[科普中國(guó)]-灌注容積密度

乳粉物理參數(shù)及其測(cè)定方法乳粉顆粒

一般來(lái)說(shuō)，乳粉顆?？梢钥醋魇且环N分散體系，其連續(xù)相是由無(wú)定形的乳糖和其他低相對(duì)分子質(zhì)量物質(zhì)所構(gòu)成，其分散相是由脂肪球、酪蛋白膠粒及乳清蛋白分子所構(gòu)成。如果乳糖發(fā)生預(yù)結(jié)晶，會(huì)存在大的乳糖晶體（幾十微米）；如果乳糖是在吸濕后結(jié)晶的晶體一般較小，一般為1μm。乳粉中大多數(shù)脂肪球直徑小于2μm，但有一小部分脂肪（約2%）在乳粉顆粒表面的一部分形成一個(gè)薄層。大多數(shù)乳粉顆粒中氣體含量一般為50～400cm3/kg。一般的乳粉約含空氣9%～18%（體積分?jǐn)?shù)），顆粒之間含空氣43%～45%（體積分?jǐn)?shù)）。

噴霧干燥乳粉在真空狀態(tài)下顆粒中的空氣會(huì)慢慢由顆粒的孔隙間擴(kuò)散開來(lái)，這種現(xiàn)象稱為脫氣現(xiàn)象。滾筒干燥乳粉不含有空氣，所以無(wú)脫氣現(xiàn)象。壓力噴霧乳粉脫氣較快，離心噴霧乳粉脫氣較慢。雖在真空條件下乳粉顆粒會(huì)出現(xiàn)脫氣現(xiàn)象，但是仍然會(huì)有若干空氣殘留在顆粒內(nèi)。如果減少顆粒周圍的空氣（罐裝并抽真空），氧氣由顆粒內(nèi)氣體擴(kuò)散，直到顆粒內(nèi)外氧氣濃度達(dá)到平衡。對(duì)乳粉顆粒的分析，可以先用光學(xué)顯微鏡觀察其大致的組織結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)激光粒徑儀測(cè)得顆粒大小及其粒徑分布。

乳粉密度乳粉的密度因乳粉顆粒結(jié)構(gòu)及顆粒大小而異。乳粉的密度有3種不同表示方法。

（1）顆粒密度

顆粒密度是表示乳粉顆粒的密度，這只包括顆粒內(nèi)的空氣泡，而不包括顆粒間空隙中的空氣。

（2）真密度

真密度是表示不包括任何所含空氣的乳粉本身的密度，即實(shí)質(zhì)固體物的密度。

（3）容積密度

容積密度是表示單位容積中乳粉的質(zhì)量，包括顆粒與顆粒間空隙中的空氣。乳粉容積密度與乳粉的流動(dòng)性，噴流性等基本的物理性質(zhì)有密切的關(guān)系。根據(jù)IDF標(biāo)準(zhǔn)將乳粉容積密度定義為將一定數(shù)量的乳粉裝入定量筒中，基質(zhì)量與經(jīng)過(guò)0次，100次和625次振蕩后的體積的比值分別得到灌注容積密度、疏松容積密度和容積密度。

容積密度，或稱為包裝密度，為單位容積奶粉的質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用中可表示為g/mL，g/100mL或g/L，可以測(cè)量每毫升、每100毫升或每升體積中奶粉的質(zhì)量也可測(cè)量250mL的量筒中所裝奶粉的質(zhì)量。兩種檢測(cè)結(jié)果可以互相轉(zhuǎn)換。

李鵬等人詳細(xì)介紹了用堆積密度測(cè)試儀測(cè)定配方乳粉疏松容積密度的測(cè)定方法：取大包裝原料粉過(guò)震動(dòng)篩進(jìn)入自動(dòng)包裝機(jī)上料斗前乳粉100g左右10份,取對(duì)應(yīng)過(guò)包裝機(jī)后包裝好的成品10袋,分別將包裝前后100g左右的乳粉倒入堆積密度測(cè)試儀的不銹鋼量筒中,約高出3cm左右(高出部分在透明有機(jī)玻璃筒中,以保證在頓緊后奶粉仍高于不銹鋼筒上表面,開啟密度儀,上下頓緊100次后,旋開有機(jī)玻璃筒,刮平奶粉后,在電子天平上稱量不銹鋼筒和其中奶粉的質(zhì)量,用此值減去不銹鋼筒的質(zhì)量再除以100即得乳粉的質(zhì)量濃度(g/mL)1。

乳粉流動(dòng)性乳粉流動(dòng)性至今還是一個(gè)無(wú)法完全解釋原因的難題。兩種流動(dòng)性好的乳粉混合在一起不一定能形成一種流動(dòng)性好的乳粉。乳粉的流動(dòng)性是一個(gè)綜合的特性，取決與乳粉顆粒間和顆粒內(nèi)的力。乳粉的流動(dòng)性受乳粉顆粒的形狀、大小及乳粉中水分和脂肪含量的影響。一般來(lái)講，乳粉顆粒較大或由最少數(shù)量的較小的乳粉顆粒形成的附聚，其流動(dòng)性好。乳粉的表面結(jié)構(gòu)，尤其是表面游離脂肪的含量起著決定性作用。乳粉的流動(dòng)性受乳粉顆粒的形態(tài)（大小、形狀及結(jié)構(gòu)）及乳粉顆粒大小分布的影響。

楊宇發(fā)表文章簡(jiǎn)要介紹了乳粉流動(dòng)性的一個(gè)測(cè)定方法：這種方法使用的是一個(gè)帶有兩條尺寸經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的縫隙，有恒定轉(zhuǎn)速的鼓狀設(shè)備,測(cè)定給定體積的奶粉完全穿過(guò)縫隙的時(shí)間。石春權(quán)等人發(fā)表《乳粉噴流性及影響因素的探討》一文，較為詳細(xì)的敘述了粉體物性儀器測(cè)定乳粉流動(dòng)性指標(biāo)方法：松散松裝密度ρa(bǔ)，振實(shí)松裝密度ρp，壓縮率，動(dòng)態(tài)松裝密度ρw，自然坡度角θr，凝集度Ch；及噴流性指標(biāo)：崩潰角θf(wàn)，差角θd，分散度等。上海交通大學(xué)的姚曉敏等人發(fā)表《奶粉物理性質(zhì)的分析評(píng)價(jià)》文章也有類似的報(bào)道。E.Teunou,J.J.Fitzpatrick和E.C.Synnott結(jié)合圖的形式采用粉體流變儀，用剪切實(shí)驗(yàn)講述了對(duì)脫脂乳粉流動(dòng)性的測(cè)定，設(shè)定一定的高度，扭矩的大小反映了粉體流動(dòng)性的大小。目前國(guó)內(nèi)也有關(guān)于用剪切實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定乳粉的流動(dòng)性的相關(guān)報(bào)道。

乳粉水分含量乳粉應(yīng)具有一定的水分含量，經(jīng)研究檢驗(yàn)表明，乳粉水分含量過(guò)高細(xì)菌容易繁殖，促使酪蛋白變質(zhì)，當(dāng)保藏溫度較高時(shí)，促使乳粉褐變。乳粉水分含量過(guò)低時(shí)，乳粉容易氧化變味，并且溶解度、速溶度等理化指標(biāo)有下降趨勢(shì)，奶香味遭到破壞。乳粉成品出廠的水分含量最佳值是1.90%～2.30%。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)乳粉水分含量的測(cè)定方法比較多，有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法以及IDF來(lái)測(cè)定乳粉的水分含量。在2007年，Heinz-DieterIsengard用卡爾費(fèi)休滴定法來(lái)測(cè)定乳粉的水分含量，精密度和準(zhǔn)確度高,分析速度快,操作簡(jiǎn)便。工業(yè)生產(chǎn)上一般采用紅外技術(shù)在線檢測(cè)乳粉水分含量等理化指標(biāo)2。