柿子多糖喷雾干燥制粉工艺研究

王 辉，句荣辉，王 丽，李晓红

（北京农业职业学院，北京 102442）

柿子属于植物，原产地在东亚。柿子中的维生素和糖的含量要比其他水果高1~2 倍[1]。柿子营养丰富并且在药用方面提供了一定的价值，柿子中的胡萝卜素、微量元素等都可应用在医药制品等方面；干柿饼等也是很好的药用品。

柿子果实中富含胡萝卜素，胡萝卜素作为天然色素比合成色素更健康，可代替合成色素。这种天然色素可提高人体的免疫力，天然色素代替合成色素是目前的发展趋势。柿子在食疗方面有很高的价值，可治疗咳嗽、呕吐等，柿子叶还可止血，可治疗吐血、便血等[5-6]。但是，柿子里面含有大量的柿胶酚和红鞣质，吃完柿子后喝一些酸性的果汁会形成胃柿石[7]。柿子中的单宁在食品生产行业应用广泛，在医学方面也起着重要的作用，因为单宁具有止血、抗氧化等功效[8]。

随着生活水平逐渐提高，人们对蔬菜水果运输、货架期的时间等有更高的要求。果蔬在运输过程中易发生腐烂、无法食用的情况，在柿子上尤为明显，阻碍了柿子产业的发展。所以，寻找一种适合柿子贮藏或者深加工的办法解决贮藏问题[9-10]。

喷雾干燥具有物料干燥时间短、干燥温度低的特点，适用于热敏性物料，可简化工艺流程；操作稳定，能连续、自动化生产；能满足不同生产工艺的需要，应用广泛。但是，较易常发生黏壁现象，影响产品品质，对气体的分离要求高，体积传热系数较小，对于不能用高温载热体干燥的物料所需要的设备庞大。近年来，相关研究人员对喷雾干燥进行了一系列的研究，为喷雾干燥的方法提供了理论指导和技术保障。

马鸿承等人[11]进行了黑蒜制粉单因素影响试验，并进一步优化了工艺条件。同时，对比了黑蒜与黑蒜粉的自由基清除能力，为工业化生产提供了试验依据和理论。赵磊等人[12]以香葱为原料，在单因素影响试验的基础上，采用全面响应法对香葱喷雾干燥制粉进行了优化。经分析证明，料液浓度更能够影响香葱粉的得粉率，为香葱粉的工业化生产提供了理论参考。韦璐等人[13]在研究枸杞喷雾干燥中以麦芽糊精为助干剂，选出最佳添加量，改善了黏壁和吸湿结块的现象，提高了枸杞制粉的得粉率，为工业化生产提供了理论依据。于方园等人[14]以草莓速溶粉喷雾干燥进行研究，采用Box-behnken 中心组合试验设计原理进行了全面相应试验。研究了草莓喷雾干燥的工艺参数。韦璐等人[13]用全面响应法优化南瓜固体饮料喷雾干燥工艺，经分析最终选用乳清分离蛋白为助干剂。

试验为研究柿子多糖制粉提供了可靠的依据，但因果蔬种类较多，单因素影响也会不同。柿子中果胶含量较高，需要解决这一问题。所以，采用乳清分离蛋白和麦芽糊精的结合进行试验。由此看来，研究柿子多糖制粉生产技术有其必要性。

针对柿子深加工的问题，研究柿子多糖制粉喷雾干燥生产技术，希望能够实现柿子制粉的技术，为柿子多糖制粉喷雾干燥生产技术提供有力的支撑。

喷雾干燥是用雾化器将料液分散成雾滴，与热空气等干燥介质直接接触，使水分迅速蒸发的干燥方法[15]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

原材料：柿子果实，购自北京市房山区青龙湖镇地区。

药品：麦芽糊精、乳清分离蛋白、果胶酶。

试验试剂：无水乙醇，80%乙醇，试验用水为二次蒸馏水。

1.2 仪器与设备

H-SprayMini 型喷雾干燥机，安徽霍尔斯工程技术有限公司产品；DL-360B 型智能超声波清洗仪，上海之信仪器有限公司产品；HH-4 型恒温水浴锅，江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司产品；QL-866 型涡旋振荡仪，海门市其林贝尔仪器制造有限公司产品；FA-1104N 型分析天平，上海菁海仪器有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

原料筛选→切片→烘干→打粉保存→加水稀释→酶解→灭酶→调配→粗滤→喷雾干燥。

1.3.2 操作要点

（1） 选料。挑选果形完整、无病虫害的柿子进行加工处理。

（2） 预处理。用纱布对柿子表面清洁，然后把柿子切成4~5 mm 的柿子片即可（去蒂）。

（3） 烘干柿子片。在烘干之前于烘箱铁架子上铺2 层纱布，方便后期摘取柿子干。烘箱温度设置为80 ℃，烘干时间为8 h。

（4） 打粉保存。将烘干好的柿子干于粉碎机中进行打粉，每10 s 停止一次并晃动仪器，目的是为了后续打粉更充分，也为了防止仪器长时间工作发热，再打2~3 次即可。

（5） 加水稀释。称取打磨好的柿子粉10 g 置于三角瓶中，加水20 mL（用玻璃棒搅拌成糊状即可）。

（6） 酶解。将柿子糊中加入2.5 g 的果胶酶继续搅拌，搅拌均匀后放入50 ℃的水浴锅中酶解1 h。

（7） 灭酶。把三角瓶放入100 ℃水浴锅，保持10 min。

（8） 调配。加入设定好参数的助干剂添加量，之后用玻璃棒搅拌均匀，最后加水使柿子溶液的溶质含量达到10%即可。

（9） 粗滤。把调配好的柿子溶液用纱布粗滤。以防堵塞喷雾干燥蠕动泵。

（10） 喷雾干燥。按照预设的工艺参数数值进行喷雾干燥。

1.3.3 喷雾干燥单因素试验

（1） 进风温度的确定。把喷雾干燥仪器进风温度分别设置为150，160，170，180，190 ℃进行试验。固定助干剂添加量45%，进料流量11 mL/min，进风风量85%，根据最后的得粉率和溶解时间挑选出最佳的进风温度。

（2） 助干剂添加量的确定。助干剂的添加量设置为25%，35%，45%，55%，65%进行试验，固定进风温度170 ℃，进料流量11 mL/min，进风风量85%，根据最后的得粉率和溶解时间挑选出最佳的助干剂添加量。

（3） 进料流量的确定。把喷雾干燥仪器进料流量分别设置为5，8，11，14，17 mL/min 进行试验，固定进风温度170 ℃，助干剂添加量45%，进风风量85%，根据最后的得粉率和溶解时间挑选出最佳的助干剂添加量。

（4） 进风风量的确定。把喷雾干燥仪器进风风量分别设置为75%，80%，85%，90%，95%进行试验，固定进风温度170 ℃，助干剂添加量45%，进料流量11 mL/min，根据最后的得粉率和溶解时间挑选出最佳的助干剂添加量。

1.3.4 正交试验设计

结合单因素试验结果，选择进风温度、助干剂添加量、进料流量、进风风量4 个因素作为自变量，以得粉率和溶解时间为响应值，进行四因素三水平正交试验来确定9 种参数的最佳组合。

正交试验因素与水平设计见表1。

表1 正交试验因素与水平设计

1.4 试验检测方法

1.4.1 柿子粉得粉率的测定

1.4.2 溶解时间的测定

称取1 g 的柿子粉，溶解到20 mL 的水中（水温50 ℃） 同时进行搅拌并记录柿子粉刚好完全溶解于水中的时间，平行测定3 次，取其平均值。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 进风温度对柿子粉得粉率和溶解时间的影响

进风温度对柿子粉得粉率和溶解时间的影响见图1。

图1 进风温度对柿子粉得粉率和溶解时间的影响

由图1 可知，在进风温度为150 ℃时，柿子粉得率最高，为29.18%，随着进风温度的升高，柿子粉的得粉率反而降低，因为过高的温度增加料液在喷嘴处发生焦煳的现象，会堵塞喷嘴，使得料液喷雾干燥效率降低[17]。溶解时间为190 ℃时，溶解速度最快，但得粉率最低。所以综合考虑，进风温度的最适参数为150 ℃，并选取145，150，155 ℃作为正交试验分析中进风温度的3 个水平为宜。

2.1.2 助干剂添加量对柿子粉得粉率和溶解时间的影响

助干剂添加量对柿子粉得粉率和溶解时间的影响见图2。

图2 助干剂添加量对柿子粉得粉率和溶解时间的影响

由图2 可知，随着助干剂添加量的增加，出粉率呈上升下的趋势，助干剂添加量太高会影响柿子粉口感，添加量过低也会对产品风味产生影响，导致产品黏壁严重，出粉率下降。在助干剂添加量25%时，溶解速度最快。经综合考虑，助干剂的最适添加量参数为45%，再选取40%，45%，50%作为正交试验分析中助干剂添加量的3 个水平为宜。

2.1.3 进料流量对柿子粉得粉率和溶解时间的影响

进料流量对柿子粉得粉率和溶解时间的影响见图3。

图3 进料流量对柿子粉得粉率和溶解时间的影响

由图3 可知，随着进料流量的增加，柿子粉得粉率逐渐升高。在进料流量17 mL/min 时，得粉率达到最大。在进料流量17 mL/min 时，溶解速度也最快。经综合考虑，进料的最适流量为17 mL/min，再选取12，17，22 mL/min 作为正交试验分析中助干剂添加量的3 个水平为宜。

2.1.4 进风风量对柿子粉得粉率和溶解时间的影响

进风风量对柿子粉得粉率和溶解时间的影响见图4。

图4 进风风量对柿子粉得粉率和溶解时间的影响

由图4 可知，随着进风风量的增加，得粉率呈上升再下降的趋势，当进风风量大于90%时，物料快速进入旋风分离器，由于对物料干燥不彻底，一部分粘附在旋风分离器内壁，导致得粉率下降[18]。在进风风量90%时得粉率最高；在进风风量95%时，溶解速度最快。但最后经综合考虑，进风的最适风量为90%，再选取85%，90%，95%作为正交试验分析中助干剂添加量的3 个水平为宜。

2.2 正交试验结果

喷雾干燥优化试验得粉率结果见表2，喷雾干燥优化试验溶解时间结果见表3。

表2 喷雾干燥优化试验得粉率结果

表3 喷雾干燥优化试验溶解时间结果

2.3 方差分析

柿子多糖喷雾干燥得粉率的方差分析见表4，柿子多糖喷雾干燥溶解时间的方差分析见表5。

表4 柿子多糖喷雾干燥得粉率的方差分析

表5 柿子多糖喷雾干燥溶解时间的方差分析

正交试验总共做了9 组，以溶解时间和得粉率综合来看，当进风温度150 ℃，助干剂添加量40%，进料流量17 mL/min，进风风量95%时，得粉率为33.64%，溶解时间为14.42 s，即为最佳工艺条件。以溶解时间为因变量来看，影响因素对于结果的影响程度大小为进料流量>进风温度>进风风量>助干剂添加量。以得粉率为因变量来看，影响因素对于结果的影响程度大小为进风温度>助干剂添加量>进风风量>进料流量。由此得知，进料流量和进风温度对于结果的影响程度是最大的。

3 结论

由表2 和表3 可知，以得粉率和溶解时间为响应值，9 组正交试验中较适宜的组合条件为A2B1C2D3。因此，柿子干燥最佳工艺条件为A2B1C2D3，即进风温度150 ℃，助干剂添加量40%，进料流量17 mL/min，进风风量95%。在优化的条件下得粉率为33.64%，溶解时间为14.42 s。在此条件下得到的柿子粉为淡黄色。在表4 中，由方差分析可知，以得粉率为因变量来看，影响因素中进风温度和助干剂添加量2 个对柿子制粉具有显著的影响，而进料流量和进风风量这2 个因素对其的影响较小。4 个因素的主次关系是进风温度>助干剂添加量>进风风量>进料流量。在表5 中，由方差分析可知，以溶解时间为因变量来看，影响因素中进风温度和进料流量2 个对柿子制粉具有显著的影响，而助干剂添加量和进风风量这2 个因素对其的影响较小。4 个因素的主次关系是进料流量>进风温度>进风风量>助干剂添加量。经综合考虑，柿子干燥最佳工艺条件为A2B1C2D3。

研究工作仍存在一定的不足之处，应增加试验次数，并采用全面相应法进行大量试验，这样得出的数据能更有支撑力。另外，在挑选助干剂的方面可以进行试验，增加助干剂的种类。