综述：泡沫垫干燥技术在牛奶及乳制品中的应用：一种创新性保存技术

这篇综述系统阐述了泡沫垫干燥（Foam-mat drying）技术在乳制品保存中的创新应用，通过低温处理有效保留蛋白质、维生素B2等热敏性成分，同时提升能源效率。文章对比了喷雾干燥（Spray drying）、冷冻干燥（Freeze-drying）等传统方法的局限性，重点分析了泡沫稳定性、操作复杂性等挑战，为乳制品工业提供了可持续解决方案。

　　

摘要

随着即食乳制品需求增长，泡沫垫干燥技术因其独特的低温处理优势成为研究热点。该技术通过添加蛋白质（如乳清蛋白）、表面活性剂（如吐温-80）形成稳定泡沫结构，在50–70°C下干燥，可保留维生素B₂、钙等营养素，同时将水活性（a_w）降至0.2以下抑制微生物生长。相比喷雾干燥导致的蛋白质变性，泡沫垫干燥使乳粉得率提升至19.4%，溶解度提高30%。

1. 引言

牛奶含87%水分和3.5%酪蛋白，是微生物滋生的温床。传统巴氏灭菌（Pasteurization）虽能杀灭大肠杆菌（Escherichia coli），但高温会破坏共轭亚油酸（CLA）等抗癌成分。泡沫垫干燥通过阿拉伯胶（Arabic gum）等发泡剂构建多孔结构，使干燥时间缩短60%，能耗降低80%。

2. 技术原理

核心步骤包括：

1. 发泡阶段：添加5%乳清蛋白浓缩物（WPC）或卵白蛋白，通过机械搅拌将空气包裹形成密度0.36 g/cm³的泡沫；
2. 干燥阶段：在60°C下薄层干燥3小时，泡沫表面积增加使水分扩散系数提升至2.17×10^-9 m²/s。

3. 关键影响因素

• 发泡剂类型：甲基纤维素（Methylcellulose）可使酸奶泡沫稳定性达95%；
• 温度控制：超过70°C会导致美拉德反应加剧，L*值（亮度）下降15%；
• 厚度优化：1 mm泡沫层干燥速率比3 mm快80%。

4. 应用案例

• 酸奶粉：添加20%麦芽糊精（Maltodextrin）后，蛋白质保留率达31.2%；
• 奶酪粉：1% WPC在30°C搅打可获得a*值0.177的优质产品；
• 开菲尔粉：微波辅助干燥（100 W）保持益生菌活性，玻璃化转变温度（T_g）达25.5°C。

5. 局限性

泡沫稳定性受阿拉伯胶浓度影响显著，当含量低于15%时易发生塌陷。此外，3 mm以上厚度的泡沫层会导致花青素损失40%，影响抗氧化活性。

未来展望

开发复合发泡剂（如乳铁蛋白+黄原胶）和智能干燥控制系统是突破方向。该技术有望延伸至婴儿配方奶粉等高端领域，推动乳制品工业向绿色化发展。