李歸浦，儲(chǔ)小軍，何光華，3，姜艷喜，葉興乾

速溶性是奶粉感官評(píng)定的主要質(zhì)量指標(biāo)之一，對(duì)于嬰兒配方奶粉來(lái)說(shuō)尤其重要[1]。消費(fèi)者往往傾向于選擇速溶性較好的嬰兒配方奶粉，這是因?yàn)檫@種奶粉沖調(diào)更為方便，更能有效滿足嬰兒的“即時(shí)”需求，同時(shí)也更有利于嬰兒對(duì)奶粉中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。

國(guó)內(nèi)外研究表明，奶粉的速溶性受諸多因素的影響，除配方外，最大的影響因素是奶粉粉體的物理、化學(xué)特性，主要包括奶粉粉體粒度分布[2-3]、密度[4]、形狀結(jié)構(gòu)[5-6]以及表面化學(xué)組成[7-8]等，其中粉體粒度分布與速溶性直接相關(guān)。華家才等[9]研究顯示，當(dāng)嬰兒配方奶粉的粉體粒度處于250～450 μm 時(shí)，能獲得較好的速溶性。本課題組先前的研究發(fā)現(xiàn)，嬰兒配方奶粉的粉體粒度分布與速溶性存在顯著的線性相關(guān)性，其中0～50 μm 細(xì)粉粉體顆粒體積占比與速溶性呈現(xiàn)顯著的一次項(xiàng)線性負(fù)相關(guān)，當(dāng)其體積占比<3%時(shí)，嬰兒配方奶粉能獲得理想的潤(rùn)濕性和分散度（40 ℃水溫下150 r/min 機(jī)械攪拌10 s 的分散度>85%）[10]。附聚造粒是在奶粉生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)控制奶粉粉體粒度分布以提高奶粉速溶性的最直接有效方法，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于多種速溶奶粉包括速溶脫脂奶粉和速溶全脂奶粉的生產(chǎn)[11]。近年來(lái)，隨著消費(fèi)者對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性要求的不斷提高，國(guó)內(nèi)已有部分嬰兒配方奶粉生產(chǎn)企業(yè)開始使用附聚造粒工藝，然而遺憾的是，目前在速溶性方面達(dá)到理想狀態(tài)的產(chǎn)品寥寥無(wú)幾[10]。究其原因，主要是缺乏專門針對(duì)嬰兒配方奶粉產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的附聚造粒相關(guān)工藝優(yōu)化研究。

基于上述背景，本研究以嬰兒配方奶粉速溶性（分散度）和粉體粒度分布（0～50 μm 細(xì)粉粉體顆粒體積占比）為評(píng)價(jià)指標(biāo)，在進(jìn)風(fēng)溫度、噴槍附聚角度、奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、噴嘴孔徑4 個(gè)單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面分析法對(duì)嬰兒配方奶粉噴霧干燥塔內(nèi)附聚造粒工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，為產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)高速溶性嬰兒配方奶粉提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

嬰兒配方濃縮奶液：以生牛乳、脫鹽乳清粉、混合植物油、濃縮乳清蛋白粉、乳糖、低聚果糖、低聚半乳糖、磷脂、酪蛋白磷酸肽、核苷酸、復(fù)配嬰兒配方食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑（維生素和礦物質(zhì)）等為原料，在嬰幼兒配方奶粉濕法生產(chǎn)線（瑞典利樂(lè)公司）上通過(guò)凈乳、巴殺、真空配料混合、均質(zhì)、減壓濃縮等工藝制備而成。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備與儀器

噴霧干燥塔：嬰幼兒配方奶粉專用高寬塔，9噴槍壓力式霧化工藝，帶旋風(fēng)分離細(xì)粉回收系統(tǒng)，產(chǎn)能3 000 kg/h，瑞典利樂(lè)公司；激光粒度儀：MS3000 型，英國(guó)馬爾文儀器有限公司；速溶性測(cè)定裝置：根據(jù)文獻(xiàn)[12]報(bào)道，由實(shí)驗(yàn)室自制。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 單因素試驗(yàn) 在確保噴霧干燥塔能正常出粉的情況下，設(shè)定進(jìn)風(fēng)溫度、噴槍附聚角度、奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)和噴嘴孔徑這4 個(gè)附聚造粒工藝條件中的3 個(gè)條件不變，采用單因素試驗(yàn)分別考察不同進(jìn)風(fēng)溫度（160，165，170，175，180 ℃）、噴槍附聚角度（4.0，6.0，8.0，10.0，12.0，14.0°）、奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)（45%，50%，55%，60%）和噴嘴孔徑（1.50，1.60，1.70，1.80，1.90，2.00 mm）對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布的影響。

1.3.2 響應(yīng)面試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇其中3 個(gè)影響相對(duì)較大的附聚造粒工藝條件為考察因素，以嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布為響應(yīng)值，采用Design Expert 8.0 軟件設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，建立響應(yīng)面回歸模型并確定最優(yōu)化附聚造粒工藝。

1.3.3 速溶性檢測(cè) 嬰兒配方奶粉的速溶性通過(guò)測(cè)定短時(shí)間內(nèi)其在水中的分散度進(jìn)行表征。所謂分散度，是指配方奶粉在沖調(diào)過(guò)程中，短時(shí)間內(nèi)能均勻分散到水中的奶粉干物質(zhì)質(zhì)量占總干物質(zhì)的百分比，其主要評(píng)價(jià)過(guò)程為：準(zhǔn)確稱量20 g 嬰兒配方奶粉，用自制的速溶性測(cè)定裝置將奶粉均勻撒布于溫度為40 ℃的200 mL 水中，然后測(cè)定經(jīng)機(jī)械勻速攪拌（150 r/min）10 s 后配方奶粉在水中的分散度。分散度越高，表明配方奶粉的速溶性越好。具體檢測(cè)方法和步驟參見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道[12]。每個(gè)樣品重復(fù)檢測(cè)3 次，結(jié)果取平均值。

1.3.4 粉體粒度分布檢測(cè) 嬰兒配方奶粉的粉體粒度分布用激光粒度儀進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)指標(biāo)為0～50 μm 細(xì)粉粉體顆粒占所有粉體顆粒的體積百分比。每個(gè)樣品重復(fù)檢測(cè)3 次，結(jié)果取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴霧干燥塔內(nèi)附聚造粒工藝對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布的影響單因素試驗(yàn)

2.1.1 進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布的影響 在噴槍附聚角度8.0°，奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)55%，噴嘴孔徑1.70 mm 的附聚造粒工藝條件下，不同進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布的影響見(jiàn)圖1。由圖可知，除了進(jìn)風(fēng)溫度為160 ℃時(shí)所生產(chǎn)的嬰兒配方奶粉的分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比分別相對(duì)略高和略低以外，其余溫度條件下生產(chǎn)的嬰兒配方奶粉的分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比幾乎沒(méi)有變化，表明進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)奶粉的速溶性和粉體粒度分布幾乎沒(méi)有影響。從生產(chǎn)的角度考慮，高進(jìn)風(fēng)溫度更有利于奶粉的水分含量控制和產(chǎn)能提高，選擇180 ℃左右為宜。

圖1 進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布的影響Fig.1 Effect of inlet air temperature on the instant solubility and particle size distribution of infant formula milk powder

2.1.2 噴槍附聚角度對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布的影響 在進(jìn)風(fēng)溫度180 ℃，奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)55%，噴嘴孔徑1.70 mm 的附聚造粒工藝條件下，不同噴槍附聚角度對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布的影響見(jiàn)圖2。由圖可知，當(dāng)噴槍附聚角度從4.0°逐漸增加到12.0°時(shí)，嬰兒配方奶粉的分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比分別呈現(xiàn)先顯著升高和顯著下降（4.0～10.0°）而后處于相對(duì)穩(wěn)定（10.0～12.0°）的變化趨勢(shì)，當(dāng)噴槍附聚角度進(jìn)一步增加到14.0°時(shí)，奶粉的0～50 μm 粉體顆粒體積占比繼續(xù)下降，但是分散度不僅沒(méi)有升高反而有所降低。綜上，噴槍附聚角度以10.0～12.0°為宜。

2.1.3 奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布的影響 在進(jìn)風(fēng)溫度180 ℃，噴槍附聚角度10.0°，噴嘴孔徑1.70 mm 的附聚造粒工藝條件下，不同奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布的影響見(jiàn)圖3。由圖可知，在奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%～55%的范圍內(nèi)，嬰兒配方奶粉的分散度隨奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而逐漸升高，0～50 μm 粉體顆粒體積占比隨奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而逐漸降低；當(dāng)奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到60%時(shí)，嬰兒配方奶粉的分散度不升反降，而0～50 μm 粉體顆粒體積占比不降反升。綜上，奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)以55%左右為宜。

圖3 奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布的影響Fig.3 Effect of milk concentration on the instant solubility and particle size distribution of infant formula milk powder

2.1.4 噴嘴孔徑對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布的影響 在進(jìn)風(fēng)溫度180 ℃，噴槍附聚角度10.0°，奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)55%的附聚造粒工藝條件下，不同噴嘴孔徑對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布的影響見(jiàn)圖4。由圖可知，在噴嘴孔徑為1.50～1.90 mm 的范圍內(nèi)，嬰兒配方奶粉的分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比隨噴嘴孔徑的增大分別呈現(xiàn)先顯著升高和顯著下降而后處于相對(duì)穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，當(dāng)噴嘴孔徑進(jìn)一步增加到2.00 mm 時(shí)，奶粉的0～50 μm 粉體顆粒體積占比繼續(xù)下降，但是分散度不僅沒(méi)有升高反而有所降低。綜上，噴嘴孔徑以1.80～1.90 mm 為宜。

圖4 噴嘴孔徑對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布的影響Fig.4 Effect of nozzle orifice diameter on the instant solubility and particle size distribution of infant formula milk powder

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化嬰兒配方奶粉附聚造粒工藝

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇噴槍附聚角度、奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)和噴嘴孔徑為考察因素，以嬰兒配方奶粉分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比為響應(yīng)值，采用Box-Behnken 設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，該試驗(yàn)方案共17 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，其中12 個(gè)為分析因子（1～12），5 個(gè)為中心試驗(yàn)點(diǎn)（13～17），具體因素編碼及水平見(jiàn)表1，響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素編碼及水平表Table 1 Factors and levels in response surface experimental design

2.2.2 響應(yīng)面回歸模型建立與顯著性分析 對(duì)表2中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸擬合，分別得到響應(yīng)值為嬰兒配方奶粉分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比的二次項(xiàng)回歸模型，具體如下：

式中，D——分散度；P——0～50 μm 粉體顆粒體積占比；A——噴槍附聚角度編碼值；B——奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)編碼值；C——噴嘴孔徑編碼值。

對(duì)回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表3和表4。從表中可以看出，兩模型回歸項(xiàng)均為極顯著（P<0.01），而失擬項(xiàng)均為不顯著（P>0.05），決定系數(shù)R2分別為0.9945 和0.9926，調(diào)整后決定系數(shù)R2Adj分別為0.9875 和0.9831，說(shuō)明兩模型的擬合程度良好，均能很好的對(duì)響應(yīng)值進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)；模型系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果顯示，一次項(xiàng)A、C 和二次項(xiàng)A2、B2、C2對(duì)嬰兒配方奶粉分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比的影響均極顯著（P<0.01），一次項(xiàng)B 對(duì)分散度的影響顯著（P<0.05），但是對(duì)0～50 μm 粉體顆粒體積占比的影響不顯著（P>0.05），交互項(xiàng)AC對(duì)分散度的影響極顯著（P<0.01），對(duì)0～50 μm 粉體顆粒體積占比的影響顯著（P<0.05），而其余交互項(xiàng)（AB、BC）對(duì)分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比的影響均不顯著（P>0.05）；各考察因素對(duì)分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比的影響主次順序均為：A>C>B，即噴槍附聚角度>噴嘴孔徑>奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

表3 以嬰兒配方奶粉分散度（%）為響應(yīng)指標(biāo)的回歸模型方差分析Table 3 Analysis of variance of regression model with dispersibility（%）of infant formula as response value

（續(xù)表3）

表4 以嬰兒配方奶粉0～50 μm 粉體顆粒體積占比（%）為響應(yīng)指標(biāo)的回歸模型方差分析Table 4 Analysis of variance of regression model with 0～50 μm particles volume percentage（%）of infant formula as response value

2.2.3 附聚造粒工藝響應(yīng)面分析與優(yōu)化 利用Design Expert 8.0 軟件，根據(jù)表2的試驗(yàn)結(jié)果和回歸模型繪制各附聚造粒工藝條件對(duì)嬰兒配方奶粉分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比的響應(yīng)曲面圖（圖5～圖7），以進(jìn)行可視化分析。從圖中可以直觀的看出，噴槍附聚角度對(duì)嬰兒配方奶粉分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比的影響顯著高于奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)（圖5）和噴嘴孔徑（圖6），而噴嘴孔徑的影響顯著高于奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)（圖7）；不同奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)條件下，嬰兒配方奶粉分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比隨噴槍附聚角度的增大均分別呈現(xiàn)先顯著升高而后緩慢下降和先顯著下降而后緩慢升高的變化趨勢(shì)，且變化幅度相似，表明奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)和噴槍附聚角度的交互作用不顯著（圖5），類似結(jié)果也表現(xiàn)在噴嘴孔徑和奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的交互作用上（圖7）；不同噴嘴孔徑條件下，嬰兒配方奶粉分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比隨噴槍附聚角度的增大盡管也呈現(xiàn)了相似的變化趨勢(shì)，但是高噴嘴孔徑條件下所產(chǎn)生的響應(yīng)值變化幅度顯著高于低噴嘴孔徑條件，表明噴嘴孔徑和噴槍附聚角度的交互作用顯著（圖6），該可視化直觀分析結(jié)果與回歸模型方差分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果相同。

圖5 噴槍附聚角度和奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)嬰兒配方奶粉分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比的響應(yīng)曲面分析圖Fig.5 Response surface plot for the interactive effects of spray lance angle and milk concentration on the dispersibility and 0～50 μm particles volume percentage of infant formula

圖6 噴槍附聚角度和噴嘴孔徑對(duì)嬰兒配方奶粉分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比的響應(yīng)曲面分析圖Fig.6 Response surface plot for the interactive effects of spray lance angle and nozzle orifice diameter on the dispersibility and 0～50 μm particles volume percentage of infant formula

圖7 奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)和噴嘴孔徑對(duì)嬰兒配方奶粉分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比的響應(yīng)曲面分析圖Fig.7 Response surface plot for the interactive effects of milk concentration and nozzle orifice diameter on the dispersibility and 0～50 μm particles volume percentage of infant formula

各響應(yīng)曲面分析圖中，嬰兒配方奶粉均存在響應(yīng)值極值（分散度極大值和0～50 μm 粉體顆粒體積占比極小值），經(jīng)Design Expert 8.0 軟件統(tǒng)計(jì)分析得出嬰兒配方奶粉分散度達(dá)到極大值的最優(yōu)化工藝參數(shù)為：噴槍附聚角度11.40°，奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)55.23%，噴嘴孔徑1.87 mm，0～50 μm 粉體顆粒體積占比達(dá)到極小值的最優(yōu)化工藝參數(shù)為：噴槍附聚角度11.34°，奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)55.26%，噴嘴孔徑1.86 mm。根據(jù)兩響應(yīng)值下得到的最優(yōu)化附聚造粒工藝參數(shù)，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際可操作性，確定嬰兒配方奶粉附聚造粒工藝條件為：噴槍附聚角度11.4°，奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)55%，噴嘴孔徑1.85 mm，進(jìn)風(fēng)溫度180 ℃，該條件下嬰兒配方奶粉的分散度理論預(yù)測(cè)值為85.51%，0～50 μm 粉體顆粒體積占比理論預(yù)測(cè)值為2.77%。

2.2.4 最優(yōu)化附聚造粒工藝驗(yàn)證 按照響應(yīng)面法確定的最優(yōu)化附聚造粒工藝條件生產(chǎn)嬰兒配方奶粉3 個(gè)批次，對(duì)每個(gè)批次產(chǎn)品的速溶性和粉體粒度分布進(jìn)行檢測(cè)，并與理論預(yù)測(cè)值比較，結(jié)果見(jiàn)表5。由表可知，最優(yōu)化附聚造粒工藝條件下嬰兒配方奶粉的分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比平均值分別為86.16%和2.82%，與理論預(yù)測(cè)值的相對(duì)偏差僅為0.76%和1.68%，表明采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化得到的嬰兒配方奶粉噴霧干燥塔內(nèi)附聚造粒工藝條件準(zhǔn)確可靠，有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

表5 最優(yōu)化附聚造粒工藝條件下嬰兒配方奶粉分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比實(shí)測(cè)值與理論預(yù)測(cè)值的比較Table 5 Comparison of the measured value and predicted value of the dispersibility and 0～50 μm particles volume percentage of infant formula under the optimum agglomeration process conditions

3 討論

目前應(yīng)用于速溶奶粉產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的附聚造粒工藝主要有噴霧干燥塔內(nèi)附聚造粒和振動(dòng)流化床再潤(rùn)濕干燥附聚造粒兩種，其中噴霧干燥塔內(nèi)附聚造粒是實(shí)現(xiàn)奶液經(jīng)霧化乳滴一次干燥附聚和細(xì)粉回噴二次干燥附聚并最終形成大顆粒奶粉附聚體的過(guò)程，振動(dòng)流化床再潤(rùn)濕干燥附聚造粒是實(shí)現(xiàn)附聚奶粉進(jìn)一步粘連并形成更大型附聚體的過(guò)程[13-14]。對(duì)于脫脂奶粉、全脂奶粉以及成人配方奶粉而言，為了實(shí)現(xiàn)粉體附聚效果最大化，多數(shù)情況下采用兩種附聚造粒工藝聯(lián)合使用的方式，以使產(chǎn)品的速溶性達(dá)到最佳[3，15]。嬰兒配方奶粉因富含多種熱敏性的營(yíng)養(yǎng)功能活性物質(zhì)，原則上應(yīng)盡量減少熱處理過(guò)程，振動(dòng)流化床再潤(rùn)濕干燥附聚造粒工藝盡管能通過(guò)進(jìn)一步增大粉體粒度而改善奶粉的速溶性，但因其額外增加了一道熱處理工序，可能會(huì)對(duì)嬰兒配方奶粉的營(yíng)養(yǎng)功能性產(chǎn)生不利影響[11]。鑒于此，本研究擬單純通過(guò)對(duì)噴霧干燥塔內(nèi)附聚造粒工藝的優(yōu)化研究，以獲得理想速溶性嬰兒配方奶粉。

國(guó)內(nèi)外研究表明，奶粉在噴霧干燥過(guò)程中，影響粉體附聚造粒效果的工藝參數(shù)有奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、噴嘴孔徑、霧化壓力、噴槍附聚角度、細(xì)粉回噴比例、細(xì)粉出粉口高度、干燥塔進(jìn)出風(fēng)溫度、進(jìn)出風(fēng)風(fēng)速等[13，16]。奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、噴嘴孔徑和霧化壓力與初始霧化乳滴大小、恒速干燥時(shí)間長(zhǎng)短以及初級(jí)顆粒粉體直徑直接相關(guān)[13，17]；噴槍附聚角度、細(xì)粉回噴比例和細(xì)粉出粉口高度與初級(jí)顆粒間以及初級(jí)顆粒和回噴細(xì)粉間實(shí)現(xiàn)相互碰撞、粘結(jié)并形成附聚體的效果直接相關(guān)[18-19]；而干燥塔進(jìn)出風(fēng)溫度和風(fēng)速與霧化乳滴的干燥速率和運(yùn)動(dòng)軌跡直接相關(guān)[11，13]。本研究基于上述工藝參數(shù)對(duì)粉體附聚效果的潛在影響大小，并結(jié)合利樂(lè)噴霧干燥高寬塔（嬰兒配方奶粉專用）對(duì)相關(guān)附聚造粒工藝參數(shù)的實(shí)際可調(diào)性，在細(xì)粉回噴比例設(shè)為100%的情況下，采用單因素試驗(yàn)＋響應(yīng)面分析法研究了進(jìn)風(fēng)溫度、噴槍附聚角度、奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)和噴嘴孔徑及其交互作用對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布的影響，并在此基礎(chǔ)上建立了響應(yīng)值分別為嬰兒配方奶粉分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比的響應(yīng)面回歸模型，確定了最優(yōu)化附聚造粒工藝參數(shù)組合，為單純通過(guò)噴霧干燥塔內(nèi)附聚造粒生產(chǎn)理想速溶性嬰兒配方奶粉提供了重要參考依據(jù)。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)嬰兒配方奶粉噴霧干燥塔內(nèi)附聚造粒工藝優(yōu)化研究，得出：1）進(jìn)風(fēng)溫度、噴槍附聚角度、奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)和噴嘴孔徑對(duì)嬰兒配方奶粉速溶性和粉體粒度分布均有影響，其影響大小為：噴槍附聚角度>噴嘴孔徑>奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)>進(jìn)風(fēng)溫度；2）采用響應(yīng)面分析法建立的以噴槍附聚角度、奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)和噴嘴孔徑為考察因素，嬰兒配方奶粉分散度和0～50 μm 粉體顆粒體積占比為響應(yīng)值的二次項(xiàng)回歸模型能很好的對(duì)響應(yīng)值進(jìn)行預(yù)測(cè)，優(yōu)化得到的附聚造粒工藝條件準(zhǔn)確可靠，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值；3） 嬰兒配方奶粉最優(yōu)化附聚造粒工藝條件為：噴槍附聚角度11.4°，奶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)55%，噴嘴孔徑1.85 mm，進(jìn)風(fēng)溫度180 ℃，該條件下產(chǎn)品在40 ℃水溫下150 r/min 機(jī)械攪拌10 s 的分散度為86.16%，0～50 μm 粉體顆粒體積占比為2.82%，達(dá)到了理想速溶性要求。