溶解時間折算總分 % 間 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 正交實驗方差分析195table 3orthogonal experimental analysis因素料液濃度 % 進(jìn)風(fēng)溫度 偏差平方和4.4610.040自由度22f 比32.0940.288f 臨界值19.00019.000顯著性*-7-出風(fēng)溫度 9.551268.71219.000*誤差0.1402注: “*”表示有顯著性差異，“-”表示無顯著性差異。由表 2 正交實驗結(jié)果知核桃粉加工工藝的三個因素對綜合得分的影響主次順序為: c a b，即出風(fēng)溫度影響較大，料液濃度次之，進(jìn)風(fēng)溫度的影響最小。從計算的 r 值可知，飲料配方最佳因素水平為 a3b1c3，即料液濃度 35%、進(jìn)風(fēng)溫度 180、出風(fēng)溫度 90。由200205210215220表 3 方差分析結(jié)果知料液濃度和出風(fēng)溫度對于粉體性質(zhì)具有顯著性影響，而在一定范圍內(nèi)，進(jìn)風(fēng)溫度對于粉體性質(zhì)影響不大。3 結(jié)論本文給出了高蛋白核桃粉的最佳工藝條件，核桃粉的最佳均質(zhì)壓力為 40mpa，由正交實驗知核桃粉噴霧干燥最佳工藝參數(shù)：料液濃度 35%，進(jìn)口溫度為 180，出風(fēng)溫度 90。在此工藝條件下所得粉體較為均勻松散，色澤亮白，口感較好，較易溶解，分散度較高，能達(dá)到所需的實驗要求。參考文獻(xiàn) references 1 黃黎慧,黃群,孫術(shù)國,等.核桃的營養(yǎng)保健功能與開發(fā)利用j.食品科學(xué),2009:48-49.2 李蕾.國內(nèi)核桃食品加工研究進(jìn)展j.文山師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報,2009,22 4 :105-106.3 伍季,章銀良,付有利. 核桃的綜合開發(fā)現(xiàn)狀與利用前景j.食品工業(yè),2006:31-32.4 王豐俊,王建中,周鴻升,等.核桃產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)進(jìn)展j.河 北 林 果 研 究 2009,24 3 :301-304.5 李春梅,遲玉杰,王 丹,等.改性甜玉米漿噴霧干燥條件的探討j.食 品 科 技, 2012,37 3 :192-195.6 凌恩福均質(zhì)對全脂核桃營養(yǎng)乳穩(wěn)定性的影