全 文 ：第 22卷 第 9期
2006年 9月
农 业 工 程 学 报
Transactions of the CSAE
Vol. 22　 No. 9
Sep.　 2006
全藕粉喷雾干燥工艺试验研究
刘建学
(河南科技大学食品与生物工程学院 ,洛阳 471003)
摘　要: 该文研究了全藕粉喷雾干燥前的护色处理方法 ,得到能满足全藕粉加工前护色处理要求的护色方案为: 0. 20%柠
檬酸+ 0. 10%维生素 C+ 0. 30%六偏磷酸钠+ 0. 20%明矾混合溶液或 M试剂浸泡藕片 2 h。通过对全藕粉喷雾干燥速率及
出粉率影响最大的几个主要指标的单因素试验 ,选取了几个主要影响因素进行正交试验设计 ,对全藕粉喷雾干燥工艺参数
优化 ,在藕浆浓度为 35. 0% ,气流压力为 0. 25 MPa,离心喷头转速为 25000 r /min时 ,得到的优化参数为:进样速率 7. 2 m L /
s,进风温度 190℃ ,出风温度 80℃。
关键词: 全藕粉 ; 喷雾干燥 ; 护色处理
中图分类号: T S278　　　　文献标识码: A　　　　文章编号: 1002-6819( 2006) 09-0229-03
刘建学 .全藕粉喷雾干燥工艺试验研究 [ J].农业工程学报 , 2006, 22( 9): 229- 231.
Liu Jianxue. Expe rimental study on spra y dr ying o f who le lo tus pow de r [ J]. T ransactions o f the CSAE, 2006, 22( 9): 229-
231. ( in Chinese with Eng lish abstract)
收稿日期: 2005-12-09　修订日期: 2006-08-16
基金项目:河南科技大学实验开发基金资助项目 ( 2004)
作者简介:刘建学 ( 1964- ) ,男 ,博士 ,副教授 ,主要从事农产品加工
及贮藏工程、食品科学与工程方面的教学与科研工作。 洛阳　河南
科技大学食品与生物工程学院 , 471003。 Emai l: jx_ liu@ 163. com
0　引　言
莲藕是一种药食同源的食品 ,莲藕中含有丰富的碳
水化合物、蛋白质、维生素、矿物质、鞣质等 ,每 100 g藕
中含水分 77. 9～ 89 g ,淀粉 10～ 20 g ,蛋白质 1～ 2 g ,维
生素 C 25～ 55 mg ,以及棉子糖、水苏糖、米糖、蔗糖及多
酚化合物等 [1 ]。莲藕的药用价值也很高 ,中医学认为 ,生
藕性寒味甘 ,有消淤清热、解酒、止血健胃功效 ;熟藕性
温味甘 ,能健脾开胃、养血生肌 ,并能止泻 ,治久咳、久痢
及疮溃不收症。
传统的藕粉生产方法比较简单 ,经除杂、清洗、磨
碎、过滤、除渣、沉淀、捣碎、晒干或烘干等步骤 ,即可制
得藕粉。目前市售的藕粉生产规模较小 ,工艺落后 ,藕中
的其它营养成分未能得到很好的利用 [2 ]。根据喷雾干燥
的原理 ,采用喷雾干燥技术 ,可以不去除或少去除莲藕
纤维 ,最大限度地保全莲藕的营养成分 ,生产出高品质
的全藕粉。喷雾干燥技术曾被用于制作微胶囊防止油脂
类活性物质的氧化和胶类物质的干燥等 [ 3- 5]。此外 ,对
蛋白粉 [6 ]、绿豆营养粉 [7 ]、血浆蛋白粉 [8 ]、苦瓜粉 [9 ]等离
心喷雾干燥工艺 [10, 11 ]也有所研究 ,但应用喷雾干燥技
术在藕粉加工方面的研究还没有见到报道。莲藕属于热
敏性生物物料 ,加热时易使其活性物质变性 ,损失营养
成分 ,喷雾干燥时间短 ,干燥温度相对较低 ,可利用其保
持莲藕活性物质的生物活性 ,另一方面 ,莲藕中的纤维
在进行喷雾干燥时易粘连结缕 ,通过合适的干燥条件如
温度、料液浓度的改变可减少或避免结缕现象 ,因而需
对藕粉干燥工艺进行研究 ,以获得营养价值高、产品质
量好的全藕粉。本文就全藕粉的喷雾干燥工艺及工艺条
件对藕粉质量的影响进行了研究 ,得到了较好的结果。
1　试验材料与方法
1. 1　试验材料及试剂
选用市售 ,无腐烂变质、无病虫害、孔中无严重锈
斑、藕节完整、成熟中后期的莲藕。 所用试剂氯化钠、柠
檬酸、六偏磷酸钠等均为分析纯。
1. 2　主要试验设备
Q25型离心式气流喷雾干燥机 ,江苏无锡 ; JM S50
型立式胶体磨 ,北京播种机械公司 ; GYB30-6D高压均
质机 ,上海东华高压均质机厂等。
1. 3　喷雾干燥原理
空气通过过滤器和加热装置后 ,进入干燥室顶部的
热空气均匀地进入干燥室内 ,并呈螺旋状转动 ,同时将
料液送到装置在干燥室顶部的离心喷雾头 ,料液被喷成
极小的雾状液滴 ,使料液和热空气接触的表面积大大增
加 ,水分迅速蒸发 ,在极短的时间内干燥为成品 [12 ]。
1. 4　试验方法
影响莲藕淀粉出粉率、藕粉的物性及藕粉干燥速率
的因素主要有: 料液 (藕浆 )浓度、进风温度、出风温度、
离心喷头转速、气流压力等。
清洗后的莲藕经切片护色及去除酶活性后 ,用胶体
磨细化 ,然后均质形成料液 ,先进行主要参数的单因素
试验 ,以考察其对喷雾干燥速率及出粉率的影响 ,进而
选定对出粉率影响最大的几个主要因素进行正交试验 ,
以取得较好的干燥工艺方案。
工艺流程:鲜藕→清洗→去皮→切片→护色→漂洗
→热烫→磨浆→胶磨→均质→喷雾干燥→过筛→杀菌
→包装
2　结果与分析
2. 1　护色方案的选定
莲藕中含有多酚类物质 ,在多酚氧化酶的作用下会
发生褐变 ,磨浆中温度升高会使褐变加重 ,因此需采取
一些护色措施 ,其主要方法是将切碎的莲藕 (切成 1～ 1.
229
5 cm厚的藕片 )浸在护色液中以隔绝氧气 ,同时通过烫
漂 ( 100℃ , 8 min)来钝化酶的活性。
在护色时间相同 ( 2 h )的情况下 ,每种护色剂选两
种添加量 ,考察了不同护色方案对莲藕片的护色效果 ,
其结果见表 1。
表 1　不同护色剂对莲藕片护色效果比较
Table 1　 Effect o f different colo r r etention
agents on the qua lity o f lo tus roo t slice
护色剂 添加量 /% 感官评定
柠檬酸 0. 10
0. 20
色暗欠亮
色白、口感偏酸
抗坏血酸 Vc 0. 10
0. 50
稍稍发红
稍稍发红、酸
六偏磷酸钠 0. 20
0. 40
色暗
色暗、有异味
明矾 0. 15
0. 30
色暗
色暗、微苦
EDT A
0. 05
0. 30
色暗
褐变严重
M试剂 0. 20
0. 40
色较白 ,口感好
白、亮、口感好
混合护色剂 0. 20%柠檬酸+ 0. 10% Vc+ 0. 30%六偏磷酸钠+ 0. 20%明矾 白、亮、口感好
通过表 1护色试验效果可以看出 , 0. 40% M试剂和
0. 20%柠檬酸+ 0. 10%维生素 C+ 0. 30%六偏磷酸钠
+ 0. 20%明矾混合溶液 ,两种护色方案在对莲藕片护色
浸泡 2h后具有相似的护色效果 ,都能满足藕粉加工前
的护色处理要求。
2. 2　料液浓度对藕粉流动性和堆积密度的影响
在气流压力为 0. 25 M Pa,料液流速 7. 2 mL /s,进风
温度 190℃ ,出风温度 80℃离心喷头转速 25000 r /min的
固定条件下 ,考察料液浓度对藕粉流动性和堆积密度的
影响。藕粉的流动性采用休止角注入法测定 ,将 50 g藕
粉沿漏斗落下至水平放置的平板上 ,待藕粉完全落下
后 ,测定平板上藕粉堆斜面与平板的夹角。 堆积密度测
定是将藕粉从漏斗中散落至 10 mL量筒中 ,测定 10 mL
藕粉的质量 ,换算出其堆积密度。不同浓度的莲藕浆料
在喷雾干燥过程中所得藕粉的流动性及堆积密度结果
见表 2。
表 2　不同浓度藕浆所得藕粉的流动性及堆积密度
Table 2　 Flow ability and bulk density o f lo tus roo t pow de r
made from lo tus ro o t paste o f different concentra tion
藕浆料中
总固形物含量 /%
藕粉的流动性
/°
藕粉的堆积密度
/ g· mL- 1
25. 00 — —
30. 00 — —
35. 00 63 0. 34
38. 48 51 0. 37
40. 48 39 0. 53
由表 2数据可知 ,当莲藕浆料中固形物浓度为
25. 00%和 30. 00%时 ,所得藕粉样品的流动性极差 ,以
至在测定藕粉的流动性和堆积密度时无法实现藕粉的
自由散落 ;当莲藕浆料中的固形物浓度在 35. 00%～ 40.
48%范围内时 ,随着藕浆浓度的增加 ,所得喷雾干燥藕
粉的堆积密度逐渐增大 ,但藕粉的流动性逐渐变好 (休
止角变小 )。
2. 3　料液浓度对喷雾干燥出粉率的影响
出粉率以每 100 g莲藕中所能得到的藕粉质量计
算。 试验中采用气流压力为 0. 25 M Pa,料液流速 6. 2
mL /s,进风温度 180℃ ,出风温度 80℃ ,离主喷头转速
25000 r /min,对含有不同固形物浓度的浆料进行喷雾
干燥试验 ,试验结果见表 3。
表 3　不同浓度浆料经喷雾干燥后的出粉率
Table 3　 Spray dr ying productivity o f lo tus ro o t powder
made fr om lotus r oo t paste o f different concentra tion
喷雾前莲藕浆料中的总固形物含量 /% 莲藕喷雾干燥出粉率 /%
25. 00 3. 06
30. 00 4. 26
35. 00 4. 76
38. 48 2. 82
40. 48 2. 79
由表 3中试验结果可以看出 ,在藕浆浓度为
25. 00%～ 35. 00%范围内时 ,随着浆料浓度的增加 ,出
粉率逐渐增大 ;在 35. 00% ～ 40. 48%范围时 ,随着浆料
浓度的增加 ,出粉率逐渐下降。这大概是因为浓度太高 ,
使得料液喷出速度降低的缘故。由于料液流速偏小 ,进
风温度偏低 ,使得出粉率很低 ,可见该两参数对喷雾干
燥出粉率的影响是较大的。
2. 4　进风温度对喷雾干燥速率的影响
试验中采用藕浆的浓度为 35. 00% ,气流压力 0. 25
M Pa,料液流速 7. 2 mL /s,离心喷头转速 25000 r /min,
出风温度 80℃ ,进风温度分别为 170、 180、 190、 200、
210℃范围内进行喷雾干燥试验 ,试验结果见表 4。
表 4　不同的进风温度对喷雾干燥速率的影响
Table 4　 Effect o f different inlet air t em pretures on drying rate
进风温度 /℃ 干燥速率 /mL· s- 1
170 5. 9
180 6. 2
190 6. 9
200 7. 2
210 7. 2
对试验结果进行分析可知 ,随着进风温度的升高 ,
干燥速率逐渐增大 ;当温度高于 200℃时 ,干燥速率变化
不明显。这是因为 ,在干燥后期 ,干燥速率主要是由非结
合水从物料内部迁移到表面的速率和结合水释放的速
率二者中的较小值决定的。在较高温度下 ,物料表面的
非结合水的释放不仅取决于干燥温度 ,还受限于物料的
自身属性 ,因而表现为干燥速率的缓慢提高。 当温度高
于 210℃时 ,会使物料表层过干 ,形成不透水薄层干膜 ,
阻止物料内部水分的蒸发。因此 ,喷雾干燥的进风温度
不易过高。
2. 5　出风温度对喷雾干燥藕粉含水量的影响
在其他条件不变的情况下 ,出风温度的高低会影响
喷雾干燥藕粉的含水量。在出风温度分别为 75、 80、
230 农业工程学报 2006年　
85℃ ,测得喷雾干燥藕粉含水量分别为 0. 9305%、
0. 1616%、 0. 1206%。若出风温度过高 ,会使成品发生焦
糊 ,影响成品品质。
2. 6　正交试验
通过单因素试验发现 ,进风温度较低时 ,料液由于
受热不充分导致喷头有滴液现象 ;进风温度过高时料液
内糖类物质发生熔化及焦糖化反应 ,粘挂于喷头处 ,影
响喷雾干燥的进程以及全藕粉的品质。试验最终确定选
取对喷雾干燥得粉率影响最大的 3个因素 (进样速率 A、
进风温度 B和出风温度 C)进行正交试验 ,每个因素选取
3个水平 (进样速率为 6. 2、 6. 9、 7. 2 mL /s;进风温度为
180、 190、 200℃ ;出风温度为 75、 80、 85℃ ) ,分别标为 1、
2、 3水平 ,气流压力和离心喷头转速分别固定在 0. 25
M Pa和 25000 r /min,试验结果见表 5。
表 5　藕粉喷雾干燥正交试验结果
Table 5　 Results o f o rthogonal experiment
fo r spray drying o f lo tus roo t pow der
列号 1 2 3 实验指标
A B C 出粉率 /%
1 1 1 1 5. 7624
2 1 2 2 8. 7247
3 1 3 3 6. 0071
4 2 1 2 6. 3554
5 2 2 3 6. 1281
6 2 3 1 5. 8723
7 3 1 3 8. 3624
8 3 2 1 8. 0607
9 3 3 2 7. 7292
K 1 20. 4942 20. 4802 19. 6954
K 2 18. 3558 22. 9135 22. 8093
K 3 24. 1523 19. 6086 20. 4976
R 5. 7965 3. 3049 3. 1139
较优水平 A3 B2 C2
因素主次 A> B> C
较优组合 A3B2C2
由表 5中的试验结果和极差分析 ,可得出各因素的
主次顺序是: 进样速率> 进风温度> 出风温度。 选出每
个因素中 Ki对应的最大值对应的水平值 ,就组成了藕
粉喷雾干燥工艺操作的最优组合 ,具体为 A3 B2 C2 ,即进
样速率为 7. 2 mL /s,进风温度为 190℃ ,出风温度为
80℃。 以该最优组合为工艺参数进行验证试验 ,得到藕
粉喷雾干燥的出粉率为 9. 78% ,与正交试验中测得的得
粉率中最大的一组相比 ,出粉率提高了 12. 2%。
4　结　论
1) 通过对全藕粉喷雾干燥前的护色试验 ,得到了
较佳的护色方案为: 0. 40% M试剂或 0. 20%柠檬酸+
0. 10%维生素 C+ 0. 30%六偏磷酸钠+ 0. 20%明矾混
合溶液浸泡莲藕片 2 h。
2)莲藕浆中的固形物浓度越大 ,堆积密度越大 ,流
动性越好。当莲藕浆料中的固形物浓度在35. 00%时 ,所
得喷雾干燥藕粉的堆积密度较小、流动性较差。
3) 在气流压力 0. 25 M Pa,离心喷头转速 25000
r /min,藕浆浓度 35. 00%时 ,通过正交试验得出藕粉喷
雾干燥的最佳工艺参数组合是: 进样速率 7. 2 mL /s,进
风温度 190℃ ,出风温度 80℃。
[参　考　文　献 ]
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Experimental study on spray drying of whole lotus root powder
Liu Jianxue
(Food and Bioengineering College , Henan University of Science and Technology , Luoyang 471003, China)
Abstract: Color re tention o f who le lotus ro o t powder befo re spra y drying w as investiga ted. In o rder to achiev e the color re tention o f
who le lo tus ro ot pow de r befo re spray drying , acco rding to the compa rison o f colo r re tention results, the best pa ramete rs o f co lo r
r etention a re tha t lotus slices are so aked in 0. 2% cit rc acid + 0. 1% vitamin C + 0. 3% sodium h exame tapha te+ 0. 2% alum o r M
solution fo r two hours. Ba sed on sing le facto r experim ents of major par ameter s str ongly affecting on th e r ate of spray drying and
pow de r ex trac tion, an or thogonal experiment w as designed to optimize the processing conditions o f spray drying o f who le lo tus ro o t
pow de r. Under th e conditions of th e concentr ation of lotus ro o t paste 35. 0% , the air flow pressur e 0. 25 M Pa and the ro tation speed
o f the a tomizer 25000 r /min, the optimized parameters a re that the feed r ate o f lo tus ro o t pa ste, the inlet air tempera ture and th e
outlet air tem perature a re 7. 2 m L /s, 190℃ and 80℃ , r espectiv ely.
Key words: who le lo tus roo t pow de r; spra y drying; co lor retention
231　第 9期 刘建学等:全藕粉喷雾干燥工艺试验研究