新口味配方奶及其奶粉的制作工艺研究

李海峰，杨雪，贺晓光，张海红

（宁夏大学农学院，宁夏银川750021）

新口味配方奶及其奶粉的制作工艺研究

李海峰，杨雪，贺晓光，张海红

（宁夏大学农学院，宁夏银川750021）

分别以薏米仁、红豆、枸杞叶茶与鲜奶为主要原料，通过正交试验确定各个工艺参数的最佳配方，制成不同口味且具有保健功效的配方奶，以薏米仁为例，试验结果表明，薏米仁奶最佳配方为脱脂奶粉4%，薏米仁汁25%，白砂糖8%，柠檬酸0.4%，稳定剂0.3%。后根据喷雾干燥设备进行喷雾干燥，通过正交试验确定各个工艺参数，以得到速溶性、品质优的配方奶粉。试验结果表明，薏米仁配方奶粉最佳工艺参数为进风温度130℃，出风温度40℃，进料速度为150 mL/h。

薏米仁；红豆；枸杞芽茶；喷雾干燥；配方奶粉

奶粉主要是指以牛的乳汁为原料，经过消毒、脱脂、脱水、干燥等工艺制成的粉末。也可指为使用山羊等其他动物的乳汁生产的产品。奶粉按生产工艺和添加材料的不同，可分为调制奶粉和普通奶粉［1］，脱脂奶粉等，按使用对象不同，可分为婴儿奶粉、儿童奶粉、成人奶粉、孕妇用奶粉、老人型奶粉、猫狗等动物专用奶粉等。奶粉冲调容易，携带方便，营养丰富。速溶奶粉比普通奶粉颗粒大而疏松即使用温水也能迅速溶解［2］。

薏米仁属禾本科植物。主湿痹、利肠胃、消水肿、润泽肌肤、美白补湿、除斑、凉性清热消暑。种仁不仅为优良营养品，且具有利尿和抗癌作用［3］。红豆作为豆类作物具有丰富的大豆优质蛋白，且含有脂肪、糖类、VB族、钾、铁、磷等营养素。红豆能促进心脏血管的活化，利尿，健胃生津、祛湿益气的作用，是良好的药用和健康食品［4-5］。枸杞芽茶中含有硒，具有安神助睡眠的功效［6］。以上3种原料都具备优良的保健功效，且含其品种的特殊口感，鉴于市场上所销售的奶粉多数为儿童配方奶粉［7］，可供不同消费者饮用的奶粉口味较为单一这一缺陷，本试验添加新的配料，不仅改善了产品的口味，满足了不同消费者的需求，且选择的材料营养丰富，富含多种有益元素。通过试验可获得口味与营养兼具的配方奶粉。

1　材料与方法

1.1材料与设备

1.1.1材料

薏米仁、红豆、枸杞芽茶、鲜牛奶、脱脂奶粉、白砂糖、柠檬酸、稳定剂：均为市售。

1.1.2设备

SP-1500实验型喷雾干燥机：上海顺仪实验设备有限公司；LDZM-80KCS立式压力蒸汽灭菌器：上海申安医疗器械厂；AL204电子天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；LRH-300-G恒温培养箱：广东省医疗器械厂；HHSY21-NI6-C电热恒温水浴锅：北京长源实验设备厂；PQX-250智能人工气候箱：江苏金伟实验仪器厂。

1.2试验方法及原理

本试验采用的干燥方法为喷雾干燥，是目前乳粉生产过程中应用最广的一种干燥方法。喷雾干燥时把含有固体成分的液体分散成小液滴，加热蒸发除去液滴中的水分。喷雾干燥过程中，乳中的小液滴被热空气在小于1 s内转化为干粉颗粒，脱脂乳粉的水分含量一般为3%～4%，加工条件不同对产品的质量有着不同的影响。主要参数有：乳的预热、浓缩程度、喷雾时进风的温度和出风的温度等［8-10］。

1.3成品测定方法

感官评定［11］由10人组成评定小组，根据感官评定标准（见表1、表2）对产品进行评定打分（因试验结果成品分别为配方奶与配方奶粉，其状态及评分标准不同，故需要分别设计感官评定表），将10人对每组产品的每项打分进行统计，算出平均值，得出产品的总分。

表1　配方奶感官评定标准（液态）Table 1Criteria for analysis of formula milk（liquid）

表2　配方奶粉感官评定标准（固态）Table 2Criteria for analysis of formula milk（solid）

1.4工艺流程

1.5操作要点

1.5.1薏米仁、红豆、枸杞芽茶预处理

原料薏米仁洗净后以1∶8（g/mL）料水比进行泡发，约4 h经打浆机打成汁液。红豆洗净后以1∶9（g/mL）料水比进行泡发，约12 h经打浆机打成汁液。枸杞芽茶洗净后破碎，以料水比为1∶4（g/mL）进行侵泡预煮，约15 min后过滤出茶汁。

1.5.2配料混合

按照最佳工艺配方的要求，将原料、稳定剂、甜味剂混合在一起，白砂糖和稳定剂用沸水融化后再加入到牛奶中。把薏米仁、红豆和枸杞芽茶分别按比例加入到混合物料与牛奶的混合液中，并搅拌均匀。

1.5.3混料的均质

由于要完成后期的热风干燥，且所选用的物料长时放置易出现沉淀。故需要在混合之后对混料进行均质。

1.5.4杀菌及冷却

将混合液置于95℃环境下杀菌5 min后立即封口，考虑到不影响干燥时的进口温度，应冷却至室温备用。

1.5.5热风干燥器的组装

干燥设备需要在清洗、干燥完成后进行组装，组装完成后需要打开设备对其进行进一步的干燥，并检查气密性良好。

2　结果与讨论

2.1配方奶品质的影响因素

2.1.1薏米仁、红豆、枸杞芽茶的用量对配方奶品质的影响

薏米仁、红豆和枸杞芽茶的香味为每一分部试验的主要风味，故添加量的确定对试验有很大的影响。将薏米仁以1∶8（g/mL）的料水比侵泡4 h后采用15%、20%、25%、30%添加入牛奶中，红豆以1∶9（g/mL）的料水比侵泡12 h后采用15%、20%、25%、30%添加入牛奶中，枸杞芽茶以1∶4（g/mL）的料水比煮沸15min后15%、20%、25%、30%添加入牛奶中，蔗糖、复合稳定剂［12-13］和脱脂奶粉的加入量分别为6%、0.3%和5%，混合煮沸后均质冷却，结果见表3、表4、表5。

表3　薏米仁汁用量对配方奶品质的影响Table 3Effects of dosage of the coix seed kernels juice on quality of formula milk

表4　红豆汁用量对配方奶品质的影响Table 4Effects of dosage of the red been juice on quality of formula milk

表5　枸杞芽茶用量对配方奶品质的影响Table 5Effects of dosage of the Chinese wolfberry flower tea on quality of formula milk

如表3可知，薏米仁汁量添加少口味会较淡，添加过量组织过稠，只有添加量在20%～25%时，组织状态、口感较为适宜。

如表4可知，红豆汁添加料少量口味、色泽较淡，添加过量红豆味太重会掩盖奶香，只有在添加量在20%～25%时，口味及色泽较为适宜。

如表5可知，枸杞芽茶添加料少量口味、色泽较淡，添加过量茶味太重会掩盖奶香，只有在添加量在20%～25%时，口味及色泽较为适宜。

2.1.2白砂糖的添加量对配方奶品质的影响

白砂糖作为甜味剂对产品的口感改善有很好的作用，其次添加白砂糖可以增加产品的黏稠性。将白砂糖添加量依次设定为4%、6%、8%、10%4种浓度，薏米仁汁、红豆汁、枸杞芽茶的量设定为20%，其他混料添加量如表3、表4、表5所确定，所得配方奶品质见表6。

表6　白砂糖用量对配方奶品质的影响Table 6Effects of the additive amount of sugar on quality of formula milk

如表6可知，白砂糖添加少量对组织状态无明显影响，添加过量会很大程度的改善产品的组织状态及口感，试验表明，白砂糖添加量在6%～8%时可有效增加产品的适口性。

2.1.3稳定剂的添加量对配方奶品质的影响

稳定剂的添加可极大程度的改善液体的存在形态，使混合的物料处于均匀状态，利于后续干燥的完成。为了充分地体现稳定剂的协同作用，一般采用复合稳定剂比单一稳定剂更能达到理想的稳定状态。设定卡拉胶、海藻酸奶、明胶的配比分别为1∶1∶1（体积比），根据配比设计复合稳定剂的添加梯度，分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%。其他成分如表3、表4、表5、表6所确定，结果见表7。

表7　稳定剂添加量对配方奶品质的影响Table 7Effects of the additive amount of stabilizer on quality of formula milk

如表7可知，稳定剂添加适量可明显改善产品的稳定性，使其长期处于均匀稳定的状态，但添加少量得不到预期效果，添加过量则会沉底析出，试验表明，添加量为0.3%时较适宜，能使液体长期处于均匀状态。

2.1.4柠檬酸的添加量对配方奶品质的影响

柠檬酸作为酸味剂可有效改善产品的味感，为满足不同消费者的需求及产品的适口性，设计柠檬添加梯度分别为0.2%、0.3%、0.4%、0.5%，结果见表8。

表8　柠檬酸添加量对配方奶品质的影响Table 8Effects of the additive amount of citric acid on quality of formula milk

如表8可知，柠檬酸的添加可一定程度的改善奶品的适口性，但添加过量会使牛奶产生絮凝，试验表明，柠檬酸在添加量为0.4%时较为适宜。

2.1.5配方奶制备方案的确定

综上所述，选择对配方奶品质影响较大的4个因素，即薏米仁汁、白砂糖的用量、稳定剂用量和柠檬酸的用量进行正交试验见表9，分析见表10。

由正交试验结果可知，对成品质量影响的主次顺序为C＞A＞B＞D，即对奶品质影响最大的因素为稳定剂用量；其次是薏米仁汁的添加量；再次是白砂糖用量；最后是柠檬酸的用量。薏米仁配方奶的最佳配方为A2B3C2D2，即薏米仁用量为25%，白砂糖用量为8%，稳定剂用量为0.3%，柠檬酸用量为0.4%。

表9　试验因素水平表Table 9Variables and levels of experiment

表10　试验水平分析表Table 10The analysis table of experimental level

红豆、枸杞芽茶试验方法同薏米仁汁一致，可得红豆配方奶最佳配比为红豆汁用量为25%，白砂糖用量为8%，稳定剂用量为0.3%，柠檬酸用量为0.4%。枸杞芽茶配方奶的最佳配比为枸杞芽茶用量为25%，白砂糖用量为8%，稳定剂用量为0.3%，柠檬酸用量为0.4%。

2.2配方奶粉的影响因素

2.2.1进风温度对配方奶粉品质的影响

本试验采用的是喷雾干燥，进口温度很大程度的决定了奶粉的品质。选用薏米仁配方奶以不同进风温度梯度110、120、130、140℃进行试验，出风温度设定为50℃，蠕动泵速度设定为200 mL/h，结果见表11。

如表11可知，进口温度对所干燥的奶粉的品质有很重要的影响，温度太低达不到干燥效果，温度太高会使奶焦糊，试验结果表明，温度在130℃时干燥得到的乳粉品质较好。

表11　进风温度对配方奶粉品质的影响Table 11Effects of inlet air temperature on quality of formula milk

2.2.2出风温度对配方奶粉品质的影响

液体配方奶在雾化室高温雾化并蒸发其中的水分，进入干燥室时温度降低有利于干粉的沉降。以不同的出风温度梯度30、40、50、60℃进行试验，进风温度为130℃，蠕动泵速度为200 mL/h，结果见表12。

表12　出风温度对配方奶粉品质的影响Table 12Effects of export air temperature on quality of formula milk

如表12可知，出风温度可一定程度的影响奶粉的干燥品质，温度太低蒸发的水分易液化，温度太高冷却不及时容易粘壁。试验结果表明，温度在40℃时适宜。

2.2.3蠕动泵速度对配方奶粉品质的影响

蠕动泵的速度决定了进料的速率，以不同速度梯度100、150、200、250 mL/h进行试验，进风温度设定为130℃，出风温度为50℃，结果见表13。

表13　蠕动泵速度对配方奶粉品质的影响Table 13Effects of speed of peristaltic pump on quality of formula milk

如表13可知，进料速度会影响液体与热空气的接触程度，速度太快会导致液体与热空气接触面积缩小，干燥不充分，速度太慢会使物料干燥过度，产生焦糊。试验结果表明，蠕动泵速度为150 mL/h适宜。

2.2.4配方奶制备方案的确定

选择对配方奶粉质影响较大的3个因素，即进风温度、出风温度和蠕动泵的速度进行正交试验见表14，数据分析表见表15。

由正交试验结果可知，对奶粉质量影响的主次顺序为A＞C＞B，即对奶品质影响最大的因素进风温度；其次是蠕动泵速度；最后是出风温度。薏米仁配方奶粉的最佳配方为A2B1C2，即进风温度130℃，出风温度40℃，进料速度为150 mL/h。

表14　试验因素水平表Table 14Variables and levels of experiment

表15　试验因素水平分析表Table 15The analysis table of experimental level

红豆、枸杞芽茶试验方法同薏米仁汁一致，可得红豆配方奶粉最佳工艺参数为进风温度150℃，出风温度45℃，进料速度为150 mL/h。枸杞芽茶配方奶粉最佳工艺参数为进风温度140℃，出风温度50℃，进料速度为200 mL/h。

3　产品质量指标

薏米仁配方奶粉呈奶白色，红豆配方奶粉呈浅红色，枸杞芽茶配方奶呈浅绿色，色泽均匀一致，组织状态均匀、细腻、无结块，有浓郁的气味和奶香味。

4　结论

4.1配方奶的最佳配比

对配方奶影响最大的因素为薏米仁汁的添加量；其次是稳定剂用量；再次是白砂糖用量；最后是柠檬酸的用量。薏米仁配方奶为薏米仁用量为25%，白砂糖用量为8%，稳定剂用量为0.3%，柠檬酸用量为0.4%。红豆配方奶最佳配比为红豆汁用量为25%，白砂糖用量为8%，稳定剂用量为0.3%，柠檬酸用量为0.4%。枸杞芽茶配方奶的最佳配比为枸杞芽茶用量为25%，白砂糖用量为8%，稳定剂用量为0.3%，柠檬酸用量为0.4%。

4.2配方奶粉的最佳配比

对奶粉质量影响最大的因素进风温度；其次是蠕动泵速度；最后是出风温度。薏米仁配方奶粉的最佳配方为A2B1C2，即进风温度130℃，出风温度40℃，进料速度为150 mL/h。红豆配方奶粉最佳工艺参数为进风温度150℃，出风温度45℃，进料速度为150 mL/h。枸杞芽茶配方奶粉最佳工艺参数为进风温度140℃，出风温度50℃，进料速度为200 mL/h。

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Research on Fabrication Process of A New Taste Formula Milk and Milk Powder

LI Hai-feng，YANG-Xue，HE Xiao-guang，ZHANG Hai-hong
（College of Agriculture，Ningxia University，Yinchuan 750021，Ningxia，China）

On coix seed kernel，red beans，Chinese wolfberry leaf tea and milk as main raw materials，the best formula of process parameters was determined by using orthogonal test，formula milk which has different tastes and healthy function was made.Coix seed kernel，for example，the results showed that the best formula were found as follow：skim milk powder 4%，coix seed kernel juice 25%，sugar 8%，citric acid 0.4%and stabilizer 0.3%.Formula which has instant and optimal quality was achieved by the spray drying and orthogonal test.Experimental results showed that the best technology parameters of the coix seed kernel formula were 130℃for inlet air temperature，40℃for the outlet air temperature，150 mL/h for the feeding speed.

coix seed kernel；red bean；Chinese wolfberry leaf tea；spray drying；formula milk powder

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.17.023

2015-10-12

李海峰（1973—），男（汉），副教授，硕士，主要从事农产品检测及加工的研究。