干法嬰幼兒配方奶粉原料的物性研究

◎ 姚洲峰，堵永明

（杭州貝因美母嬰營養(yǎng)品有限公司，浙江 杭州 311106）

目前，嬰幼兒配方奶粉生產(chǎn)主要包括濕法生產(chǎn)、干法生產(chǎn)和干濕復(fù)合生產(chǎn)3種工藝[1]。由于嬰幼兒配方奶粉中有許多熱敏性的維生素和功能蛋白等成分[2]，若采用濕法工藝較高的溫度可能會導(dǎo)致營養(yǎng)素損失及功能蛋白活性降低，此外，從精確控制嬰幼兒配方奶粉營養(yǎng)素指標(biāo)方面來看，干法生產(chǎn)工藝相比濕法生產(chǎn)工藝更易操作，因此目前我國嬰幼兒配方奶粉企業(yè)多采用的是干法生產(chǎn)工藝或干濕復(fù)合生產(chǎn)工藝[3]。但干法嬰幼兒配方奶粉的難點在于使各類營養(yǎng)素在奶粉中都能均勻分布，然而完全均勻只是理想狀態(tài)，實際上只能在一定范圍內(nèi)滿足均勻性[4]。本文從原料的物性角度探討干法嬰幼兒配方奶粉，探討各種物料與主料的匹配性，以期為干法嬰幼兒配方奶粉的生產(chǎn)提供參考。

1　材料與方法

1.1　試驗材料

材料：嬰幼兒配方奶粉基粉、脫鹽乳清粉、濃縮乳清蛋白粉、植物脂肪粉、DHA粉、ARA粉、維生素單體（維生素C、維生素A、5%維生素E、維生素D3和葉酸）和礦物質(zhì)單體（MgSO4、焦磷酸鐵、ZnSO4·H2O）。

設(shè)備：馬爾文MS3000激光粒度儀、粉體密度測試儀、電子天平、量角器和三維混合機。

1.2　方法

1.2.1粒度分布測試

采用激光粒度儀進行檢測，檢測條件：料斗高度2.0 mm，粉體吹掃壓力10 kPa，粉體進樣速度50%。粒度分布檢測指標(biāo)包括平均粒徑和不同粒徑范圍（0～30、0～50、0～100、100～200、200～300、300～500 μm和大于500 μm）粉體顆粒占所有粉體顆粒的體積百分比。

1.2.2休止角測試

休止角即粉體堆積層的自由斜面與水平形成的最大角，它是檢驗粉體流動性的最直接方法。休止角越小，表明粉體間的摩擦力越小，流動性越好。具體檢測方法如下：①將玻璃漏斗固定于鐵架臺上，同時將標(biāo)記中心點的培養(yǎng)皿置于漏斗下方，確保漏斗出料口正對培養(yǎng)皿中心點。漏斗最下端與培養(yǎng)皿中心點的距離在8～10 mm為宜。②將待測奶粉置于A4紙上，通過玻璃漏斗輕輕、均勻地落入標(biāo)記中心的培養(yǎng)皿上，使奶粉形成以培養(yǎng)皿中心為圓心的圓錐體，由于不同品項奶粉流動性相差很大，對于流動性較差的奶粉通過玻璃漏斗時可能會出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象，對于此種情況可用注射器針頭等細長物品進行疏通，疏通過程應(yīng)輕緩，不可改變漏斗下料點的方向。③當(dāng)奶粉從粉體斜邊沿圓盤邊緣自由落下時停止加料，并用量角器測定圓錐體的圓錐底角。④由于在實際的堆積過程中培養(yǎng)皿前后左右不同部位所測角度可能存在一定的差異，因此通常需要選擇4個點測量其圓錐底角，計算其平均值即為粉體物料的休止角θ。為了確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)進行3～5次重復(fù)測試，然后取平均值。

1.2.3松裝密度

將粉體物料通過藥勺或玻璃漏斗緩慢均勻地加入到200 mL量筒中，當(dāng)粉體物料注滿量筒時，用藥勺沿圓筒上沿將多余的粉體刮去，然后精確稱量圓筒中粉體物料的質(zhì)量，按公式求出粉體物料的松裝密度ρ0（單位：g/mL）：

ρ0＝粉體物料質(zhì)量/松裝體積

為了確保檢測的準(zhǔn)確性，進行3～5次重復(fù)，然后取平均值。

1.2.4振實密度

將注滿粉體物料的量筒置于粉體密度測試儀上振動1 000次，精確計量粉體物料的振實體積，按公式求出粉體物料的振實密度ρf（單位：g/mL）：

為了確保檢測的準(zhǔn)確性，進行3～5次重復(fù)，然后取平均值。

1.2.5壓縮率

粉體壓縮率是粉體振實密度和松裝密度之差與振實密度的比率，它主要反映了粉體間聚集的傾向，是檢測粉體流動性的最主要指標(biāo)之一。壓縮率越小，表明粉體流動性越好。

根據(jù)粉體物料的松裝密度和振實密度，按公式計算出粉體物料的壓縮率CI（單位：%）：

1.3　樣品取樣方法

取罐體表層和里層左上、右上、左下、右下及上中和下中共10點的樣品進行檢測，并計算各營養(yǎng)素的變異系數(shù)，以變異系數(shù)≥90%為合格，＜90%為不合格。

2　結(jié)果與分析

干法嬰幼兒配方奶粉主要成分物性分析見表1。經(jīng)過混合均勻性測試，發(fā)現(xiàn)除維生素A外其他所有指標(biāo)變異系數(shù)均在10%以內(nèi)。

表1　嬰幼兒配方奶粉主要成分物性分析表

3　討論

通過對國內(nèi)外競品進行分析，發(fā)現(xiàn)目前嬰幼兒配方奶粉平均粒徑范圍均在200～250 μm，休止角在35°～55°，壓縮率在12%～35%。為了確保干法嬰幼兒配方奶粉各種成分能夠均勻分布，首先各組分應(yīng)該具備較好的流動性能夠滿足干法生產(chǎn)的需求，從生產(chǎn)時間來看當(dāng)物料休止角＜60°或壓縮率＜40%即可滿足干法生產(chǎn)，由表1中數(shù)據(jù)可知，本次所選物料均休止角及壓縮率均在范圍內(nèi)。從粒度分布來講，大料應(yīng)與主料接近，而小料則應(yīng)該越小越好，才能保證有足夠的顆粒均勻分布在嬰幼兒配方奶粉中，由表1中數(shù)據(jù)可知，各種大料與主料基粉粒度分布均較為接近，而小料中除維生素A平均粒徑達到355.38 μm遠大于主料外，其余均在150 μm以下，而從營養(yǎng)素混合均勻性來看，也只有維生素A的變異系數(shù)為86.4%，小于90%，達不到要求的混合均勻度。

總而言之，對于干法嬰幼兒配方奶粉各原料物理特性對產(chǎn)品混合均勻性影響較大，因此在配方設(shè)計及原料篩選時應(yīng)該充分考慮原料的物性，特別是微量營養(yǎng)素的物理特性，并根據(jù)相應(yīng)規(guī)則進行合理選擇。