固体饮料加工方法及性质研究

一、固体饮料加工方法

        冷冻干燥、流化床造粒、喷雾干燥是目前固体饮料生产中3种主要的加工方法。冷冻干燥是一种先进的干燥工艺，可较好地保留物料的营养及风味成分，但投资高，应用受到限制；流化床造粒适合于低果汁或不含果汁物料的干燥；喷雾干燥技术适合于干燥高果汁含量的液态物料，由于物料受热温度低、时间短，能较好地保留物料的营养及风味成分。固体饮料的其它加工方法还有喷雾冷冻干燥、真空干燥等方式。

        1、冻干法

        冻干法是将物料中的水冻结成固体的冰，在真空条件下，使水直接升华变成水蒸汽逸出，从而把水从物料中脱除。其特点是营养物质及挥发性成分保存完好，但加工成本极高，因而用冻干法生产固体饮料还很少，只有少部分附加值较高的产品如速溶茶粉、咖啡粉中应用。

        2、流化床造粒

        造粒技术有湿法造粒、干法造粒、快速搅拌制粒技术以及流化床造粒等4种。流化床造粒又称沸腾造粒，是将常规湿法制粒的混合、制粒、干燥等3个步骤在密闭容器内一次完成的新型制粒技术，可大大减少辅料量，制出的颗粒大小均匀，效果好。1959年，美国威斯康星州的Wurster博士首先提出流化床制粒技术，随后该技术迅速发展，并广泛用于制药、食品及化工业。我国于20世纪80年代相继从国外引进流化床制粒设备，近年来流化床在我国已得到普遍应用。

        流化床造粒中颗粒的成长一般有3种机理——附聚、涂层和累积造粒。流化床造粒过程中往往是这3种作用共同使颗粒生长。食品工业造粒的目的，主要解决速溶性，并使外观优良，改善流动性，便于包装，从而提高商品价值。目前国内生产的速溶果蔬固体饮料，一般采用调配、造粒、干燥的方法，利用摇摆式颗粒机进行造粒，但直接利用摇摆式颗粒机加工固体饮料的主要缺点是其辅料含量高。

        3、喷雾干燥

        喷雾干燥是利用雾化器将料液分散为细小的雾滴，并在热干燥介质中迅速蒸发溶剂形成干粉的过程，料液的形式可以是溶液、悬浮液、乳浊液等泵可以输送的液体形式，干燥的产品可以是粉状、颗粒状或经团聚的颗粒。喷雾干燥固体饮料的生产范围很广，除广泛用于生产的奶粉、速溶豆粉和番茄粉以外，还有荔枝粉、藕粉、香蕉粉、草莓粉等也有报道。

        经喷雾干燥加工的粉体营养损失小、色泽好，除可以直接冲调外，还可作为配料。但喷雾干燥后的粉体，一般粒度较小、冲调性差，需要造粒后才可以直接冲调。速溶奶粉是最典型的一种通过喷雾干燥后附聚造粒成冷热水迅速溶解的固体饮料，其研究也是最热门的。

二、固体饮料速溶性研究进展

        1、固体饮料速溶性的定义

        固体饮料冲调过程中要求具有良好的色泽、风味与稳定性，此外其溶解过程快慢也直接决定其品质好坏。广义的速溶性包括2种意思，种是能迅速完全溶解于水的固体饮料，如速溶茶、橘子晶、果珍等，能全部溶于水；另一种是指迅速分散后形成均匀分散的悬浮液，如豆奶粉、奶粉等，不单纯是溶质分子均匀分布于溶剂之中，实质是水溶性蛋白、非水溶性蛋白、糖、脂肪等在水中产生复杂的生物物理与生物化学变化，形成既有溶液、又有上述物质络合物或缔合物的悬浊液、乳浊液的反应体系。

        2、固体饮料的冲调过程

        粉体的冲调过程分为4个步骤：湿润、下沉、分散，溶解速溶性好的粉体在毛细管作用力下渗入水中，几秒钟就可以完成溶解的过程，但如果物料表面有疏水基团，粉体很难湿润，一般使用粘结剂如麦芽糊精，和表面活性剂如卵磷脂造粒(如奶粉)来改善速溶性。

        3、固体饮料冲调性的理论研究

        固体饮料溶解过程实质就是一个传质过程，水由水相主体传递到颗粒表面，进而扩散进入颗粒内部，从颗粒的内外表面处溶解颗粒，被溶解的颗粒进入水相并从颗粒内部扩散至颗粒外表面，再从颗粒的外表面通过扩散或对流传递到水相主体，直至颗粒完全溶解。根据分子传质理论，影响传质速率的因素包括颗粒的内外表面积、颗粒直径、液膜厚度以及颗粒内部至颗粒表面的浓度差、颗粒表面至液膜外水相主体中含有的溶解颗粒浓度之差、扩散系数等。增大颗粒的内外比表面积，减少小颗粒直径及液膜厚度，提高扩散或对流传质系数等均有利于颗粒的溶解。一般来讲，粒度越小，则颗粒比表面积越大，溶解速度越快；但粒度小，颗粒之间的空隙也小，颗粒表面溶解时它们粘着在一起，阻止水向粉体内部伸展，而且粒径小，容重轻，浮在液面上，相对减少了湿润面积，溶解速度反而不快。

三、固体饮料粉体性质研究进展

        粉体的性质包括粉体粒子的流动性和凝聚性、粒度与粒度分布、粒子形状、表观密度、表面性质、静电荷、水分含量等，它直接影响粉的贮藏，包装和加工，其中粉的流动特性在加工、包装中，例如从储料罐和粮仓间的流动、运输、混合以及压缩和包装中起很大的作用，所以测定粉体的流动性对粉体工程具有重要的意义。工业化加工粉体要求得到可靠一致的流动性，使储料仓和进料仓既不溢出也不产生灰尘。

        粉体颗粒之间存在着流动时的摩擦力、静摩擦力、粘附力和黏聚力等，其中附着力有分子间引力导致的颗粒间引力，也称范德华力；颗粒所带异性静电荷引起的引力；附着水分的毛细管力；颗粒表面不平滑引起的机械咬合力，有时这几种力同时存在。表示和测量粉体间这些流动或静止的力学特性，用摩擦角来表示。Jenike在1964年率先使用剪切室的方法测量粉体的流动特性，后来有环形剪切室法，可以测出粉体本身的内摩擦力。目前测量奶粉流动性进的仪器是日本的Hosokawa内聚力检测仪、粒子形状、表面组分、粒子大小、含水率对粉的流动性和结块性影响也很大，含水率越高，粉体之间的液桥增加，黏附力越强，流动性越差，其中粒子大小对粉的流动性影响。

四、果蔬复合固体饮料的研究进展

        目前关于果蔬复合粉的研究较少，仍以单粉研究为主，生产中为了弥补某一种果蔬在营养、色泽或风味上的缺陷，往往将几种果蔬混合在一起加工，果蔬固体饮料的加工也不例外。目前果蔬复合粉加工研究以工艺为主，理论研究薄弱。