乳清蛋白粉是运动营养食品、特殊医学用途配方食品和婴幼儿配方食品领域的核心原料,主要用于增肌蛋白粉冲调粉、术后营养配方粉、婴幼儿配方乳粉蛋白强化等产品。近年来随着全民健身热潮和特殊营养需求的增长,高溶解性、高活性乳清蛋白的市场需求持续上涨,行业对干燥工艺的稳定性要求越来越高。
乳清蛋白本身热敏性极强,温度过高会导致蛋白变性失活,还容易粘壁造成收率降低,另外原料本身含糖,干燥过程中容易发黏结块,流动性差不好后续分装。传统烘箱干燥出来的乳清蛋白溶解性差、活性保留低,根本达不到市场对速溶高活性产品的要求,必须用喷雾干燥工艺才能得到合格产品,我们整理了三个不同需求的实际应用案例,给大家做参考。
案例1:实验室小试开发速溶分离乳清蛋白粉
某功能性食品企业要开发一款针对健身人群的速溶分离乳清蛋白粉,前期小试阶段需要优化工艺参数,选择那艾实验室小型喷雾干燥机(NAI-LSD)来做实验,原料是经过超滤提纯的分离乳清蛋白溶液,固含量调整到18%,不需要额外添加壁材。溶剂用的是纯化水,采用标配二流体雾化方式,一开始我们把进风温度设到160℃,出风大概80℃,结果出来的粉粘壁特别严重,而且测出来蛋白活性保留率只有78%,明显是温度太高导致蛋白变性粘壁了。后来调整参数,把进风温度降到140℃,雾化压力调到0.15MPa,抽风频率开到50Hz,最终出风温度稳定在62℃,出来的粉末颜色乳白,流动性很好,基本不粘壁,收集起来测了数据:蛋白活性保留率93.2%,出粉收率达到86.7%,速溶性测试,室温下30秒就能完全溶解没有结块,完全满足小试开发的要求,后续直接把这个参数放大用到了中试生产。
案例2:益生菌复合乳清蛋白微胶囊中试生产
某营养补充剂企业要做一款益生菌复合乳清蛋白微胶囊产品,用来做肠胃调理冲调粉的核心原料,要求干燥过程中保留益生菌活性,同时通过微胶囊包埋隔绝氧气和胃酸,延长产品保质期。物料是乳清蛋白搭配低聚异麦芽糖做复合壁材,芯材是植物乳杆菌菌粉,固含量调整到20%,其中乳清蛋白占固形物的65%,低聚异麦芽糖占25%,芯材菌粉占10%,溶剂用纯化水,因为中试产量每小时需要处理5升料液,选择那艾离心式喷雾干燥机(NAI-CSD5)来做。考虑到益生菌和乳清都是热敏性物料,一开始我们担心低温出不了干料,试过进风150℃出风70℃,结果益生菌存活率只有42%,包埋率也只有81%,达不到要求。后来调整参数,把进风温度降到130℃,离心转速调到15000rpm,进料速度调整为80mL/min,出风稳定在58℃,最终得到的微胶囊粉末流动性好,颗粒均匀,检测下来包埋率达到91.5%,益生菌存活率87.2%,乳清蛋白活性保留率90.1%,收率82.3%,完全符合企业的生产要求,现在已经稳定批量生产了。
案例3:水解乳清蛋白肽喷雾干燥生产
某特殊医学用途配方食品企业需要制备水解乳清蛋白肽,用于术后营养配方粉,原料是经过酶解的乳清蛋白肽溶液,要求保留肽的活性,同时得到的粉末吸湿性低、不容易结块。因为乳清肽小分子吸湿性特别强,普通喷雾干燥出来放半天就吸潮结块,而且酶解后的料液有少量低分子糖,更容易发黏,我们选择那艾真空低温喷雾干燥机(NAI-VSD)来做,把固含量调整到22%,不需要添加壁材,溶剂是水,采用二流体雾化方式,真空度控制在-0.07MPa,进风温度设置为100℃,出风温度稳定在45℃,雾化压力0.2MPa,进料速度60mL/min。一开始试生产的时候,因为进料速度太快,出风温度上不去,出来的粉含水量偏高,放一天就吸潮,后来把进料速度降到45mL/min,出风稳定在48℃,出来的粉末含水量控制在3.2%,最终检测得到,肽活性保留率94.8%,收率达到88.1%,粉末松散不结块,常温密封储存3个月,流动性还是很好,完全满足特医食品对原料的要求。
这三个乳清蛋白粉的那艾喷雾干燥案例,都是实际生产开发中走通的工艺,针对不同的产品需求匹配对应型号的设备,核心就是控制好进风出风温度,根据热敏性调整参数,乳清蛋白这类热敏性物料不要盲目追求高进风温快速干燥,适当降低进风温度、控制稳定出风温度,才能保证活性,同时减少粘壁提高收率,实验室小试用小型设备开发参数,中试生产对应放大就可以直接用,只要参数匹配,就能稳定产出合格的乳清蛋白粉产品。