超微果皮粉的鹽用抗結塊性能研究

陳虎，遲韻，陳留平，徐培，彭新華

(1.中鹽金壇鹽化有限責任公司，江蘇 常州 213200;2.南京理工大學 化工學院，南京 210094)

食用鹽的主要成分是氯化鈉。精制食用鹽由于粒度細小，如果不添加任何抗結劑，在放置一段時間后，很容易結塊，使得消費者無法方便食用[1]。研究發現，氯化鈉具有特定的空間多面體結構、粒徑分布廣、晶粒接觸點多等特點，使得其在儲存過程中容易吸收環境中的水分或發生晶粒之間相互吸引而產生固結[2-5]。尋找優質安全的天然食品或其提取物作為綠色的新型抗結劑一直是我們努力的方向。

目前，亞鐵氰化鉀是世界上常用的防鹽結塊劑，其在防止鹽產品固結中的作用很大，但也給部分后續用戶帶來問題：亞鐵氰化鉀在部分出口鹽產品和食用鹽加工出口產品中被嚴格限制使用，其加入量限為10 mg/kg；因此，尋找替代亞鐵氰化鉀的新型抗結劑，為消費者提供符合綠色食品標準規定的食用鹽是鹽行業面臨的共同課題。

很多果皮對人的健康有益。在水果加工成成品時，果皮經常被棄掉，但是果皮中含有高含量的有效物質，可以有助于預防慢性疾病，如心血管疾病、冠心病等。棄去的果皮應該被視為一種有價值的產品[6-8]。

經過試驗我們發現，很多果皮制成的天然粉劑有一定的抗結效果，有望替代亞鐵氰化鉀，以滿足綠色食品鹽及出口的需要。本文將研究3種果皮粉作為食鹽防結塊劑的效果。

1 材料和儀器

1.1 試驗材料

食鹽：中鹽金壇鹽化有限責任公司；新鮮蘋果、香蕉、橘子：剝皮待用，市售。

1.2 試驗儀器

電子天平 賽多利斯公司；Climacell 222恒溫恒濕箱 美墨爾特公司；HZ-1005壓力試驗機恒準儀器；粉末壓片機 天津博君科技有限公司；烘箱 上海實驗儀器廠有限公司；JSM-5900掃描電子顯微鏡(SEM)、電子能譜儀(EDS) 日本電子公司。

2 試驗方法

2.1 果皮的制備

將殺菌、消毒、清洗后的果皮烘干、粉碎，再通過200目篩網，即得超微果皮粉。

2.2 快速結塊測試

分別稱取添加果皮粉所制得的防結塊鹽、未加任何抗結塊劑的氯化鈉鹽(作為空白對照)以及添加亞鐵氰化鉀、二氧化硅和硅酸鈣所制得的防結塊鹽(作為對照)各7 g，在壓片機上以4 MPa的壓力壓實并停留3 min后釋放出樣片，于恒溫恒濕箱吸濕3 h(溫度：20 ℃，濕度：80%)，吸濕后置于80 ℃鼓風干燥箱內干燥3 h，再在壓力試驗機中測試破碎力，重復3次試驗，取平均值，抗結塊程度以結塊率表示，結塊率越小表示抗結塊程度越佳[結塊率=樣品破碎力(kgf)÷空白鹽破碎力(kgf)]。

3 結果與分析

3.1 防結塊性能測試

經測試，空白鹽的破碎力為68.104 kgf，試驗針對3種超微果皮粉分別測定了其作為食鹽抗結劑的效果，試驗測試數據見表1。

表1 3種超微果皮粉添加進食鹽后的防結塊效果

表2 常用抗結劑添加進食鹽后的防結塊效果

由表1和表2可知，超微蘋果皮粉、超微香蕉皮粉和超微橘子皮粉均表現出了不同程度的防鹽結塊效果，添加量為1000 mg/kg時，3種超微果皮粉的結塊率分別為45.84%，36.36%，45.58%，其中超微香蕉皮粉效果最佳，結塊率為36.36%；隨著含量的提升，三者使鹽結塊率遞減的趨勢大致相同，添加量為4000 mg/kg時的結塊率分別為39.72%，22.9%和30.86%，此時效果已優于添加量為104的二氧化硅和硅酸鈣；直至在8000 mg/kg添加量時的3種果皮粉表現出的防鹽結塊性能已經明顯優于常用防鹽結塊劑二氧化硅和硅酸鈣，結塊率僅為28.24%，13.62%，25.42%，其中仍以超微香蕉皮粉防鹽結塊性能最好，結塊率僅為13.62%。而當添加量為6000 mg/kg的超微蘋果皮粉及2000 mg/kg的超微香蕉皮粉和超微橘子皮粉的防鹽結塊性能與10 mg/kg亞鐵氰化鉀(以[Fe(CN)3]4-計)相當。

3.2 抗結機理探索

為了探索3種果皮粉的防鹽結塊原理，觀察其究竟是像亞鐵氰化鉀那樣改變了氯化鈉的表面結構，影響了重結晶過程，亦或是像二氧化硅、硅酸鈣那樣僅僅起到物理隔離的作用，我們用掃描電子顯微鏡(SEM)和X-射線能譜儀(EDS)對氯化鈉及添加3種果皮粉后氯化鈉的形貌和相應的元素成分進行了研究。

3.2.1 氯化鈉的形貌特征和成分分析

3.2.1.1 表面形貌特征

圖1 氯化鈉表觀形貌特征

由圖1可知，在掃描電鏡下看到的NaCl整個顆粒表面不光滑，有很多凸起，正是這些凸出的小顆粒是導致氯化鈉結塊的主要原因，因為在結晶過程中，大鹽粒表面繼續生長晶體形成這些小顆粒。

3.2.1.2 元素成分分析

圖2 圖1對應區域EDS譜線

注：(a)、 (b)分別為1區域和3區域。

圖2中(a)、(b)分別為圖1中1區域和3區域對應的EDS能譜。1區域和3區域分別為NaCl表面的光滑區域和表面的凸出區域，2區域與3區域相同，同屬光滑區域，分析結果基本與3區域相同，由EDS能譜可以看出，對于未添加抗結劑的純NaCl，不論是光滑區域還是凸出區域，其成分基本上都是Na、Cl，并無其他物質。

3.2.2 添加超微蘋果皮粉后氯化鈉的形貌特征和成分分析

3.2.2.1 表面形貌特征

圖3 添加104超微蘋果皮粉后氯化鈉的形貌特征

圖3為加入蘋果皮粉后NaCl的SEM圖片，能看到有光滑區域也有凸出區域，還有很多粉末顆粒隨機不均勻地堆垛在表面。

3.2.2.2 元素成分分析

圖4 圖3對應區域EDS譜線

注：(a)、(b)、(c)分別為點1、點2和3區域。

圖4中(a)、(b)、(c)分別為圖3中點1、點2和區域3對應的EDS能譜。凸出點1應為散在的蘋果皮粉顆粒，主要成分為Mg和O，因其添加在鹽中，因此含有少量的Na和Cl，凸出點2和光滑區域3的成分基本相同，主要為Na和Cl，幾乎沒有蘋果皮粉分布在點2和區域3上，與圖2純NaCl顆粒的EDS相對比，說明蘋果皮粉是不均勻地吸附在NaCl表面，但是幾乎沒有滲入到NaCl顆粒中，并沒有改變NaCl的表面結構。

3.2.3 添加超微香蕉皮粉后氯化鈉的形貌特征和成分分析

3.2.3.1 表面形貌特征

加入香蕉皮粉后NaCl的SEM圖片見圖5。

圖5 添加104超微香蕉皮粉后氯化鈉的形貌特征

由圖5可以明顯地看到粉末樣物質覆蓋分散在氯化鈉的表面。

3.2.3.2 元素成分分析

圖6 圖5對應區域EDS譜線

注：(a)、(b)、(c)分別為區域1、點2和點3。

圖6中(a)、(b)、(c)分別為圖5中區域1、點2和點3對應的EDS能譜。光滑區域1的成分主要為Na和Cl，并無其他成分，說明香蕉皮粉很少分布在此區域內，點2的成分中檢出較多的C，說明香蕉皮粉較多散在此點上，凸出點3成分與光滑區域1基本相同，都主要為Na和Cl，說明香蕉皮粉是隨機地覆蓋在NaCl表面，分布不是很均勻，主要是起到機械隔離的作用使鹽不結塊。

3.2.4 添加超微橘子皮粉后氯化鈉的形貌特征和成分分析

3.2.4.1 表面形貌特征

加入橘子皮粉后NaCl的SEM圖片見圖7。

圖7 添加104超微橘子皮粉后氯化鈉的形貌特征

由圖7可知，表面和添加蘋果皮粉后的相似，同樣是粉末顆粒隨機地吸附在表面。

3.2.4.2 元素成分分析

圖8 圖7對應區域EDS譜線

注：(a)、(b)、(c)分別為點1、點2和3區域。

圖8中(a)、(b)、(c)分別為圖7中點1、點2和區域3對應的EDS能譜。凸出點2應為散在的橘子皮粉顆粒，主要成分為C、O和Mg，因其添加在鹽中，因此含有少量的Na和Cl，凸出點1和光滑區域3的成分基本相同，主要成分均為Na和Cl，幾乎沒有橘子皮粉分布在點1和區域3上，說明橘子皮粉是不均勻地覆蓋在NaCl表面，但也是沒有滲入到NaCl顆粒中，并沒有改變NaCl的表面結構，應該主要是起到機械隔離的作用。

通過以上對氯化鈉及添加3種果皮粉后氯化鈉的形貌和相應的元素成分進行分析后，我們發現，這3種超微果皮粉都是不均勻地分布在NaCl表面，有些表面沒有覆蓋到果皮粉，其并沒有滲入到NaCl顆粒中，并沒有改變NaCl的表面結構，所以添加超微果皮粉作為防鹽抗結劑的原理應該與二氧化硅和硅酸鈣類似主要起到機械隔離的作用。

4 結論

超微蘋果皮粉、香蕉皮粉和橘子皮粉天然綠色可食用，具有一定的防鹽結塊性能。同等用量下，3種果皮粉的抗結效果均明顯優于二氧化硅、硅酸鈣等常用防鹽結塊劑；當添加量為6000 mg/kg的超微蘋果皮粉及2000 mg/kg的超微香蕉皮粉和超微橘子皮粉的防鹽結塊性能與10 mg/kg亞鐵氰化鉀(以[Fe(CN)3]4-計)相當；其可以作為新型綠色抗結劑廣泛應用于鹽制品。

超微果皮粉的抗結原理基本確定為物理隔離。