酪蛋白酸钠的喷雾干燥工艺优化及其对功能性的影响

酪蛋白酸钠的喷雾干燥工艺优化需聚焦“进风温度、出风温度、进料速率、雾化压力”四大关键参数，适宜区间为进风160~180℃、出风75~85℃、进料速率10~15mL/min、雾化压力0.3~0.5MPa，可获得含水量≤5%、溶解性≥95% 的粉末产品，同时最大化保留其乳化、稳定等核心功能性。

一、关键工艺参数优化

1. 温度参数（核心影响因素）

进风温度：控制在160~180℃，适宜170~175℃。

低于160℃：水分蒸发不充分，产品含水量＞8%，易吸潮结块，储存稳定性差。

高于180℃：蛋白质热变性加剧，酪蛋白酸钠的乳化活性与溶解性下降10%~20%，且粉末易焦化变色。

出风温度：匹配进风温度设定为75~85℃，适宜80℃。

低于75℃：雾滴未完全干燥，粉末粘连设备内壁，收粉率降至60%以下。

高于85℃：粉末过度干燥，粒径变小（＜10μm），易团聚，且功能性成分破坏加剧。

2. 进料与雾化参数

进料速率：10~15mL/min（针对实验室小型喷雾干燥机），需与雾化压力、进风温度协同。

速率过快：雾滴粒径过大，干燥不彻底，含水量升高；速率过慢：生产效率低，能源消耗增加，粉末易被热风带走，收粉率下降。

雾化压力：0.3~0.5MPa，适宜0.4MPa。

压力过低：雾滴分散不均（粒径50~100μm），干燥效率低，产品粒度分布宽；压力过高：雾滴过细（粒径＜5 μm），易形成“干粉雾”流失，且蛋白质分子易受剪切力破坏，乳化稳定性下降。

3. 料液预处理参数

固含量：调整料液固含量为15%~20%（质量分数），过低会增加干燥能耗，过高则料液粘度大（＞50mPa・s），雾化困难，易堵塞喷嘴。

pH值：将料液pH调至6.5~7.0，此时酪蛋白酸钠溶解性很好，雾化后粉末功能性保留更完整；pH偏离（＜6.0 或＞8.0）会导致蛋白质聚集，影响干燥效果与产品性能。

二、工艺参数对功能性的影响

1. 对溶解性的影响

优化工艺（进风170℃、出风80℃、雾化 0.4MPa）：粉末润湿时间＜30s，溶解度≥95%，可快速分散于水或乳制品中。

异常工艺：进风＞180℃时，蛋白质热变性导致疏水基团暴露，溶解度降至80%以下；出风＜75℃时，产品含水量高，易结块，溶解时需长时间搅拌。

2. 对乳化性的影响

酪蛋白酸钠的乳化活性（EA）与乳化稳定性（ES）是核心功能性，受干燥工艺影响显著：

适宜参数下：EA≥50m2/g，ES≥30min，可稳定水油体系（如饮料、肉制品），避免分层。

高温（进风＞180℃）或高压（雾化＞0.6MPa）：蛋白质分子结构破坏，乳化活性中心受损，EA 降至35m2/g以下，ES缩短至15min以内，无法维持稳定乳化效果。

3. 对起泡性与稳定性的影响

优化工艺：起泡能力≥300%，泡沫稳定性≥25min，适用于蛋糕、冰淇淋等需蓬松结构的食品。

进料速率过快（＞20mL/min）：粉末含水量高，起泡性下降50%；进风温度过低（＜150℃）：泡沫易塌陷，稳定性显著降低。

4. 对储存稳定性的影响

优化工艺下：产品含水量≤5%，玻璃化转变温度（Tg）≥80℃，在常温（25℃）、相对湿度≤60% 环境下，储存6个月无吸潮、结块现象。

工艺不当（如出风温度＜75℃）：含水量＞8%，Tg 降至60℃以下，易发生吸潮团聚，导致功能性失效。

三、工艺优化的实施步骤

1. 单因素实验筛选

固定其他参数，分别调整进风温度（150~190℃）、出风温度（70~90℃）、进料速率（5~20mL/min）、雾化压力（0.2~0.6MPa），测定产品含水量、溶解性、乳化活性等指标，初步确定各参数的适宜范围。

2. 正交实验优化

选取4个关键参数，每个参数设置3个水平，设计L9（3⁴）正交实验，以“溶解性、乳化稳定性、收粉率”为综合评价指标，确定适宜的参数组合。

示例正交实验因素水平：

进风温度（A）：160℃、170℃、180℃

出风温度（B）：75℃、80℃、85℃

进料速率（C）：10mL/min、12.5mL/min、15mL/min

雾化压力（D）：0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa

3. 验证实验

按合适的参数组合进行3次平行实验，验证产品指标的稳定性，确保含水量≤5%、溶解性≥95%、乳化稳定性≥30min、收粉率≥85%。

四、工艺优化的注意事项

1. 设备与操作控制

喷嘴维护：定期清理喷嘴堵塞物，保证雾化均匀；根据料液粘度调整喷嘴孔径（通常选用0.5~1.0mm）。

热风分布：确保干燥塔内热风均匀分布，避免局部高温导致产品焦化，可通过调整导流板角度优化热风流场。

2. 产品后处理

干燥后的粉末需及时冷却至室温（＜30℃），再进行包装，避免余热导致吸潮。

采用双层包装（内层铝箔袋+外层纸箱），内置干燥剂，密封储存于干燥、阴凉环境。

3. 功能性针对性优化

若用于乳化场景（如饮料、酱料），可适当降低进风温度（165~170℃），优先保证乳化稳定性；若用于速溶产品（如蛋白粉），可提高雾化压力（0.4~0.5MPa），减小粒径，提升溶解性。

本文来源于广州市唐古食品配料有限公司官网http://www.tanggushipin.com/