吳學志，章肇敏，劉洋，曾曉龍，熊文英

（1.江西金薄金生態(tài)科技有限公司，江西高安330812；2.金薄金數(shù)字化營養(yǎng)研究院，江西南昌330003）

0　引言

目前，我國嬰幼兒配方乳粉的生產(chǎn)工藝主要分為濕法工藝、干法工藝和干濕復合工藝[1]。通常熱敏性營養(yǎng)素和部分功能性蛋白[2]易受工藝條件所限，導致存在營養(yǎng)素的損失[3]和部分功能性蛋白活性降低的可能，同時，在配方營養(yǎng)素指標的實現(xiàn)上干法工藝更易于精確控制和操作[4]，因此，現(xiàn)在更多的是采用干濕復合工藝和干法工藝來進行生產(chǎn)。由于物料間固態(tài)混合的方式比較難將各營養(yǎng)素精確的平均分布，只能在一定尺度下來滿足混合均勻的要求[5-6]，并滿足產(chǎn)品的營養(yǎng)素設計要求。因此，對原料進行物性研究，在符合配方設計的前提下，可以根據(jù)原料物性間的差異來進行配方篩選，從這個角度上具有一定實踐意義。

1　實驗

1.1　材料與試劑

全脂奶粉，全脂羊奶粉，脫脂奶粉，乳清蛋白粉，酶水解乳清蛋白粉，乳白蛋白粉，脫鹽乳清粉，植物脂肪粉（含乳糖），低聚半乳糖，植物脂肪粉（無乳糖），植物脂肪粉（OPO），中碳鏈脂肪粉，復配營養(yǎng)強化劑，復配礦物質，嬰幼兒配方乳粉（自制）。

維生素C標準品，鐵，鋅，鎂標準溶液，國家標準物質，其他試劑均為分析純。

1.2　儀器與設備

JA2003電子天平，BT-301振實密度測定儀，F(xiàn)T-104B休止角測定儀，標準篩，熒光分光光度計，馬弗爐，TAS-990原子吸收分光光度計，400 kg混粉缸。

1.3　方法[7-9]

1.3.1維生素C測定

按GB 5413.18-2010法。

1.3.2鐵測定

按GB 5413.21-2010法。

1.3.3鋅測定

按GB 5413.21-2010法。

1.3.4鎂測定

按GB 5413.21-2010法。

1.3.5顆粒度測定

用燒杯稱取約100 g樣品，將12目、14目、16目、20目、24目和40目標準篩依據(jù)目數(shù)從小到大的順序依次疊好后，將稱好的樣品倒入篩中，搖動標準篩至恒重記錄未通過標準篩的樣品質量，通過以下公式計算樣品顆粒通過率。

式中：Xi為試樣通過某規(guī)格篩的百分比；mi為試樣未通過某規(guī)格篩的質量；M為試樣的質量。

1.3.6振實密度測定[10]

稱取一定質量的樣品于25 mL或100 mL塑料量筒中，將其置于振實密度儀上，振動頻率100min-1，振動次數(shù)3 000次，讀取振動后體積，通過以下公式計算樣品振實密度。

式中：X為試樣的比容，g/mL；V為試樣振動后體積，mL；M為試樣的質量，g。

1.3.7休止角測定[11]

將漏斗固定于坐標紙（紙放置于水平臺上）上方一定高度，從漏斗加入物料直到形成的堆積圓錐頂部與漏斗底部剛好接觸，測定圓錐直徑，以漏斗底高度與圓錐半徑比作為正切值計算休止角。

1.3.8溶解性測定[12]

用量筒取45℃蒸餾水100 mL于250 mL燒杯中，后稱量嬰幼兒配方奶粉樣品12 g分散地倒入燒杯中，攪拌并觀察上浮、下沉團塊，最后將樣液倒在暗色臺面上，觀察是否有未溶解的顆粒。

1.3.9篩選配方

以母乳研究[13]中營養(yǎng)素的組成為依據(jù)，參考有關嬰幼兒配方乳粉的設計[14]，結合我國嬰幼兒配方食品和營養(yǎng)強化劑等標準要求，設計了3個系列配方供篩選研究用。在設計供篩選配方時，主要是基于體現(xiàn)配方中占比大、顆粒大的原料間差異，而對于配方占比小、顆粒小的微量元素則主要是從混合均一性作為驗證點來考慮。供篩配方如表1所示。

表1　嬰幼兒配方乳粉篩選配方

1.3.10取樣方法

按表1中配方進行混合，選擇10個不同物料方位進行取樣，作為考察樣本。

2　結果與分析

2.1　顆粒度分析

對待篩選配方所用原料及待篩配方成品的顆粒度進行了測定，考慮分析的有效性，主要對20目、24目和40目過篩率進行了分析，結果如表2和表3及圖1所示。

表2　原料的顆粒度分析 %

表3　篩選配方的顆粒度分析 %

由表2和表3及圖1可以看出，篩選配方的實際通過率均高于理論通過率，這主要由于理論通過率是依據(jù)原輔料配比及其顆粒通過率經(jīng)過加權計算而得，而實際生產(chǎn)中，隨著混料V型缸三維空間的旋轉和槳葉的不斷攪拌，不同大小顆粒的物料會逐漸從無序狀態(tài)變?yōu)橛行驙顟B(tài)，大顆粒間的空隙由小顆粒填補，最后物料達到均一、顆粒度分布均勻，這也是驗證樣品混合均勻性的常用手段之一[16-17]。此外，隨著標準篩目數(shù)的增加，產(chǎn)品顆粒的通過率雖然有所下降，但至40目篩時，所有配方產(chǎn)品的通過率仍大于97%，差異性幾乎不存在，表明此工藝條件下物料混合較為均一。由于實際生產(chǎn)時篩孔尺寸目數(shù)較大，綜合考量營養(yǎng)素指標符合性和生產(chǎn)成本控制的需要，C系列配方要優(yōu)于A系列和B系列配方。

圖1　篩選配方顆粒度通過率對比（40目）

2.2　振實密度分析

分別對待篩選配方的密度進行了分析，結果如表4所示。

表4　篩選配方的振實密度分析

由表4可以看出，9個篩選配方的振實密度均值基本一致，其變異系數(shù)均小于3%，表明混合都十分均勻，配方物料各位點的振實密度也趨近一致。綜合考慮相對均一性，C系列配方要略優(yōu)于A系列和B系列配方。

2.3　休止角分析

對篩選配方的粉體流動性進行了分析，結果如表5所示。

表5　篩選配方的休止角分析

由表5可以看出，由于原輔料選擇的差異，9個篩選配方的休止角存在一定的差異，總體上C系列配方的休止角最小，B系列配方的休止角最大，而通常休止角與粉體流動性有關，休止角越小則流動性越好[18]。因此，C系列配方的流動性要優(yōu)于A系列和B系列配方。此外，各配方的休止角變異系數(shù)均在5%以內，表明原料顆粒大小的差異對混合工藝的適應性影響不大。

2.4　溶解性分析

對待篩選配方的溶解性進行了分析，各配方產(chǎn)品的溶解度（g/100g）見圖2。

由圖2可以看出，C系列配方的1段、2段溶解性最佳，3段則次之，表明原輔料的選擇差異會導致終產(chǎn)品的溶解性存在較大差異。而溶解性也與許多因素有關，包括添加成分、水分質量分數(shù)[19]、顆粒度大小[20]、蛋白質質量分數(shù)[21]等都會影響乳粉產(chǎn)品的溶解性?？傮w而言，C系列配方的溶解性優(yōu)于A系列和B系列配方。

圖2　篩選配方的溶解性對比

2.5　混合均勻度分析

選擇小顆粒的如礦物質和易氧化的維生素C[22]作為考察指標，對篩選配方的混合均勻度進行了分析，結果如表6和表7所示。

表6　篩選配方中維生素C、鐵、鋅、鎂的質量分數(shù) mg/100g

表7　篩選配方的營養(yǎng)素混合變異系數(shù) mg/100g

3　結束語

由表6和表7可以看出，所有配方取樣樣本的維生素C和礦物質營養(yǎng)素差異性都很小，其混合變異系數(shù)均小于5%，表明小顆粒物料都已均勻的分布，混合十分均勻。但考慮到礦物質營養(yǎng)素的貨架期不存在損失[23]，而維生素C的貨架期損失率可達65%[24-25]，基于此，選擇上C系列配方要優(yōu)于A系列和B系列配方。

在嬰幼兒配方乳粉的干法生產(chǎn)中，大多只考量營養(yǎng)素指標的符合性，很少從物料性質的差異角度去考量。通過對物料組合的顆粒性、流動性、溶解性等物性研究，除了可對工藝的混合均一效果進行直觀、便捷的判斷，對于產(chǎn)品研發(fā)的配方篩選也具有一定的實踐價值。

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