[科普中国]-疏松容积密度

乳粉物理参数及其测定方法乳粉颗粒

一般来说，乳粉颗粒可以看作是一种分散体系，其连续相是由无定形的乳糖和其他低相对分子质量物质所构成，其分散相是由脂肪球、酪蛋白胶粒及乳清蛋白分子所构成。如果乳糖发生预结晶，会存在大的乳糖晶体（几十微米）；如果乳糖是在吸湿后结晶的晶体一般较小，一般为1μm。乳粉中大多数脂肪球直径小于2μm，但有一小部分脂肪（约2%）在乳粉颗粒表面的一部分形成一个薄层。大多数乳粉颗粒中气体含量一般为50～400cm3/kg。一般的乳粉约含空气9%～18%（体积分数），颗粒之间含空气43%～45%（体积分数）。

喷雾干燥乳粉在真空状态下颗粒中的空气会慢慢由颗粒的孔隙间扩散开来，这种现象称为脱气现象。滚筒干燥乳粉不含有空气，所以无脱气现象。压力喷雾乳粉脱气较快，离心喷雾乳粉脱气较慢。虽在真空条件下乳粉颗粒会出现脱气现象，但是仍然会有若干空气残留在颗粒内。如果减少颗粒周围的空气（罐装并抽真空），氧气由颗粒内气体扩散，直到颗粒内外氧气浓度达到平衡。对乳粉颗粒的分析，可以先用光学显微镜观察其大致的组织结构，然后通过激光粒径仪测得颗粒大小及其粒径分布。

乳粉密度乳粉的密度因乳粉颗粒结构及颗粒大小而异。乳粉的密度有3种不同表示方法。

（1）颗粒密度

颗粒密度是表示乳粉颗粒的密度，这只包括颗粒内的空气泡，而不包括颗粒间空隙中的空气。

（2）真密度

真密度是表示不包括任何所含空气的乳粉本身的密度，即实质固体物的密度。

（3）容积密度

容积密度是表示单位容积中乳粉的质量，包括颗粒与颗粒间空隙中的空气。乳粉容积密度与乳粉的流动性，喷流性等基本的物理性质有密切的关系。根据IDF标准将乳粉容积密度定义为将一定数量的乳粉装入定量筒中，基质量与经过0次，100次和625次振荡后的体积的比值分别得到灌注容积密度、疏松容积密度和容积密度。

容积密度，或称为包装密度，为单位容积奶粉的质量。在实际应用中可表示为g/mL，g/100mL或g/L，可以测量每毫升、每100毫升或每升体积中奶粉的质量也可测量250mL的量筒中所装奶粉的质量。两种检测结果可以互相转换。

李鹏等人详细介绍了用堆积密度测试仪测定配方乳粉疏松容积密度的测定方法：取大包装原料粉过震动筛进入自动包装机上料斗前乳粉100g左右10份,取对应过包装机后包装好的成品10袋,分别将包装前后100g左右的乳粉倒入堆积密度测试仪的不锈钢量筒中,约高出3cm左右(高出部分在透明有机玻璃筒中,以保证在顿紧后奶粉仍高于不锈钢筒上表面,开启密度仪,上下顿紧100次后,旋开有机玻璃筒,刮平奶粉后,在电子天平上称量不锈钢筒和其中奶粉的质量,用此值减去不锈钢筒的质量再除以100即得乳粉的质量浓度(g/mL)1。

乳粉流动性乳粉流动性至今还是一个无法完全解释原因的难题。两种流动性好的乳粉混合在一起不一定能形成一种流动性好的乳粉。乳粉的流动性是一个综合的特性，取决与乳粉颗粒间和颗粒内的力。乳粉的流动性受乳粉颗粒的形状、大小及乳粉中水分和脂肪含量的影响。一般来讲，乳粉颗粒较大或由最少数量的较小的乳粉颗粒形成的附聚，其流动性好。乳粉的表面结构，尤其是表面游离脂肪的含量起着决定性作用。乳粉的流动性受乳粉颗粒的形态（大小、形状及结构）及乳粉颗粒大小分布的影响。

杨宇发表文章简要介绍了乳粉流动性的一个测定方法：这种方法使用的是一个带有两条尺寸经过精心设计的缝隙，有恒定转速的鼓状设备,测定给定体积的奶粉完全穿过缝隙的时间。石春权等人发表《乳粉喷流性及影响因素的探讨》一文，较为详细的叙述了粉体物性仪器测定乳粉流动性指标方法：松散松装密度ρa，振实松装密度ρp，压缩率，动态松装密度ρw，自然坡度角θr，凝集度Ch；及喷流性指标：崩溃角θf，差角θd，分散度等。上海交通大学的姚晓敏等人发表《奶粉物理性质的分析评价》文章也有类似的报道。E.Teunou,J.J.Fitzpatrick和E.C.Synnott结合图的形式采用粉体流变仪，用剪切实验讲述了对脱脂乳粉流动性的测定，设定一定的高度，扭矩的大小反映了粉体流动性的大小。目前国内也有关于用剪切实验方法测定乳粉的流动性的相关报道。

乳粉水分含量乳粉应具有一定的水分含量，经研究检验表明，乳粉水分含量过高细菌容易繁殖，促使酪蛋白变质，当保藏温度较高时，促使乳粉褐变。乳粉水分含量过低时，乳粉容易氧化变味，并且溶解度、速溶度等理化指标有下降趋势，奶香味遭到破坏。乳粉成品出厂的水分含量最佳值是1.90%～2.30%。目前国内外对乳粉水分含量的测定方法比较多，有国家标准方法以及IDF来测定乳粉的水分含量。在2007年，Heinz-DieterIsengard用卡尔费休滴定法来测定乳粉的水分含量，精密度和准确度高,分析速度快,操作简便。工业生产上一般采用红外技术在线检测乳粉水分含量等理化指标2。