文/孫 健 王青云 粘靖祺
(黑龍江省完達(dá)山乳業(yè)股份有限公司)
微量營(yíng)養(yǎng)素通常指維生素和礦物質(zhì),是維持生物體正常生命過(guò)程所必需的一類有機(jī)微量物質(zhì),參與細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng),協(xié)助新陳代謝作用。人體對(duì)微量營(yíng)養(yǎng)素的需要量很少,但是其對(duì)維持身體健康十分重要[1]。人體自身不能合成微量營(yíng)養(yǎng)素或合成量極少,因此需要額外補(bǔ)充強(qiáng)化。在補(bǔ)充微量營(yíng)養(yǎng)素時(shí),人們通常只注意添加量,而往往忽略了生產(chǎn)過(guò)程中的損失[2]。配方奶粉中微量營(yíng)養(yǎng)素的穩(wěn)定性除了受后期包裝形式和貯存條件的影響,前期生產(chǎn)加工工藝也是主要影響因素。
采用濕法工藝生產(chǎn)加工配方奶粉時(shí),微量營(yíng)養(yǎng)素由于受到光、熱、酸、堿、氧氣等外在因素影響,會(huì)發(fā)生不同程度的損失[3]。在濕法工藝生產(chǎn)加工過(guò)程中,物料需要經(jīng)過(guò)多道受熱工序,這些工序都會(huì)使微量營(yíng)養(yǎng)素發(fā)生不同程度的損失[4],樊垚等[5]發(fā)現(xiàn)噴霧干燥階段維生素D的損失率高于其它工序。因此,配方奶粉中微量營(yíng)養(yǎng)素的最終含量除了與初始添加量有關(guān)外,還應(yīng)考慮濕法工藝生產(chǎn)過(guò)程中的損失量。本研究為今后更好地掌握微量營(yíng)養(yǎng)素在配方奶粉生產(chǎn)加工中的含量變化提供理論依據(jù)。
圖1 配料均質(zhì)工序微量營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失率
1.1 試驗(yàn)材料
生牛乳(黑龍江省完達(dá)山乳業(yè)股份有限公司八五一一分公司);脫鹽乳清粉(芬蘭維利奧有限公司);乳清蛋白粉(德國(guó)米萊公司);微量營(yíng)養(yǎng)素強(qiáng)化劑(上海帝斯曼公司)。
1.2 試驗(yàn)方法
1.2.1 依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法對(duì)原輔料中的微量營(yíng)養(yǎng)素進(jìn)行相關(guān)檢測(cè),并按照配方設(shè)計(jì)得出初始理論值。
1.2.2 按照設(shè)定的配方奶粉濕法工藝生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行生產(chǎn)加工,對(duì)主要工序(配料均質(zhì)、殺菌濃縮、噴霧干燥)進(jìn)行三點(diǎn)取樣,分別檢測(cè)不同工序微量營(yíng)養(yǎng)素的含量,并根據(jù)式(1)計(jì)算得出微量營(yíng)養(yǎng)素在不同生產(chǎn)工序的損失率。
1.2.3 根據(jù)式(2)計(jì)算得出濕法工藝條件下配方奶粉中微量營(yíng)養(yǎng)素的損失率。
1.3 試驗(yàn)儀器設(shè)備
按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中維生素和礦物質(zhì)的相關(guān)檢測(cè)方法對(duì)試驗(yàn)涉及的微量營(yíng)養(yǎng)素進(jìn)行檢測(cè),主要儀器設(shè)備有超聲波振蕩器、熒光分光光度計(jì)、高效液相色譜儀、氣相色譜儀、原子熒光光譜儀、原子吸收分光光度計(jì)。
2.1 配料均質(zhì)工序營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失率
試驗(yàn)過(guò)程中所用的原輔料按照設(shè)定配方和工藝添加順序依次加入配料罐中,其中微量營(yíng)養(yǎng)素按照維生素和礦物質(zhì)進(jìn)行分類,并用10 倍以上、30~40 ℃溫開(kāi)水分別溶解,至料液無(wú)肉眼可見(jiàn)顆粒時(shí)注入真空混料器中,在18~20 MPa條件下均質(zhì)后注入待料罐中備用。濕法工藝配料均質(zhì)工序的微量營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失率綜合評(píng)價(jià)見(jiàn)圖1。
從圖1可以看出,在配料均質(zhì)階段,水溶性維生素?fù)p失率小于脂溶性維生素?fù)p失率;維生素C、維生素A、維生素D和維生素E的損失率均超過(guò)10.0%,其余維生素?fù)p失率均未超過(guò)10.0%;礦物質(zhì)中鐵和鋅損失率略高,約為7.0%,其余礦物質(zhì)在此段工序內(nèi)較穩(wěn)定,未發(fā)生明顯損失。
2.2 殺菌濃縮工序營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失率
將待料罐中的料液經(jīng)過(guò)DSI(蒸
圖2 殺菌濃縮工序微量營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失率
2.3 噴霧干燥工序營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失率汽直接噴射)殺菌器進(jìn)行高溫瞬時(shí)殺菌,殺菌溫度為95~105 ℃,時(shí)間為5~15 s,并經(jīng)連續(xù)降膜式蒸發(fā)器降溫濃縮,使料液最終濃度維持在42%~48%。濕法工藝殺菌濃縮工序的微量營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失率綜合評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖2。
從圖2可以看出,在殺菌濃縮階段,水溶性維生素?fù)p失率略高于脂溶性維生素?fù)p失率;維生素C損失率最高,約為13.3%;礦物質(zhì)在此段工序內(nèi)極穩(wěn)定,損失率均未超過(guò)5.0%。
將殺菌濃縮后的濃縮奶料液通過(guò)高壓泵輸送至噴霧干燥塔內(nèi),控制噴霧干燥塔的進(jìn)風(fēng)溫度為175~195 ℃、排風(fēng)溫度為80~85 ℃,料液經(jīng)過(guò)高壓霧化后變成奶粉顆粒,并經(jīng)過(guò)三級(jí)流化床降溫后排出。濕法工藝噴霧干燥工序的微量營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失率綜合評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖3。
圖3 噴霧干燥工序微量營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失率
從圖3可以看出,在噴霧干燥階段,除維生素C的損失率依然較高(約14.3%)外,其余微量營(yíng)養(yǎng)素均較穩(wěn)定,未發(fā)生明顯損失。在此階段內(nèi)個(gè)別微量營(yíng)養(yǎng)素出現(xiàn)負(fù)損失的情況可能是由前段濃縮液的檢測(cè)平均值及檢測(cè)偏差造成的,屬于合理范圍。
2.4 濕法工藝營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失率
以各關(guān)鍵生產(chǎn)工序的微量營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失率結(jié)果為基礎(chǔ)和借鑒,以配方理論初始值為目標(biāo)設(shè)計(jì)值,根據(jù)奶粉試驗(yàn)樣品檢測(cè)結(jié)果,最終得出濕法工藝條件下微量營(yíng)養(yǎng)素的損失率(表1)。
從表1可以看出,在濕法工藝生產(chǎn)加工過(guò)程中,維生素對(duì)光、熱、氧氣等條件較敏感,損失率相對(duì)較高,其中維生素C的最高損失率達(dá)到36.2%;礦物質(zhì)具有較好的耐酸性和耐堿性,損失率相對(duì)較低,除鐵和鋅外,其余礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失率均未超過(guò)10.0%。
鑒于濕法工藝生產(chǎn)加工過(guò)程對(duì)配方奶粉中微量營(yíng)養(yǎng)素均有不同程度的影響,因此,在配方設(shè)計(jì)時(shí)除了要考慮微量營(yíng)養(yǎng)素的初始添加量外,還應(yīng)考慮濕法工藝生產(chǎn)加工條件下微量營(yíng)養(yǎng)素的損失量,以避免最終產(chǎn)品出現(xiàn)不符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的情況出現(xiàn)。
3.1 在濕法工藝生產(chǎn)配方奶粉過(guò)程中,維生素?fù)p失率高于礦物質(zhì)損失率。維生素中損失率最大的是維生素C,平均損失率約33.9%;損失率最小的是生物素,平均損失率約3.1%。礦物質(zhì)中損失率最大的是鋅,平均損失率約13.0%;損失率最小的是磷,平均損失率約1.8%。
3.2 在濕法工藝生產(chǎn)配方奶粉過(guò)程中,各工序的營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失率差異較大。在配料均質(zhì)階段,受溶解時(shí)間和溶解條件的限制,脂溶性維生素?fù)p失率較高;在濃縮殺菌階段,受殺菌溫度的影響,水溶性維生素?fù)p失率略高;在噴霧干燥階段,營(yíng)養(yǎng)素均相對(duì)穩(wěn)定。
3.3 在濕法工藝生產(chǎn)配方奶粉過(guò)程中,應(yīng)重點(diǎn)注意控制溫度和時(shí)間,以避免維生素?fù)p失量過(guò)大。此外,還應(yīng)考慮將礦物質(zhì)和維生素分類溶解,避免因離子間的相互作用而造成鐵、鋅等礦物質(zhì)的損失。