摘要：本文闡述了噴霧干燥技術(shù)的基本原理以及噴霧干燥的干燥過程階段，并簡明介紹了霧化器的霧化機(jī)理和霧化形式，其中對(duì)食品加工行業(yè)中較為常用的壓力式霧化器和離心式霧化器進(jìn)行說明，闡述以噴霧干燥技術(shù)制備微膠囊在食品添加劑制備、保健食品加工、果蔬粉加工等食品加工工業(yè)中的應(yīng)用，最后概述了噴霧干燥技術(shù)的未來的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：噴霧干燥 霧化器形式 應(yīng)用 微膠囊

中圖分類號(hào)：TS218 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5336（2014）24-0000-00

1 引言

噴霧干燥技術(shù)從1865年出現(xiàn)至今已有100多年歷史，技術(shù)發(fā)展也由最初的蛋液處理，到醫(yī)藥、環(huán)保、化工、染料、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。作者將從噴霧干燥的基本知識(shí)和特點(diǎn)，以及在食品行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展前景對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的概述。

2噴霧干燥技術(shù)

2.1噴霧干燥定義

噴霧干燥是將原料液用霧化器分散成霧滴，并用熱空氣（或其它氣體）與霧滴直接接觸的方式而獲得粉粒狀產(chǎn)品的一種干燥過程。

2.2 噴霧干燥的霧化機(jī)理及霧化形式

對(duì)料液的霧化機(jī)理，總體上可分為滴狀分裂、絲狀分裂和膜狀分裂三種類型。

不同的霧化器可以產(chǎn)生不同的霧化形式，按照不同的霧化形式可以將噴霧干燥分為壓力式霧化、離心式霧化、氣流式霧化。在食品工業(yè)中多采用壓力式霧化和離心式霧化形式。下面主要對(duì)這兩種霧化形式作一闡述。

2.2.1壓力式霧化

采用高壓液泵，以1-20MPa的壓力，將液態(tài)物料從噴嘴孔徑為0.5—6mm的噴嘴加壓噴出，靜壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，物料被分散成細(xì)小的霧滴的一種霧化形式。

采用該種霧化形式細(xì)粉生成少，能產(chǎn)生小顆粒，固體物回收率高。但生產(chǎn)過程中流量無法調(diào)節(jié)。

2.2.2 離心式霧化

離心式霧化是料液在離心盤的高速轉(zhuǎn)動(dòng)（圓周速度90-160 M/S）下，獲得較高的離心力而被高速甩出，形成薄膜、細(xì)絲或液滴，并立刻受到周圍熱氣流的摩擦、阻礙與撕裂等作用而形成霧滴。

離心式霧化操作簡便，動(dòng)力省，適用范圍廣，裝置不易堵塞，可適用高粘度料液，多用于大型噴霧干燥；但噴嘴結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造和安裝技術(shù)要求高，檢修不便，潤滑劑會(huì)污染物料。

2.3 噴霧干燥的過程階段

噴霧干燥可分為四個(gè)基本過程階段：

（1）料液霧化成霧滴；

（2）霧滴和干燥介質(zhì)接觸、混合及流動(dòng)；

（3）霧滴的蒸發(fā)干燥；

（4）干燥產(chǎn)品與干燥介質(zhì)的分離。

3 噴霧干燥制備微膠囊在食品行業(yè)的應(yīng)用

微膠囊化是指利用天然或合成高分子材料，將氣體、液體或固體材料包裹在一個(gè)微小密閉的膠囊之中， 形成具有半透性或密封性囊膜的微小粒子的技術(shù)?？捎糜谥苽湮⒛z囊的技術(shù)方法很多， 微膠囊制備方法通常根據(jù)其性質(zhì)、囊壁形成的機(jī)制和成囊條件分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法三大類。噴霧干燥法是微膠囊化技術(shù)中物理制備方法之一。噴霧干燥法速率高，時(shí)間短，物料溫度低，生產(chǎn)過程簡單，操作靈活，控制方便；適用于連續(xù)化生產(chǎn)；產(chǎn)品具有良好的分散性和溶解性、純度高；生產(chǎn)成本低且滿足食品物料的特殊要求?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，該方法被廣泛應(yīng)用于食品添加劑、保健食品、果蔬粉等食品領(lǐng)域中。它的主要工藝原理是將芯材物質(zhì)均勻分散到已經(jīng)液化的壁材溶液中，使它們混合均勻，然后將該液體由泵送入噴霧干燥的霧化器中，液體被霧化成細(xì)小的霧滴，霧滴與干燥介質(zhì)（熱風(fēng)）在干燥室內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，壁材在受熱時(shí)形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，起到篩分作用，水或其它小分子因熱蒸發(fā)而穿過“網(wǎng)孔”順利的移出，分子較大的芯材則保留在“網(wǎng)”內(nèi)，最終得到干燥產(chǎn)品。

3.1 在食品添加劑中的應(yīng)用

食品添加劑是指為改善食品品質(zhì)和色、香、味，以及為防腐和加工工藝的需要而加入食品中的化學(xué)合成或天然物質(zhì)。食品添加劑作為現(xiàn)代食品工業(yè)的重要組成部分，對(duì)于改善食品色、香、味、形，調(diào)整營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，改進(jìn)加工條件，提高食品的質(zhì)量和檔次，防止腐敗變質(zhì)和延長食品的保存期，以及維護(hù)食品安全發(fā)揮著重要的作用。絕大多數(shù)的食品添加劑微膠囊化可用噴霧干燥技術(shù)制備。此技術(shù)的應(yīng)用，使食品添加劑的耐熱、耐光、耐氧的能力很大程度上被提高，提高了各種添加劑和風(fēng)味物質(zhì)的可加工性，延長了保存期限，極大的拓寬了添加劑和風(fēng)味物質(zhì)的使用范圍。例如：茶多酚作為一種食品添加劑，具有較強(qiáng)的抗氧化性且無毒，清除自由基，降脂作用，消毒作用，除臭功能，茶多酚與尼古丁形成無毒復(fù)合物，廣泛用于食品、油脂、醫(yī)藥、化工等行業(yè)。但是由于穩(wěn)定性較差，在潮濕、陽光、高溫等條件下極易發(fā)生氧化、聚合、縮合等反應(yīng)使茶多酚在儲(chǔ)藏和應(yīng)用方面存在局限性。噴霧干燥技術(shù)在食品中應(yīng)用研究方向很多，例如孟憲剛，黎白鈺等人以面粉改良劑茶多酚為研究對(duì)象，將海藻酸鈉、殼聚糖以及氯化鈣混合液（包埋壁材）與茶多酚溶液（芯材）均勻混合，以包埋率、產(chǎn)出率、形態(tài)、色澤為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，通過噴霧干燥技術(shù)對(duì)茶多酚進(jìn)行微膠囊化研究。最終得到最佳技術(shù)條件以及茶多酚最佳包埋參數(shù)。煙利亞，喬小瑞等人通過噴霧干燥法以殼聚糖、阿拉伯膠為核心壁材，殼寡糖、麥芽糊精為輔助壁材，對(duì)芯材物質(zhì)茶多酚進(jìn)行包埋，改變茶多酚的溶解性、光敏性、酸敏性以及熱敏性等加工適應(yīng)性，使茶多酚能以微細(xì)狀態(tài)保持其原有的化學(xué)特性和生物活性，并在需要時(shí)可以方便地釋放。茶多酚作為面粉改良劑，可使食品保持原有風(fēng)味，延長保鮮期，防止食品褪色，抑制和殺滅細(xì)菌，延長食品的銷售壽命。

3.2 在保健食品中的應(yīng)用

保健食品具有一般食品的性狀，又有特定的保健功能，介于一般食品與藥品之間。保健食品具有增強(qiáng)人體免疫力、抗衰老、抗疲勞、促進(jìn)生長發(fā)育、改善胃腸道功能、改善睡眠、改善視力等作用。蜂膠和維生素E是較多應(yīng)用噴霧干燥技術(shù)生產(chǎn)的保健食品。

蜂膠是生物學(xué)活性的保健食品之一，被廣泛地應(yīng)用于心腦血管疾病、糖尿病、腫瘤等疾病的治療。蜂膠提取物大都是醇溶性物質(zhì)，遇水難溶，且有較重的苦味，將其直接用于功能性保健食品，不僅難以與食品中的其他成分均勻混合，而且會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的風(fēng)味和口感。利用噴霧干燥法選擇適合的壁材將蜂膠提取物（芯材）包埋成包埋率高的微膠囊粉末可解決蜂膠提取物的上述缺點(diǎn)，拓寬了它的應(yīng)用范圍。俞益芹，張煥新等人以阿拉伯膠和β-環(huán)糊精為壁材將芯材物質(zhì)蜂膠提取物通過噴霧干燥技術(shù)制備成微膠囊化蜂膠，并通過實(shí)驗(yàn)確定了噴霧干燥法制備蜂膠提取物微膠囊的最優(yōu)工藝。

維生素 E 是人體必要的營養(yǎng)成分，具有抗氧化、抗腫瘤、清除自由基、防治心血管疾病、增強(qiáng)人體免疫力的作用。維生素 E 屬于脂溶性的熱敏物質(zhì)，不易與水溶性物質(zhì)混溶，難以均勻地添加到水溶性食品中，而且堿、氧、紫外線等條件對(duì)維生素 E都有破壞作用。所以導(dǎo)致維生素 E 在食品工業(yè)中的應(yīng)用受到限制。

以殼聚糖、麥芽糊精為壁材與維生素E混合通過噴霧干燥技術(shù)制備維生素E的微膠囊。既能保持維生素 E 的固有特性，又能克服其不溶于水和易氧化的不足。經(jīng)噴霧干燥法制得的最終產(chǎn)品具有良好的流動(dòng)性、分散性、粒度小而均勻且壁材為水溶性，與水具有較好的親和性，使之有很好的水溶性。同時(shí)微膠囊化維生素 E 使其不直接與空氣接觸且避光，因而不易被氧化，性能穩(wěn)定，極大地延長產(chǎn)品的保質(zhì)期。

3.3 在果蔬粉加工中的應(yīng)用

將果蔬的可食部分經(jīng)切碎、滅菌、調(diào)合、噴霧干燥等工序制成果蔬粉，具有保存和食用方便、可調(diào)性強(qiáng)及營養(yǎng)豐富等優(yōu)點(diǎn)，可保持果蔬原有的色澤、風(fēng)味、纖維質(zhì)，且食用時(shí)口感細(xì)膩光滑。此外，由于物料干燥過程受熱時(shí)間短、料液溫度低，果蔬的營養(yǎng)與風(fēng)味能更好地保留，且產(chǎn)品顆粒度小而均勻，有很好的分散性和速溶性，所以噴霧干燥技術(shù)廣泛應(yīng)用于熱敏性營養(yǎng)素果蔬汁的加工。

在所有蔬菜水果中，番茄較為頻繁的被利用噴霧干燥法加工成粉。因?yàn)榉阎泻胸S富的番茄紅素，番茄紅素是類胡蘿卜素的一種，分子式為C40H56。具有優(yōu)越的生理功能：如抗氧化、抗癌防癌、提高免疫力、降血脂等多種生理活性功能作用，并具有活化免疫細(xì)胞的功能。由于，番茄紅素為脂溶性類胡蘿卜素，難以均勻地添加到食品、化妝品、藥品等水溶性產(chǎn)品中。且穩(wěn)定性差，對(duì)氧、光、熱等條件敏感，極易發(fā)生氧化降解和順反異構(gòu)化，極大的限制了他的應(yīng)用和推廣。采用噴霧干燥法制備成番茄紅素微膠囊進(jìn)行包囊化處理后，可以解決上述番茄紅素的缺陷，提高它在功能性產(chǎn)品中的可用性，促進(jìn)其生理功能的發(fā)揮。例如：孫傳慶，朱金玲等人選用以1：1的質(zhì)量比的阿拉伯膠和糊精混合作為壁材， 經(jīng)過配料、乳化、均質(zhì)等工序采用噴霧干燥法制備天然番茄紅素粉末。滕潔等以蔗糖和明膠為壁材研究了番茄紅素微膠囊化工藝技術(shù)，將番茄紅素密封在囊膜內(nèi)，提高了番茄紅素對(duì)光和氧的穩(wěn)定性，從而起到了保護(hù)作用，既可減少損失，也有助于產(chǎn)品的包裝和運(yùn)輸。

4結(jié)論與展望

噴霧干燥技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，其理論研究現(xiàn)已基本成熟，但實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中仍存在需要解決的問題。針對(duì)所得產(chǎn)品的不同要求，以及料液的性質(zhì)，霧化器的適用性還需進(jìn)一步提高。由于干燥技術(shù)的自身優(yōu)點(diǎn)，它的發(fā)展和應(yīng)用前景廣闊。隨著人們生活水平的提高，對(duì)食品的質(zhì)量和營養(yǎng)要求越來高，企業(yè)和科研院所對(duì)噴霧干燥技術(shù)的研究和創(chuàng)新，噴霧干燥技術(shù)必將的到迅猛發(fā)展。

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收稿日期：2014-11-14

作者簡介：張志豐（1990—），男，漢族，黑龍江哈爾濱人，碩士，研究方向：食品機(jī)械。

*通訊作者：孫曙光