氣動混合機混合均勻性及對產品沖調性的影響

宋禮，徐永偵，張曉梅，馬亞寶

1. 甘南牦牛乳研究院（合作 747000）；2. 甘肅華羚乳品股份有限公司（合作 747000）

伴隨著消費者對奶粉質量的關注，奶粉加工工藝成為繼奶源、配方后又一聚焦點，先進的加工工藝是奶粉品質提升的關鍵所在。乳粉企業采用的生產工藝主要包括濕法工藝、干法工藝及干濕法復合工藝，相對而言采用干濕法復合工藝[1]，一些熱敏性的營養素在干法工藝階段加入，保證了其活性，這種工藝優越于單獨使用濕法工藝或干法工藝。無論是干濕法復合工藝還是干法工藝都會用到混合設備，常用的混合設備有三維混合機、V型混合機、槽型混合機以及氣動混合機。氣動混合機進料及出料形式多樣，能夠滿足多種生產工藝，是一種新型的混合設備。氣動混合機集成輸送功能，將需要混合的物料吸入到混合倉內，還可將混合好的物料壓送至指定地點，物料進入混合倉后實現脈動循環，從而使物料充分混合。

由于微量營養素的添加量極少，一般會通過預混，進行逐級放大，保證混合的均勻性。混合時間不夠會造成產品營養素成分過高或不足的情況，過度混合會破壞乳粉的顆粒度，影響產品的沖調性[2]。混合機混合均勻性的驗證是生產企業要重視的事情，目標是不但要保證營養素混合均勻，還要兼顧產品的沖調性。試驗對混合設備的混合均勻性進行驗證及粉體顆粒度破壞后對產品沖調性開展研究，對乳粉生產企業混合設備的參數驗證具有指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

嬰兒配方奶粉（甘肅華羚乳品股份有限公司）。

二十二碳六烯酸（DHA，含量7%，嘉必優生物技術股份有限公司）；甲苯（C7H8，色譜純）、乙酰氯（C2H3ClO）、乙醇（C2H6O、95%），均購自天津市大茂化學試劑廠。

1.1.2 儀器與設備

QHH-2000氣動混合機（秦皇島燕大源達機科技股份有限公司）；GC-2020氣相色譜儀（滕州中科普分析儀器有限公司）；FA1204B電子天平（上海精科天美科學儀器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 樣品的制備

稱取700 kg嬰兒配方奶粉，稱取500 g DHA，分別在氣動混合機中混合120，600，720，120和900 s，按照混合機不同部位取樣5個點，檢測DHA含量，進行混合均勻性分析。

按照混合機的混料限量，分別稱取140，300，700和1 100 kg嬰兒配方奶粉以及500 g DHA，分別在氣動混合機中混合120 s，按照混合機不同部位取樣5個點，檢測DHA含量，進行混合均勻性分析。

1.2.2 指標檢測

按照GB 5009.168—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪酸的測定》[3]檢測樣品中DHA含量，通過不同部位產品的營養素指標差異性分析，驗證工藝的混合均勻性[4]。

1.2.3 顆粒分布研究

準確稱取100 g樣品，采用0.54，0.38，0.28，0.22，0.19，0.17，0.15和0.14 mm的標準篩對樣品進行篩選處理，篩分出不同粒徑的粉體，計算各粒徑粉體的占比以及破壞率。

1.2.4 沖調性研究

稱取700 kg嬰兒配方奶粉，稱取500 g DHA，分別在氣動混合機中混合120，600，720，120和900 s，按照混合機不同部位取樣5個點取樣，研究產品的沖調性。

用量筒量取100 mL 50 ℃的飲用溫水于250 mL燒杯中；稱取13.5 g不同混合時間的樣品，倒入燒杯中，立即計時，計算粉體下沉時間；待粉體全部下沉燒杯杯底后，用玻璃棒沿杯壁順時針、逆時針各攪拌10次，靜置2 min；觀察奶液上浮和下沉團塊情況，吸取2 mL樣液滴在有色磁板上，觀察奶液的白點情況，進行感官指標評價[5]。

2 結果與分析

2.1 不同混合時間下DHA均勻性分析

氣動混合機QHH-2000，在混合量700 kg條件下，混合120 s和900 s，通過檢測分析發現，隨著混合時間增加，樣品的變異系數逐漸減小，即混合均勻性越好。在混合時間范圍內，DHA變異系數均＜10%，也小于DHA的檢測誤差，說明樣品離散度低，樣品均勻度高，時間參數范圍能夠保證DHA的混合均勻。

表1 不同混合時間下DHA的離散程度

氣動混合機QHH-2000，在最小和最大混合量條件下，混合120 s，通過檢測分析發現，隨著混合量的增加，樣品的變異系數逐漸增大，即混合均勻性越差，在混合量范圍內，DHA變異系數均＜10%，也小于DHA的檢測誤差，說明樣品離散度低，樣品均勻度高，混合量參數范圍也能夠保證DHA的混合均勻。

表2 不同混合量下DHA的離散程度

2.2 粉體顆粒分布研究

混合前粉體顆粒粒徑主要集中在0.19～0.22 mm，占比52.67%，混合后粉體粒徑主要集中在0.17～0.22 mm，占比63.54%；經過管線輸送后，最終產品的粒徑主要集中在0.19～0.22，0.17～0.19和0.15～0.17 mm，占比75.68%，具體見表3和圖1。

表3 粉體顆粒粒徑占比

圖1 粉體不同顆粒粒徑占比圖

粉體顆粒在混合時，因粉體碰撞及機械力等因素，混合設備及輸送管線均會對粉體顆粒造成破壞，造成粉體顆粒粒徑變小，在該試驗條件下，干混對粉體的顆粒破壞度約占23.5%，輸送管線對粉體的破壞度約占10%。

2.3 沖調性研究

粉體顆粒的大小對沖調性有較大影響，乳粉顆粒過小，復水后，易結團，浮于水面，影響下沉時間。不同混合時間對乳粉沖調性的影響如表4所示。混合時間900和720 s時，粉體下沉時間較差，奶液沖調有團塊現象，產品不易被消費者接受，存在被市場投訴的風險。混合時間在120 s和600 s時，奶液下沉速度快，無沖調團塊現象。

表4 混合時間對乳粉沖調性的影響

3 結論

干法工藝操作簡單，在生產過程中營養素基本不會發生損耗，是常見的干混設備。氣動混合機QHH-2000，在額定的混合量（140～1 100 kg）和額定的混合時間（120～900 s）條件下，均能保證DHA的混合均勻性。干混設備對粉體顆粒具有一定的破壞性，在試驗條件下，干混機對粉體總體的破壞度約25%，管線輸送對粉體的破壞度約10%。

粉體的顆粒度大小對產品的組織狀態和沖調性均有影響。混合時間120和300 s的產品沖調性最好，也能保障產品的均勻性，在保證產品的品質同時，降低成本的前提下，不建議混合時間超過600 s。