濕法工藝對(duì)配方奶粉中營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失量的影響研究

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)。

1 試驗(yàn)材料、方法及儀器

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 結(jié)果與分析

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 結(jié)論

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。