气动混合机混合均匀性及对产品冲调性的影响

宋礼，徐永侦，张晓梅，马亚宝

1. 甘南牦牛乳研究院（合作 747000）；2. 甘肃华羚乳品股份有限公司（合作 747000）

伴随着消费者对奶粉质量的关注，奶粉加工工艺成为继奶源、配方后又一聚焦点，先进的加工工艺是奶粉品质提升的关键所在。乳粉企业采用的生产工艺主要包括湿法工艺、干法工艺及干湿法复合工艺，相对而言采用干湿法复合工艺[1]，一些热敏性的营养素在干法工艺阶段加入，保证了其活性，这种工艺优越于单独使用湿法工艺或干法工艺。无论是干湿法复合工艺还是干法工艺都会用到混合设备，常用的混合设备有三维混合机、V型混合机、槽型混合机以及气动混合机。气动混合机进料及出料形式多样，能够满足多种生产工艺，是一种新型的混合设备。气动混合机集成输送功能，将需要混合的物料吸入到混合仓内，还可将混合好的物料压送至指定地点，物料进入混合仓后实现脉动循环，从而使物料充分混合。

由于微量营养素的添加量极少，一般会通过预混，进行逐级放大，保证混合的均匀性。混合时间不够会造成产品营养素成分过高或不足的情况，过度混合会破坏乳粉的颗粒度，影响产品的冲调性[2]。混合机混合均匀性的验证是生产企业要重视的事情，目标是不但要保证营养素混合均匀，还要兼顾产品的冲调性。试验对混合设备的混合均匀性进行验证及粉体颗粒度破坏后对产品冲调性开展研究，对乳粉生产企业混合设备的参数验证具有指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

婴儿配方奶粉（甘肃华羚乳品股份有限公司）。

二十二碳六烯酸（DHA，含量7%，嘉必优生物技术股份有限公司）；甲苯（C7H8，色谱纯）、乙酰氯（C2H3ClO）、乙醇（C2H6O、95%），均购自天津市大茂化学试剂厂。

1.1.2 仪器与设备

QHH-2000气动混合机（秦皇岛燕大源达机科技股份有限公司）；GC-2020气相色谱仪（滕州中科普分析仪器有限公司）；FA1204B电子天平（上海精科天美科学仪器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 样品的制备

称取700 kg婴儿配方奶粉，称取500 g DHA，分别在气动混合机中混合120，600，720，120和900 s，按照混合机不同部位取样5个点，检测DHA含量，进行混合均匀性分析。

按照混合机的混料限量，分别称取140，300，700和1 100 kg婴儿配方奶粉以及500 g DHA，分别在气动混合机中混合120 s，按照混合机不同部位取样5个点，检测DHA含量，进行混合均匀性分析。

1.2.2 指标检测

按照GB 5009.168—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》[3]检测样品中DHA含量，通过不同部位产品的营养素指标差异性分析，验证工艺的混合均匀性[4]。

1.2.3 颗粒分布研究

准确称取100 g样品，采用0.54，0.38，0.28，0.22，0.19，0.17，0.15和0.14 mm的标准筛对样品进行筛选处理，筛分出不同粒径的粉体，计算各粒径粉体的占比以及破坏率。

1.2.4 冲调性研究

称取700 kg婴儿配方奶粉，称取500 g DHA，分别在气动混合机中混合120，600，720，120和900 s，按照混合机不同部位取样5个点取样，研究产品的冲调性。

用量筒量取100 mL 50 ℃的饮用温水于250 mL烧杯中；称取13.5 g不同混合时间的样品，倒入烧杯中，立即计时，计算粉体下沉时间；待粉体全部下沉烧杯杯底后，用玻璃棒沿杯壁顺时针、逆时针各搅拌10次，静置2 min；观察奶液上浮和下沉团块情况，吸取2 mL样液滴在有色磁板上，观察奶液的白点情况，进行感官指标评价[5]。

2 结果与分析

2.1 不同混合时间下DHA均匀性分析

气动混合机QHH-2000，在混合量700 kg条件下，混合120 s和900 s，通过检测分析发现，随着混合时间增加，样品的变异系数逐渐减小，即混合均匀性越好。在混合时间范围内，DHA变异系数均＜10%，也小于DHA的检测误差，说明样品离散度低，样品均匀度高，时间参数范围能够保证DHA的混合均匀。

表1 不同混合时间下DHA的离散程度

气动混合机QHH-2000，在最小和最大混合量条件下，混合120 s，通过检测分析发现，随着混合量的增加，样品的变异系数逐渐增大，即混合均匀性越差，在混合量范围内，DHA变异系数均＜10%，也小于DHA的检测误差，说明样品离散度低，样品均匀度高，混合量参数范围也能够保证DHA的混合均匀。

表2 不同混合量下DHA的离散程度

2.2 粉体颗粒分布研究

混合前粉体颗粒粒径主要集中在0.19～0.22 mm，占比52.67%，混合后粉体粒径主要集中在0.17～0.22 mm，占比63.54%；经过管线输送后，最终产品的粒径主要集中在0.19～0.22，0.17～0.19和0.15～0.17 mm，占比75.68%，具体见表3和图1。

表3 粉体颗粒粒径占比

图1 粉体不同颗粒粒径占比图

粉体颗粒在混合时，因粉体碰撞及机械力等因素，混合设备及输送管线均会对粉体颗粒造成破坏，造成粉体颗粒粒径变小，在该试验条件下，干混对粉体的颗粒破坏度约占23.5%，输送管线对粉体的破坏度约占10%。

2.3 冲调性研究

粉体颗粒的大小对冲调性有较大影响，乳粉颗粒过小，复水后，易结团，浮于水面，影响下沉时间。不同混合时间对乳粉冲调性的影响如表4所示。混合时间900和720 s时，粉体下沉时间较差，奶液冲调有团块现象，产品不易被消费者接受，存在被市场投诉的风险。混合时间在120 s和600 s时，奶液下沉速度快，无冲调团块现象。

表4 混合时间对乳粉冲调性的影响

3 结论

干法工艺操作简单，在生产过程中营养素基本不会发生损耗，是常见的干混设备。气动混合机QHH-2000，在额定的混合量（140～1 100 kg）和额定的混合时间（120～900 s）条件下，均能保证DHA的混合均匀性。干混设备对粉体颗粒具有一定的破坏性，在试验条件下，干混机对粉体总体的破坏度约25%，管线输送对粉体的破坏度约10%。

粉体的颗粒度大小对产品的组织状态和冲调性均有影响。混合时间120和300 s的产品冲调性最好，也能保障产品的均匀性，在保证产品的品质同时，降低成本的前提下，不建议混合时间超过600 s。