喷雾干燥树莓速溶固体饮料制备工艺*

王丽娟，高晓明，赵周胜，王明力

(贵州大学 化学与化工学院，贵州贵阳，550003)

树莓(raspberry)是近年来备受人们关注的浆果之一，它是蔷薇科(Rasaceae)悬钩子属(Rubus L.)植物，又名覆盆子、马林、木莓、托盘等［1］。近几年来，随着我国农业结构的调整及农业产业化的实施，我国许多地方将树莓作为一个新的果树树种，并积极推广产业化生产。树莓果实口感细腻，酸甜可口，风味芳香，营养丰富。但由于树莓具有不耐贮藏的特性，单靠保鲜的方法还不能完全解决树莓的贮藏问题。要减少原料浪费和经济损失，必须积极发展树莓的深加工，从根本上解决树莓丰收后的出路问题［2］。树莓速溶固体饮料的研究与开发，能够在一定程度上解决树莓高产后的深加工问题。

1 材料与方法

1.1 试验材料

树莓:由贵州省树莓种植示范基地提供;麦芽糊精:食品级，孟州市金玉米有限责任公司;羧甲基纤维素钠(CMC-Na):食品级，天津市福晨化学试剂厂;蔗糖:分析纯，天津市大茂化学试剂厂;AK糖:食品级，原野食品化工有限公司。

1.2 仪器与设备

AL204型电子天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;WYT(0～80%)手持糖度计，成都泰华光学有限公司;LBJ-600型榨汁机，东莞市乐邦电子有限公司;PHS-25B型数字酸度计，上海大普仪器有限公司;HH-1数显恒温水浴锅，上海浦东物理光学仪器厂;JM-50A型胶体磨，温州市七星乳品设备厂;B-290型喷雾干燥机，瑞士Buchi实验室仪器公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

树莓→原料选择→清洗→打浆→过滤→胶体化→调配→加热灭菌→喷雾干燥→成品

1.3.2 喷雾干燥工艺参数确定

设定实验进风温度为150～190℃进行喷雾干燥，以出粉率和含水量为指标确定最佳的进风温度。

分别设定空气流量为 20，30，40，50，60 mL/min，在进风温度为180℃的条件下进行喷雾干燥，以出粉率和含水量为指标确定最佳的入料流量。

根据流场对称性, 本文的计算区域沿对称线取模型的一半, 采用分区对接方式进行网格划分. 横向取140 mm(zmax=140 mm). 上游自平板前缘始, 往下游延伸Lx, 对于楔角20°情况, Lx分别取441.87 mm和741.87 mm, 即分两种情况进行模拟, 一种情况计算到楔体的后端面; 另一种情况自楔体的后端面再向下游延伸300 mm. 对楔角30°情况仅计算到楔体的后端面(Lx=429.49 mm). 所以共有3个计算模型, 如表1所示.

1.3.3 单因素试验

(1)以AK糖的添加量为单因素进行考察，分别按0%，0.02%，0.04%，0.06%，0.08%，0.1% 加入到树莓果汁中，固定蔗糖添加量为8%，麦芽糊精为25%，CMC-Na为0.1%进行调配，然后进行喷雾干燥，综合产品的溶解性和出粉率确定较好的AK糖的添加量。

(2)以蔗糖的添加量为单因素进行考察，分别按果汁量的0%，2%，4%，6%，8%，10%加入到果汁中，固定 AK糖的添加量为0.08%，麦芽糊精为25%，CMC-Na为0.1%进行调配后，然后加热灭菌，进行喷雾干燥，综合产品的溶解性和出粉率确定较好的蔗糖的添加量。

(3)以麦芽糊精的添加量为单因素进行考察，分别按5%，10%，15%，20%，25%，30%添加到果汁中，固定AK糖的添加量为0.08%，蔗糖为6%，CMCNa为0.1%进行调配后，进行喷雾干燥，综合产品的溶解性和出粉率确定较好的麦芽糊精的添加量。

(4)以CMC-Na的添加量为单因素进行考察，分别按 0%，0.05%，0.1%，0.15%，0.20%，0.25% 添加到果汁中，固定AK糖的添加量为0.08%，蔗糖为6%，麦芽糊精为25%进行调配后，进行喷雾干燥，综合产品的溶解性和出粉率确定较好的CMC-Na的添加量。

1.3.4 正交试验

在单因素的基础上，对上述4个因素进行正交实验，利用正交表L9(34)进行设计，以出粉率为指标，确定树莓速溶固体饮料的最佳配方。

2 结果与分析

2.1 最佳喷雾干燥工艺参数的确定

2.1.1 不同进风温度对出粉率和含水量的影响

由图1可知，随着进风温度的提高，出粉率先增大再减小，含水量先大幅度下降后趋于平缓;当进风温度为180℃时，出粉率最大，而温度继续升高至190℃，出粉率又出现下降的趋势;且在150℃时，所得产品的含水量高于3.5%，不满足固体饮料的要求，而当温度达到170℃后，含水量的变化不明显;因此选用180℃为后续试验的进风温度。

图1 进风温度对出粉率和含水量的影响

2.1.2 不同空气流量对出粉率和含水量的影响

由图2可知，随着空气流量的增加，出粉率先大幅度提高后趋于平缓，含水量先急剧下降后又出现回升;且在当空气流量达到50 mL/min时，出粉率达到最大，而此时树莓固体饮料的含水量在2% ～2.5%之间，因此选用50 mL/min为后续试验的空气流量。

图2 空气流量对出粉率和含水量的影响

2.2 单因素试验结果

2.2.1 AK糖添加量的确定

通常认为，AK糖甜度约为蔗糖的300倍。AK糖的甜味感觉快，没有任何不愉快的后味，味觉不停留，感觉时间不比食品本身的味觉长。高浓度时会感到略带苦味，但在低浓度的食品中没有这种感觉。且其水溶液甜度不随温度的上升而下降［6］。实验中选择AK糖的添加量为树莓果汁质量的0%～0.10%，通过综合考察其对树莓固体饮料的出粉率和溶解性及口感确定较好的AK糖的添加量。

由图3可以看出，随着AK糖添加量的逐渐增大，树莓固体饮料的出粉率呈平缓的下降趋势，在0.04%，0.06%，0.08%时相差不大;而溶解时间则是先急剧减小后又出现回升，在AK糖的添加量为0.04%时，溶解时间最短。试验中，AK糖主要作为一种甜味剂，保证树莓固体饮料冲调后的甜度适宜，添加过多会产生一种苦味，过少则起不到甜味剂的作用。考虑到树莓固体饮料冲调后的口感，故选用0.04%为最佳的AK糖添加量。

图3 AK糖添加量对出粉率和溶解性的影响

2.2.2 蔗糖添加量的确定

蔗糖具有抗氧化性和渗透压性，能有效地提高产品的质量、贮藏性和风味。但蔗糖也有一定的吸湿性，且在干燥过程中易发生焦糖化反应，会使产品的外观色泽呈褐色，所以含量也不能过高［2］。图4表示不同的蔗糖添加量对树莓速溶固体饮料的出粉率和溶解性的影响。

图4 蔗糖添加量对出粉率和溶解性的影响

由图4可知，随着蔗糖添加量的升高，出粉率出现平缓下降趋势，溶解时间逐渐下降。试验中，当蔗糖添加量达到6%后，因为焦糖化作用，粘壁现象较为严重，且粉末颜色也加深，出粉率明显下降;而在0% ～6%时，出粉率的变化不明显，始终保持在20%～22.5%，而在6%时的溶解时间最短，故选用6%为最佳的蔗糖添加量。

2.2.3 麦芽糊精添加量的确定

麦芽糊精流动性好，无异味，有适当的黏度，耐热性强，吸湿小，有很好的载体作用，用于粉状产品可防止产品结块，增强产品的溶解性，改善产品组织结构，起到助干剂的作用。用于固体饮料中，如奶茶、蜂蜜粉、速溶茶和南瓜粉等中，能保持原产品的特色和香味，降低成本，产品口感醇厚、细腻，香味浓郁速溶效果极佳，抑制结晶析出［7］。若加入量过少，起不到干燥的效果，易粘壁;若加入量过多，糊精味严重，影响产品的风味，也降低了产品的原果汁含量［8］。

由图5可知，随着麦芽糊精含量的增加，出粉率不断增加，溶解时间也不断延长;但麦芽糊精含量在20%，25%，30%时，出粉率变化基本趋于平缓，增幅不大。这表明麦芽糊精可以促进树莓固体饮料出粉率的提高;但溶解时间不断延长，溶解性越差。同时考虑到产品冲调后的口感，当添加量为25%时已略带糊精味，故综合考虑产品的出粉率和溶解性及口感，选用20%为麦芽糊精的最佳添加量。

图5 麦芽糊精添加量对出粉率和溶解性的影响

2.2.4 CMC-Na的添加量的确定

CMC-Na作为乳化剂，可以使树莓汁中的水溶性物质在CMC-Na胶液中均匀稳定的分散。CMC-Na的水溶液的黏度随温度的升高而降低，在固体饮料的生产中，添加CMC-Na不仅可以增加固形物的含量，还可使其冲调后柔滑细腻。

由图6可知，随着CMC-Na添加量的不断增大，出粉率先升高后降低，当CMC-Na的含量为0.10%时，出粉率最高，因为添加一定量的CMC-Na可降低料液黏度，提高出粉率;而溶解时间则不断减小，但在0.15%，0.20%，0.25%时溶解时间变化不大;但添加量为0.10和0.15%时，出粉率变化明显，故综合考虑选用0.10%为CMC-Na的最佳添加量。

图6 CMC-Na添加量对出粉率和溶解性的影响

2.3 正交试验结果

在单因素实验的基础上设计四因素三水平(L9(34))正交实验表(见表1)，并根据所设计的正交表得到实验结果(见表2)。

表1 正交因素水平表

表2 正交试验结果

正交试验结果表明，极差R值越大，对树莓速溶固体饮料的出粉率的影响就越大。由表2可知，各因素对出粉率指标的影响程度为A＞C＞D＞B，因此从出粉率来看，A、B、C、D各影响因素的最高水平组成较优组合为A2B3C3D3。由于实验得到的较优组合不在正交表内，故进行追加实验，即添加AK糖0.04%，蔗糖7%，麦芽糊精22%，CMC-Na 0.12%后在进风温度180℃、空气流量50 mL/min的条件下进行喷雾干燥所得到树莓速溶固体饮料的出粉率达到23.56%，高于正交表中最高出粉率21.26%，故最佳组合为A2B3C3D3。

3 结论

试验主要研究了在一定的喷雾干燥条件下，以树莓汁为原料，通过添加蔗糖、AK糖、麦芽糊精、CMCNa等辅料，生产树莓速溶固体饮料。确定最佳喷雾干燥工艺条件和树莓速溶固体饮料的配方。试验表明，添加7%的蔗糖、0.04%的AK糖、22%的麦芽糊精和0.12%的CMC-Na后在出风温度180℃、空气流量50 mL/min的条件下进行喷雾干燥所得树莓固体饮料溶解速度快，酸甜可口，柔滑细腻。

［1］ 韩加，刘继文.树莓营养保健功效及开发前景［J］.中国食物与营养，2008(8):54－56.

［2］ 黄卉，刘欣，刘力超.等.喷雾干燥荔枝固体饮料制备工艺及配方研究［J］.食品与发酵工业，2006，32(10):160－164.

［3］ 张彩虹，黄立新.喷雾干燥在生物质资源加工利用中的研究进展［J］.生物质化学工程，2008，42(5):46 －50.

［4］ 薛伟，于占发.关于喷雾干燥器现存问题的几点探讨［J］.黑龙江医药，1999，12(2):96 －97.

［5］ 郝文生，安丰华，刘季敏，等.喷雾干燥技术及装置［J］.中国化工装备，2005(4):27－30.

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［7］ 刘文惠，王颉，王静，等.麦芽糊精在食品工业中的应用现状［J］.中国食品添加剂，2007(2):183－186.

［8］ 黄立新，陈 玲，温其标.麦芽糊精在食品中的应用［J］.食品工业，1999(3):32.