干法婴幼儿配方奶粉原料的物性研究

◎ 姚洲峰，堵永明

（杭州贝因美母婴营养品有限公司，浙江 杭州 311106）

目前，婴幼儿配方奶粉生产主要包括湿法生产、干法生产和干湿复合生产3种工艺[1]。由于婴幼儿配方奶粉中有许多热敏性的维生素和功能蛋白等成分[2]，若采用湿法工艺较高的温度可能会导致营养素损失及功能蛋白活性降低，此外，从精确控制婴幼儿配方奶粉营养素指标方面来看，干法生产工艺相比湿法生产工艺更易操作，因此目前我国婴幼儿配方奶粉企业多采用的是干法生产工艺或干湿复合生产工艺[3]。但干法婴幼儿配方奶粉的难点在于使各类营养素在奶粉中都能均匀分布，然而完全均匀只是理想状态，实际上只能在一定范围内满足均匀性[4]。本文从原料的物性角度探讨干法婴幼儿配方奶粉，探讨各种物料与主料的匹配性，以期为干法婴幼儿配方奶粉的生产提供参考。

1　材料与方法

1.1　试验材料

材料：婴幼儿配方奶粉基粉、脱盐乳清粉、浓缩乳清蛋白粉、植物脂肪粉、DHA粉、ARA粉、维生素单体（维生素C、维生素A、5%维生素E、维生素D3和叶酸）和矿物质单体（MgSO4、焦磷酸铁、ZnSO4·H2O）。

设备：马尔文MS3000激光粒度仪、粉体密度测试仪、电子天平、量角器和三维混合机。

1.2　方法

1.2.1粒度分布测试

采用激光粒度仪进行检测，检测条件：料斗高度2.0 mm，粉体吹扫压力10 kPa，粉体进样速度50%。粒度分布检测指标包括平均粒径和不同粒径范围（0～30、0～50、0～100、100～200、200～300、300～500 μm和大于500 μm）粉体颗粒占所有粉体颗粒的体积百分比。

1.2.2休止角测试

休止角即粉体堆积层的自由斜面与水平形成的最大角，它是检验粉体流动性的最直接方法。休止角越小，表明粉体间的摩擦力越小，流动性越好。具体检测方法如下：①将玻璃漏斗固定于铁架台上，同时将标记中心点的培养皿置于漏斗下方，确保漏斗出料口正对培养皿中心点。漏斗最下端与培养皿中心点的距离在8～10 mm为宜。②将待测奶粉置于A4纸上，通过玻璃漏斗轻轻、均匀地落入标记中心的培养皿上，使奶粉形成以培养皿中心为圆心的圆锥体，由于不同品项奶粉流动性相差很大，对于流动性较差的奶粉通过玻璃漏斗时可能会出现堵塞的现象，对于此种情况可用注射器针头等细长物品进行疏通，疏通过程应轻缓，不可改变漏斗下料点的方向。③当奶粉从粉体斜边沿圆盘边缘自由落下时停止加料，并用量角器测定圆锥体的圆锥底角。④由于在实际的堆积过程中培养皿前后左右不同部位所测角度可能存在一定的差异，因此通常需要选择4个点测量其圆锥底角，计算其平均值即为粉体物料的休止角θ。为了确保结果的准确性，应进行3～5次重复测试，然后取平均值。

1.2.3松装密度

将粉体物料通过药勺或玻璃漏斗缓慢均匀地加入到200 mL量筒中，当粉体物料注满量筒时，用药勺沿圆筒上沿将多余的粉体刮去，然后精确称量圆筒中粉体物料的质量，按公式求出粉体物料的松装密度ρ0（单位：g/mL）：

ρ0＝粉体物料质量/松装体积

为了确保检测的准确性，进行3～5次重复，然后取平均值。

1.2.4振实密度

将注满粉体物料的量筒置于粉体密度测试仪上振动1 000次，精确计量粉体物料的振实体积，按公式求出粉体物料的振实密度ρf（单位：g/mL）：

为了确保检测的准确性，进行3～5次重复，然后取平均值。

1.2.5压缩率

粉体压缩率是粉体振实密度和松装密度之差与振实密度的比率，它主要反映了粉体间聚集的倾向，是检测粉体流动性的最主要指标之一。压缩率越小，表明粉体流动性越好。

根据粉体物料的松装密度和振实密度，按公式计算出粉体物料的压缩率CI（单位：%）：

1.3　样品取样方法

取罐体表层和里层左上、右上、左下、右下及上中和下中共10点的样品进行检测，并计算各营养素的变异系数，以变异系数≥90%为合格，＜90%为不合格。

2　结果与分析

干法婴幼儿配方奶粉主要成分物性分析见表1。经过混合均匀性测试，发现除维生素A外其他所有指标变异系数均在10%以内。

表1　婴幼儿配方奶粉主要成分物性分析表

3　讨论

通过对国内外竞品进行分析，发现目前婴幼儿配方奶粉平均粒径范围均在200～250 μm，休止角在35°～55°，压缩率在12%～35%。为了确保干法婴幼儿配方奶粉各种成分能够均匀分布，首先各组分应该具备较好的流动性能够满足干法生产的需求，从生产时间来看当物料休止角＜60°或压缩率＜40%即可满足干法生产，由表1中数据可知，本次所选物料均休止角及压缩率均在范围内。从粒度分布来讲，大料应与主料接近，而小料则应该越小越好，才能保证有足够的颗粒均匀分布在婴幼儿配方奶粉中，由表1中数据可知，各种大料与主料基粉粒度分布均较为接近，而小料中除维生素A平均粒径达到355.38 μm远大于主料外，其余均在150 μm以下，而从营养素混合均匀性来看，也只有维生素A的变异系数为86.4%，小于90%，达不到要求的混合均匀度。

总而言之，对于干法婴幼儿配方奶粉各原料物理特性对产品混合均匀性影响较大，因此在配方设计及原料筛选时应该充分考虑原料的物性，特别是微量营养素的物理特性，并根据相应规则进行合理选择。