噴霧干燥對乳粉溶解度影響的研究

（黑龍江龍丹乳業科技股份有限公司）

目前，我國的乳粉種類較多，如嬰兒配方乳粉、中老年配方乳粉、成人乳粉等。乳粉的溶解度是代表乳粉質量優劣的重要指標。乳粉溶解度是指乳粉與一定量的水混合后，能夠復原成為均一的牛乳狀態的性能如何的指標。乳粉溶解度的高低反映乳粉中蛋白質的變性程度，用水沖調復原時，產品應呈均一的鮮乳狀態，其中蛋白質和脂肪也都恢復成牛乳原來的良好分散狀態。影響乳粉溶解度的因素很多，主要是原料乳的質量，乳粉的制造方法、工藝條件，成品乳粉的水分含量等[1～3]。本文主要探討了噴霧干燥條件對乳粉溶解性的影響，旨在為提高乳粉的溶解性提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

原料奶，奶站提供；噴霧干燥塔SD-1000，日本東京理化公司；GYB60-6S型高壓均質機，上海東華高壓均質機廠。

1.2 試驗方法

1.2.1 溶解度測定[4]

取10 g奶粉，加入到盛有100 mL水的小燒杯中，水溫為25 ℃，用玻璃棒輕輕攪拌，記錄完全溶解所需要的時間（s）?；A上，選擇進口溫度、熱風流量、物料流量為試驗因素，以乳粉溶解度為響應值，進行四因素三水平響應面

1.2.2 噴霧干燥響應面試驗設計

本試驗根據Box-Behnken中心組合試驗設計原理，在物料濃度70%的試驗，優化奶粉噴霧干燥工藝條件。響應面試驗設計如表1所示。

表1 響應面試驗設計

表2 響應面Box-Behnken試驗方案設計及結果

表3 回歸方程模型的方差分析

2 結果與討論

2.1 響應面試驗方案設計及結果

采用Design expert v8.0.5b響應面設計程序軟件對試驗進行設計，產生27 個試驗。試驗結果如表2所示。

2.2 溶解度Y1的F檢驗

從表3方差分析結果來看，回歸模型的P值＜0.002，說明模型高度顯著，模型擬合程度良好，該模型可以用于預測噴霧干燥參數對乳粉溶解度的影響。通過Design-Expert 8.0.5b軟件得到回歸模型為：

在試驗設計范圍內，一次項的偏回歸系數的絕對值X3＞X2＞X1，說明熱風流量對乳粉溶解度的影響最大，其次是物料流量，進口溫度影響最小。

2.3 響應面直觀分析

響應面直觀分析圖如圖1所示。對方程進行嶺脊分析，可以得出出粉率最大響應值的編碼坐標為（-0.5，-0.71，-0.178），即在試驗選取的水平范圍內，當進口溫度為130 ℃，物料流量為729 mL/h，熱風流量為0.48 m3/min，此時乳粉的理論溶解度最高值為20 s。

2.4 驗證試驗

在進口溫度為130 ℃，物料流量為729 mL/h，熱風流量為0.48 m3/min時，進行驗證試驗，產品實際溶解度為21 s，試驗值與預測值接近，驗證了該模型的可靠性。

3 結論

3.1 熱風流量對乳粉溶解度影響最大，其次是物料流量，進口溫度影響最小。

3.2 當進口溫度為130 ℃，物料流量為729 mL/h，熱風流量為0.48 m3/min時，乳粉的溶解度為21 s。

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