乳液液滴在對流干燥過程中顆粒表面形成的機制研究.pdf

1、噴霧干燥是食品工業(yè)中廣泛應用的快速制粉技術，奶粉、DHA微膠囊、能量蛋白粉等都是通過噴霧干燥生產(chǎn)的。通常可采用改變噴霧干燥操作條件和進料液配比等方法對所得粉末產(chǎn)品的質(zhì)量進行優(yōu)化。然而，料液從塔頂噴嘴中噴出，到塔底顆粒成形的過程是噴霧干燥的黑匣子過程：由于噴霧塔的設計原因，較難對這個過程中的樣品進行取樣分析與實時監(jiān)控，這使提升粉末質(zhì)量的操作常常依賴于經(jīng)驗，因此學術界對干燥機理及顆粒形成行為的理解尚有不足。
　　本課題使用單液滴干燥測

2、量分析儀（SDD）對乳液液滴在模擬噴霧干燥條件下的干燥過程進行了深入研究。首先，配制含不同油脂組分的乳液，并比較其液滴在干燥時顆粒表面形成過程的不同，研究了不同乳液組分對顆粒形成過程的影響。其次，對含有不同油脂組分的三種乳液，實驗測定其動力學參數(shù)（溫度、直徑、含水率）在干燥過程中的變化，以便更深入地理解油脂組分對于乳液液滴干燥行為的影響。
　　實驗結果如下：
　　第一，對三種不同組分的全脂奶，（a）無添加物，（b）加0.1

3、wt.％吐溫80和（c）加0.1 wt.%卵磷脂，在液滴干燥的不同階段停止干燥，進行復水實驗，觀察表面活性劑對于形成的半干顆粒表面浸潤性的影響。實驗進一步分析了新鮮全脂牛奶和不同固體含量的濃縮牛奶所制備的奶粉，在料液中添加一定量表面活性劑對所得顆粒表面浸潤性的影響。結果顯示，不同固體含量的牛奶在添加相同的表面活性劑之后，浸潤性改善程度并不一致---高濃度牛奶中水分含量較少，干燥過程中成殼較快，添加的表面活性劑來不及遷移到顆粒表面，造成濃

4、縮牛奶顆粒浸潤性改善不明顯。
　　第二，課題進一步研究了人工配方乳液干燥過程中表面活性劑對顆粒表面浸潤性的影響。實驗中依據(jù)全脂牛奶成分配制了低濃度與高濃度的料液，并分別往料液中加入0.1 wt.%的吐溫80和加0.1 wt.%的卵磷脂，再對不同干燥階段的乳液顆粒表面浸潤性進行研究。為明確不同油脂組分對干燥過程的影響，實驗使用液體油（三辛酸甘油酯）、黃油與豬油來進行乳液的配制。SDD實驗結果顯示，含不同油脂組分的人工配方乳液，其干燥

5、過程與天然全脂牛奶有較大的區(qū)別。復水實驗結果表明，是否加入性劑對其顆粒表面浸潤性并無明顯影響，全脂牛奶的實驗結果有較大區(qū)別。
　　最后，課題還對以上配制的三種低濃度乳液的干燥動力學進行了定量分析。在70℃、90℃及110℃的干燥溫度下，分別測定三種乳液的溫度變化曲線、體積變化曲線及重量變化曲線，進一步計算了液滴在干燥過程中的直徑變化與重量變化。結果顯示，三種乳液的干燥動力學一致。雖然液體油、黃油及豬油配制的三種乳液其油滴粒徑分布有

6、較大區(qū)別，但這一區(qū)別對于液滴干燥過程并無明顯影響。而這種類似的干燥過程，與課題第二部分觀測到的三種乳液的相似成殼過程互為印證，進一步證實使用以上三種油脂成分進行配方的人工配方乳液，結果表明三種乳液的干燥過程與顆粒表面形成過程基本一致。
　　綜上所述，本課題為乳液液滴的干燥機理和顆粒表面形成過程提供了大量實驗數(shù)據(jù)，并對粉末產(chǎn)品的一個關鍵質(zhì)量因素---浸潤性進行了深入研究，探索了相關的影響因素及科學機理，對食品工業(yè)中配方奶粉的生產(chǎn)具有