乳液液滴在對(duì)流干燥過(guò)程中顆粒表面形成的機(jī)制研究.pdf

1、噴霧干燥是食品工業(yè)中廣泛應(yīng)用的快速制粉技術(shù)，奶粉、DHA微膠囊、能量蛋白粉等都是通過(guò)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(jìn)料液配比等方法對(duì)所得粉末產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)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(guò)程是噴霧干燥的黑匣子過(guò)程：由于噴霧塔的設(shè)計(jì)原因，較難對(duì)這個(gè)過(guò)程中的樣品進(jìn)行取樣分析與實(shí)時(shí)監(jiān)控，這使提升粉末質(zhì)量的操作常常依賴于經(jīng)驗(yàn)，因此學(xué)術(shù)界對(duì)干燥機(jī)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(cè)

2、量分析儀（SDD）對(duì)乳液液滴在模擬噴霧干燥條件下的干燥過(guò)程進(jìn)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(shí)顆粒表面形成過(guò)程的不同，研究了不同乳液組分對(duì)顆粒形成過(guò)程的影響。其次，對(duì)含有不同油脂組分的三種乳液，實(shí)驗(yàn)測(cè)定其動(dòng)力學(xué)參數(shù)（溫度、直徑、含水率）在干燥過(guò)程中的變化，以便更深入地理解油脂組分對(duì)于乳液液滴干燥行為的影響。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　第一，對(duì)三種不同組分的全脂奶，（a）無(wú)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(jìn)行復(fù)水實(shí)驗(yàn)，觀察表面活性劑對(duì)于形成的半干顆粒表面浸潤(rùn)性的影響。實(shí)驗(yàn)進(jìn)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(duì)所得顆粒表面浸潤(rùn)性的影響。結(jié)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(rùn)性改善程度并不一致---高濃度牛奶中水分含量較少，干燥過(guò)程中成殼較快，添加的表面活性劑來(lái)不及遷移到顆粒表面，造成濃

4、縮牛奶顆粒浸潤(rùn)性改善不明顯。
　　第二，課題進(jìn)一步研究了人工配方乳液干燥過(guò)程中表面活性劑對(duì)顆粒表面浸潤(rùn)性的影響。實(shí)驗(yàn)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(duì)不同干燥階段的乳液顆粒表面浸潤(rùn)性進(jìn)行研究。為明確不同油脂組分對(duì)干燥過(guò)程的影響，實(shí)驗(yàn)使用液體油（三辛酸甘油酯）、黃油與豬油來(lái)進(jìn)行乳液的配制。SDD實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，含不同油脂組分的人工配方乳液，其干燥

5、過(guò)程與天然全脂牛奶有較大的區(qū)別。復(fù)水實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，是否加入性劑對(duì)其顆粒表面浸潤(rùn)性并無(wú)明顯影響，全脂牛奶的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大區(qū)別。
　　最后，課題還對(duì)以上配制的三種低濃度乳液的干燥動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了定量分析。在70℃、90℃及110℃的干燥溫度下，分別測(cè)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(jìn)一步計(jì)算了液滴在干燥過(guò)程中的直徑變化與重量變化。結(jié)果顯示，三種乳液的干燥動(dòng)力學(xué)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(duì)于液滴干燥過(guò)程并無(wú)明顯影響。而這種類似的干燥過(guò)程，與課題第二部分觀測(cè)到的三種乳液的相似成殼過(guò)程互為印證，進(jìn)一步證實(shí)使用以上三種油脂成分進(jìn)行配方的人工配方乳液，結(jié)果表明三種乳液的干燥過(guò)程與顆粒表面形成過(guò)程基本一致。
　　綜上所述，本課題為乳液液滴的干燥機(jī)理和顆粒表面形成過(guò)程提供了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對(duì)粉末產(chǎn)品的一個(gè)關(guān)鍵質(zhì)量因素---浸潤(rùn)性進(jìn)行了深入研究，探索了相關(guān)的影響因素及科學(xué)機(jī)理，對(duì)食品工業(yè)中配方奶粉的生產(chǎn)具有