李園園，楊文超，葉丹榕，李 楊

(1.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350000；2.漳州科技職業(yè)學(xué)院，福建 漳州 363202)

蜂蜜是一種黏稠狀的透明或半透明的膠狀液體，是公認(rèn)的滋補佳品之一[1]，營養(yǎng)物質(zhì)豐富，不僅含有人類所必需的糖類、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)元素，還含有很多活性成分，可提高人體的免疫力，有抗疲勞、抗衰老的功效[2-4]。但蜂蜜常溫下易吸潮結(jié)塊，不利于加工，而且黏性很大，在使用過程中很容易黏附在器壁上，造成對金屬器壁的腐蝕，給蜂蜜的包裝、運輸、貯藏和使用帶來了諸多不便。若將蜂蜜固化制成粉末，這樣既可以解決以上問題，也有助于提高產(chǎn)品的質(zhì)量，延長貨架期。

目前，蜂蜜粉的固化加工方法主要有噴霧干燥、真空微波干燥、真空冷凍干燥、滾筒干燥等[5]。噴霧干燥是目前應(yīng)用較廣的干燥方法之一，噴霧干燥法加工固體蜂蜜工藝是先將蜂蜜和輔助劑充分混合，加熱均質(zhì)后通過噴霧干燥機分散成細(xì)小的霧滴進(jìn)行干燥。這種方法干燥速度快、工藝參數(shù)方便調(diào)節(jié)、操作簡單、產(chǎn)品質(zhì)量容易控制。用這種方法制得的蜂蜜粉，粉末保質(zhì)期較長，營養(yǎng)物質(zhì)保存率比較高，溶解性好，蜂蜜的風(fēng)味不變[6-7]。

本文以液態(tài)蜂蜜為原料，采用單因素試驗和正交實驗，以蜂蜜粉的得率為考察指標(biāo)研究了固形物含量、芯壁比、進(jìn)料速度、進(jìn)風(fēng)溫度四個工藝參數(shù)對蜂蜜粉噴霧干燥的影響。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

龍眼蜜，原蜜，福建省神蜂科技開發(fā)有限公司；麥芽糊精，食品級，山東愛采生物科技有限公司；β-環(huán)狀糊精，食品級，河北百優(yōu)生物科技有限公司；明膠，食品級，江蘇奧福生物科技有限公司；可溶性淀粉，AR，漳州市至誠淀粉有限公司。

1.2 儀器設(shè)備

SY6000實驗室小型高速噴霧干燥儀，上海世遠(yuǎn)設(shè)備工程有限公司；JYZ-350A料理機，九陽股份有限公司；FX101-2電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海和晟儀器科技有限公司；UV-1800PC-DS2紫外可見分光光度計，上海美譜達(dá)儀器有限公司；HZK-FA210電子天平，福州華志科學(xué)儀器有限公司；HH-6恒溫水浴鍋，常州市金壇友聯(lián)儀器研究所；AH-BASIC高壓均質(zhì)機，上海歐河機械設(shè)備有限公司。

1.3 單因素實驗方法

在查閱文獻(xiàn)和預(yù)試驗的基礎(chǔ)上，得出單因素的水平范圍，以蜂蜜粉的得率為指標(biāo)，選取進(jìn)料固形物含量、芯壁比、進(jìn)料速度、進(jìn)風(fēng)溫度四因素的適當(dāng)水平做單因素實驗。

1.3.1 固形物含量對噴霧干燥的影響

分別以調(diào)配蜂蜜原料固形物含量（料液中固形物的百分含量）為15%、20%、25%、30%、35%、40%五個水平進(jìn)行實驗，研究對其蜂蜜粉得率的影響，實驗重復(fù)3次。

1.3.2 芯壁比對噴霧干燥的影響

蜂蜜粉有很強的吸潮性，為了防止蜂蜜粉在噴霧干燥中結(jié)塊現(xiàn)象，一般會添加由麥芽糊精+β-環(huán)狀糊精+明膠+可溶性淀粉組成的助干劑來輔助干燥。查閱文獻(xiàn)[8]，以麥芽糊精+β-環(huán)狀糊精+明膠+可溶性淀粉（15∶3∶1∶5）為壁材包填蜂蜜得到的蜂蜜粉的得率最高，故在實驗過程中常以麥芽糊精、β-環(huán)狀糊精、明膠、可溶性淀粉為壁材，蜂蜜原液為芯，來進(jìn)行研究。以芯壁質(zhì)量比為0.4∶1、0.6∶1、0.8∶1、1∶1、1.2∶1五個水平進(jìn)行實驗，研究對蜂蜜粉得率的影響，實驗重復(fù)3次。

1.3.3 進(jìn)料速度對噴霧干燥的影響

分別以進(jìn)料速度為35mL/min、40mL/min、45mL/min、50mL/min、55mL/min5個水平進(jìn)行實驗，研究對其蜂蜜粉得率的影響，實驗重復(fù)3次。

1.3.4 進(jìn)風(fēng)溫度對噴霧干燥的影響

分別以進(jìn)風(fēng)溫度為170℃、180℃、190℃、200℃、210℃5個水平進(jìn)行實驗，研究對蜂蜜粉得率的影響，實驗重復(fù)3次。

1.4 蜂蜜粉得率的計算方法

1.5 正交實驗設(shè)計

在單因素實驗基礎(chǔ)上，選用進(jìn)料固形物含量、芯壁比、進(jìn)料速度、進(jìn)風(fēng)溫度四個噴霧干燥工藝參數(shù)，以固體蜂蜜粉的得率為指標(biāo)，采用四因素三水平正交實驗優(yōu)化固體蜂蜜粉的噴霧干燥參數(shù)，見表1。

表1 正交實驗因素水平Table 1 The factors and levels of orthogonal experiment

1.6 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel2007、SPSS25.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Origin8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 固形物含量對蜂蜜粉得率的影響

由圖1所示，蜂蜜粉的得率隨著進(jìn)料固形物含量的增加出現(xiàn)先增加后降低的趨勢，入料固形物含量低于20%時，由于原料中水分含量大，干燥困難，得率較低。而入料固形物含量高于40%時，由于入料原料黏度過大，在干燥過程中很容易發(fā)生黏壁，造成蜂蜜粉得率較低。入料固形物含料在30%、35%時噴霧干燥效果好，蜂蜜粉得率較高。

圖1 固形物含量對蜂蜜粉得率的影響Figure 1 Effect of solid content on yield of honey powder

2.2 芯壁比對蜂蜜粉得率的影響

由圖2所示，蜂蜜粉得率隨著芯壁比的增加出現(xiàn)先增加后降低的趨勢。當(dāng)芯壁壁低于0.6∶1時，由于蜂蜜的入料較少，蜂蜜粉得率也較少。當(dāng)芯壁比大于1∶1時，由于壁材缺少，包填不到位，造成蜂蜜粉得率也較少。當(dāng)芯壁比為0.8∶1時蜂蜜粉得率最高。

圖2 芯壁比對蜂蜜粉得率的影響Figure 2 Effect of core wall on honey powder yield

2.3 進(jìn)料速度對蜂蜜粉得率的影響

由圖3所示，隨著進(jìn)料速度的增加，蜂蜜粉的得率出現(xiàn)先增加后降低的趨勢。進(jìn)料速度過低時，由于單位時間內(nèi)進(jìn)料量太少，使得噴霧在干燥過程中，噴出的霧滴過輕，很容易發(fā)生黏壁而使蜂蜜粉的得率較低。當(dāng)進(jìn)料速度過高時，由于單位時間內(nèi)進(jìn)料量太大，很容易造成霧滴干燥不充分而發(fā)生黏壁，使得蜂蜜粉的得率較低。進(jìn)料速度在35m L/min、40m L/min、45m L/min時，蜂蜜粉的得率較好。

圖3 進(jìn)料速度對蜂蜜粉得率的影響Figure 3 Effect of feeding speed on honey powder yield

2.4 進(jìn)風(fēng)溫度對蜂蜜粉得率的影響

由圖4所示，蜂蜜粉的得率隨著進(jìn)風(fēng)溫度的增加出現(xiàn)先增加后降低的趨勢。在一定范圍內(nèi)，進(jìn)風(fēng)溫度的增加，可使霧滴迅速干燥，蜂蜜粉的得率增加。但當(dāng)溫度過高時，粉粒表面的水分蒸發(fā)速率小于粉粒水分內(nèi)部擴(kuò)散速率時，會出現(xiàn)表面的回潮，造成嚴(yán)重的黏壁現(xiàn)象，蜂蜜粉的得率下降。進(jìn)風(fēng)溫度在190℃左右時蜂蜜粉得率較高。

圖4 進(jìn)風(fēng)溫度對蜂蜜粉得率的影響Figure 4 Effect of in let air temperature on honey powder yield

2.5 正交實驗最佳條件確定

選用進(jìn)料固形物含量、芯壁比、進(jìn)料速度、進(jìn)風(fēng)溫度四個噴霧干燥工藝參數(shù)，以固體蜂蜜粉得率為指標(biāo)，按照正交表進(jìn)行工藝優(yōu)選結(jié)果如下。

由表2正交實驗結(jié)果可知，影響噴霧干燥蜂蜜粉得率因素次序為：A物料固形物含量＞B芯壁比＞D進(jìn)風(fēng)溫度＞C進(jìn)料速度，即固形物含量對得率的影響最大，進(jìn)料速度影響最小。從K值大小可知，蜂蜜粉得率條件的最佳組合為A2B2C2D2。即當(dāng)固形物含量為35%、芯壁比為0.8∶1、進(jìn)料速度為40mL/min、進(jìn)風(fēng)溫度在190℃時蜂蜜粉得率最高。

表2 正交實驗結(jié)果Table 2 results of orthogonal experimental

在此工藝條件下，進(jìn)行噴霧干燥得到的蜂蜜粉得率為64.28%，與正交實驗結(jié)果一致。

3 結(jié)論

本文主要對蜂蜜噴霧干燥工藝條件參數(shù)進(jìn)行了研究，以麥芽糊精、β-環(huán)狀糊精、明膠、可溶性淀粉為助干劑，選取物料固形物含量、芯壁比、進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)料速度四個因素進(jìn)行了研究，得到的最佳工藝條件為：固形物含量為35%、芯壁比為0.8∶1、進(jìn)料速度為40mL/min、進(jìn)風(fēng)溫度為190℃，出風(fēng)溫度為65℃時蜂蜜粉得率最大為64.28%。

入料濃度（入料固形物的含量）越低，水分含量越高這樣很容易導(dǎo)致干燥不徹底，蜂蜜粉的得率太少，入料濃度（入料固形物的含量）越高，越有利于形成較大的干顆粒，減少黏壁現(xiàn)象的發(fā)生，但太高也不利于液體的輸送。助干劑的比例越高，蜂蜜的干燥效果越好，黏壁現(xiàn)象越少，但因添加了大量的麥芽糊精和β-環(huán)糊精也會掩蓋蜂蜜原有的風(fēng)味，相反助干劑的比例太低也不利于蜂蜜的干燥，造成得率太低。據(jù)相關(guān)研究結(jié)果，蜂蜜與助干劑的比例（芯壁比）為0.8∶1～1.2∶1之間干燥效果良好[8]，蜂蜜粉的得率較高，本實驗結(jié)果與其一致。進(jìn)風(fēng)溫度越高，噴霧干燥過程中干燥越徹底，黏壁現(xiàn)象越少。據(jù)相關(guān)研究結(jié)果，進(jìn)風(fēng)溫度為180～195℃時，蜂蜜粉的得率較高[8-11]，超過200℃時蜂蜜粉有明顯的焦糊味，本實驗結(jié)果為190℃，與其一致。進(jìn)料速度也是影響蜂蜜噴霧干燥得率的重要因素，在一定進(jìn)料速度范圍內(nèi)，料液可以得到充分的干燥，且黏壁現(xiàn)象較弱，若進(jìn)料速度太大，有可能會導(dǎo)致料液來不及干燥而造成明顯的黏壁現(xiàn)象，進(jìn)料速度過小，也會造成噴出的霧滴過輕，在噴頭附近因壓力作用而造成蜂蜜粉大量黏附。據(jù)相關(guān)研究結(jié)果，進(jìn)料速度為20～40mL/min時蜂蜜粉的得率較高[8-11]，本實驗結(jié)果為40mL/min與其一致。