固體飲料加工方法及其性質研究

固體飲料分蛋白型固體飲料和普通型固體飲料，具有便于攜帶、易于保存、飲用方便和營養豐富等特點。近年來，固體飲料銷售量逐年增加，2015年國内飲料總産量已近1800萬噸。目前國内規模以上固體飲料生産企業的數量已經達到120家以上，并且形成了一批國内外知名品牌如香飄飄奶茶、立頓奶茶、雀巢、卡夫等。但目前我國大多數固體飲料企業還是中小型企業，存在設備陳舊、管理落後、科技含量低等問題。本文将對固體飲料的加工方法、物性方面如沖調性、流動性等方面的研究現狀進行綜述。

1、固體飲料加工方法

冷凍幹燥、流化床造粒、噴霧幹燥是目前固體飲料生産中3種主要的加工方法。冷凍幹燥是一種先進的幹燥工藝，可較好地保留物料的營養及風味成分，但投資高，應用受到限制；流化床造粒适合于低果汁或不含果汁物料的幹燥；噴霧幹燥技術适合于幹燥高果汁含量的液态物料，由于物料受熱溫度低、時間短，能較好地保留物料的營養及風味成分。固體飲料的其它加工方法還有噴霧冷凍幹燥、真空幹燥等方式。

1）凍幹法

凍幹法是将物料中的水凍結成固體的冰，在真空條件下，使水直接升華變成水蒸汽逸出，從而把水從物料中脫除。其特點是營養物質及揮發性成分保存完好，但加工成本極高，因而用凍幹法生産固體飲料還很少，隻有少部分附加值較高的産品如速溶茶粉、咖啡粉中應用。

2）流化床造粒

造粒技術有濕法造粒、幹法造粒、快速攪拌制粒技術以及流化床造粒等4種。流化床造粒又稱沸騰造粒，是将常規濕法制粒的混合、制粒、幹燥等3個步驟在密閉容器内一次完成的新型制粒技術，可大大減少輔料量，制出的顆粒大小均勻，效果好。1959年，美國威斯康星州的Wurster博士首先提出流化床制粒技術，随後該技術迅速發展，并廣泛用于制藥、食品及化工業。我國于20世紀80年代相繼從國外引進流化床制粒設備，近年來流化床在我國已得到普遍應用。

流化床造粒中顆粒的成長一般有3種機理—附聚、塗層和累積造粒。流化床造粒過程中往往是這3種作用共同使顆粒生長。食品工業造粒的目的，主要解決速溶性，并使外觀優良，改善流動性，便于包裝，從而提高商品價值。目前國内生産的速溶果蔬固體飲料，一般采用調配、造粒、幹燥的方法，利用搖擺式顆粒機進行造粒，但直接利用搖擺式顆粒機加工固體飲料的主要缺點是輔料含量高。

3）噴霧幹燥

噴霧幹燥是利用霧化器将料液分散為細小的霧滴，并在熱幹燥介質中迅速蒸發溶劑形成幹粉的過程，料液的形式可以是溶液、懸浮液、乳濁液等泵可以輸送的液體形式，幹燥的産品可以是粉狀、顆粒狀或經團聚的顆粒。噴霧幹燥固體飲料的生産範圍很廣，除廣泛用于生産的奶粉、速溶豆粉和番茄粉以外，還有荔枝粉、藕粉、香蕉粉、草莓粉等也有報道。經噴霧幹燥加工的粉體營養損失小、色澤好，除可以直接沖調外，還可作為配料。但噴霧幹燥後的粉體，一般粒度較小、沖調性差，需要造粒後才可以直接沖調。速溶奶粉是典型的一種通過噴霧幹燥後附聚造粒成冷熱水迅速溶解的固體飲料，其研究也是熱門的。

2、固體飲料速溶性研究進展

1）固體飲料速溶性的定義

固體飲料沖調過程中要求具有良好的色澤、風味與穩定性，此外其溶解過程快慢也直接決定其品質好壞。廣義的速溶性包括2種意思，首種是能迅速完全溶解于水的固體飲料，如速溶茶、橘子晶、果珍等，能全部溶于水；另一種是指迅速分散後形成均勻分散的懸浮液，如豆奶粉、奶粉等，不單純是溶質分子均勻分布于溶劑之中，實質是水溶性蛋白、非水溶性蛋白、糖、脂肪等在水中産生複雜的生物物理與生物化學變化，形成既有溶液、又有上述物質絡合物或締合物的懸濁液、乳濁液的反應體系。

2）固體飲料的沖調過程

粉體的沖調過程分為4個步驟：濕潤、下沉、分散，溶解。速溶性好的粉體在毛細管作用力下滲入水中，幾秒鐘就可以完成溶解的過程，但如果物料表面有疏水基團，粉體很難濕潤，一般使用粘結劑如麥芽糊精，和表面活性劑如卵磷脂造粒(如奶粉)來改善速溶性。

3）固體飲料沖調性的理論研究

固體飲料溶解過程實質就是一個傳質過程，水由水相主體傳遞到顆粒表面，進而擴散進入顆粒内部，從顆粒的内外表面處溶解顆粒，被溶解的顆粒進入水相并從顆粒内部擴散至顆粒外表面，再從顆粒的外表面通過擴散或對流傳遞到水相主體，直至顆粒完全溶解。根據分子傳質理論，影響傳質速率的因素包括顆粒的内外表面積、顆粒直徑、液膜厚度以及顆粒内部至顆粒表面的濃度差、顆粒表面至液膜外水相主體中含有的溶解顆粒濃度之差、擴散系數等。增大顆粒的内外比表面積，減少小顆粒直徑及液膜厚度，提高擴散或對流傳質系數等均有利于顆粒的溶解。一般來講，粒度越小，則顆粒比表面積越大，溶解速度越快；但粒度小，顆粒之間的空隙也小，顆粒表面溶解時它們粘着在一起，阻止水向粉體内部伸展，而且粒徑小，容重輕，浮在液面上，相對減少了濕潤面積，溶解速度反而不快。

3、固體飲料粉體性質研究進展

粉體的性質包括粉體粒子的流動性和凝聚性、粒度與粒度分布、粒子形狀、表觀密度、表面性質、靜電荷、水分含量等，它直接影響粉的貯藏，包裝和加工，其中粉的流動特性在加工、包裝中，例如從儲料罐和糧倉間的流動、運輸、混合以及壓縮和包裝中起很大的作用，所以測定粉體的流動性對粉體工程具有重要的意義。工業化加工粉體要求得到可靠一緻的流動性，使儲料倉和進料倉既不溢出也不産生灰塵。

粉體顆粒之間存在着流動時的摩擦力、靜摩擦力、粘附力和黏聚力等，其中附着力有分子間引力導緻的顆粒間引力，也稱範德華力；顆粒所帶異性靜電荷引起的引力；附着水分的毛細管力；顆粒表面不平滑引起的機械咬合力，有時這幾種力同時存在。粒子形狀、表面組分、粒子大小、含水率等對粉的流動性和結塊性影響也很大，含水率越高，粉體之間的液橋增加，黏附力越強，流動性越差，其中粒子大小對粉的流動性影響大。

4、果蔬複合固體飲料的研究進展

目前關于果蔬複合粉的研究較少，仍以單粉研究為主，生産中為了彌補某一種果蔬在營養、色澤或風味上的缺陷，往往将幾種果蔬混合在一起加工，果蔬固體飲料的加工也不例外。目前果蔬複合粉加工研究以工藝為主，理論研究薄弱，此方面的研究還有待加強。