氣動混合機混合均勻性及對產(chǎn)品沖調(diào)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(zhì)量的關(guān)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(zhì)提升的關(guān)鍵所在。乳粉企業(yè)采用的生產(chǎn)工藝主要包括濕法工藝、干法工藝及干濕法復(fù)合工藝，相對而言采用干濕法復(fù)合工藝[1]，一些熱敏性的營養(yǎng)素在干法工藝階段加入，保證了其活性，這種工藝優(yōu)越于單獨使用濕法工藝或干法工藝。無論是干濕法復(fù)合工藝還是干法工藝都會用到混合設(shè)備，常用的混合設(shè)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(chǎn)工藝，是一種新型的混合設(shè)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(nèi)，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(xiàn)脈動循環(huán)，從而使物料充分混合。

由于微量營養(yǎng)素的添加量極少，一般會通過預(yù)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(chǎn)品營養(yǎng)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(chǎn)品的沖調(diào)性[2]。混合機混合均勻性的驗證是生產(chǎn)企業(yè)要重視的事情，目標是不但要保證營養(yǎng)素混合均勻，還要兼顧產(chǎn)品的沖調(diào)性。試驗對混合設(shè)備的混合均勻性進行驗證及粉體顆粒度破壞后對產(chǎn)品沖調(diào)性開展研究，對乳粉生產(chǎn)企業(yè)混合設(shè)備的參數(shù)驗證具有指導(dǎo)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(yōu)生物技術(shù)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(shè)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(chǎn)品的營養(yǎng)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(diào)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(chǎn)品的沖調(diào)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(jié)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(fā)現(xiàn)，隨著混合時間增加，樣品的變異系數(shù)逐漸減小，即混合均勻性越好。在混合時間范圍內(nèi)，DHA變異系數(shù)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(shù)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(fā)現(xiàn)，隨著混合量的增加，樣品的變異系數(shù)逐漸增大，即混合均勻性越差，在混合量范圍內(nèi)，DHA變異系數(shù)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(shù)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(jīng)過管線輸送后，最終產(chǎn)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(shè)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(diào)性研究

粉體顆粒的大小對沖調(diào)性有較大影響，乳粉顆粒過小，復(fù)水后，易結(jié)團，浮于水面，影響下沉時間。不同混合時間對乳粉沖調(diào)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(diào)有團塊現(xiàn)象，產(chǎn)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(diào)團塊現(xiàn)象。

表4 混合時間對乳粉沖調(diào)性的影響

3 結(jié)論

干法工藝操作簡單，在生產(chǎn)過程中營養(yǎng)素基本不會發(fā)生損耗，是常見的干混設(shè)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(shè)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(chǎn)品的組織狀態(tài)和沖調(diào)性均有影響。混合時間120和300 s的產(chǎn)品沖調(diào)性最好，也能保障產(chǎn)品的均勻性，在保證產(chǎn)品的品質(zhì)同時，降低成本的前提下，不建議混合時間超過600 s。