婴幼儿配方奶粉生产工艺关键技术对溶解冲调性的影响

Ａ ｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎｆａｎｔ ｆｏｒｍｕｌａ ｇｒａｎｕｌｅ ｓｉｚｅ ｐｌａｙｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ； ｉｔ ｗａｓ ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｏｗｄｅｒ ｍｉｌｋ ｗａｓ ｂｅｓｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｇｒａｎｕｌｅ ｓｉｚｅ ｗａｓ ｓｅｔ ｉｎ ０．２５～０．４５ ｍｍ． Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔｓ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｅｒｅ ｄｏｎｅ， ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ ｂｙ ｈｉｇｈ－ ｓｐｅｅｄ ｓｈｅａｒｉｎｇ， ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｅｍｕｌｓｉｆｙｉｎｇ ｗｉｔｈ ｃｏｌｌｏｉｄ ｍｉｌｌ ａｎｄ ｗｉｎｄ－ ｓｐｅｅｄ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｐｒａｙ－ ｄｒｙｉｎｇ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｉｎｆａｎｔ ｆｏｒｍｕｌａ． Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ， ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ： ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａ－ ｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｌｋ ｗａｓ １６ °Ｂé， ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｆ ｐｕｍｐ ｗａｓ １７ ＭＰａ， ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｗｉｎｄ－ ｉｎ ｗａｓ １８５ ℃． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ； ｇｒａｎｕｌｅ ｓｉｚｅ； ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
２．１ 颗粒大小与溶解性的关系
才能使粉粒完全溶解； 而细颗粒由于本身较轻， 所以
下沉很慢， 一旦大量细颗粒倾倒入水中浮
表１ 样品品质评定结果
项目
方法
指标
评分 ／分
溶解
见１．３．２
溶解下沉快， 能形成均匀溶液
３８～４０
冲调性
溶解下沉较快， 溶液中有少许白色小点
３３～３７
溶解下沉较快， 溶液中有少量白色小点以及杯 ２６～３２
及下沉的距离， 下沉距离与下沉时间的比值则为下沉
（ 下同） 。
速度， 而溶解时间则是奶粉全部溶解于水所需时间。
１．３．３ 乳化工艺
在高速剪切乳化缸中， 先将混合物料高速剪切
来自百度文库
２０ ｍｉｎ， 然后再高速剪切与胶体磨循环乳化１５ ｍｉｎ。
１．３．４ 风速调节
调节热风分布器的导板及导板与锥体间的距离，
把分布器均分为８个点（ 初始点设在进风口） ， 加上１个
臂少量小白点和絮片
感官 取 适 量 样 品 于 洁 净 平 均匀淡黄色、有光泽， 具有应有滋气味、无异味
铺 的 白 纸 上 ， 观 察 其 色 色泽、滋气味有轻度变化
泽， 并闻其滋气味
色 泽 、滋 气 味 有 较 明 显 变 化
２９～３０ ２３～２８ １６～２２
于表面， 由于毛细管作用， 水进入粉中膨 胀而造成一种粉团下沉， 干粉被包裹而沉 于 容 器 底 部 。这 些 都 给 消 费 者 造 成 一 种 奶 粉溶解性差的印象。颗粒在０．２５～０．４５ ｍｍ 的就比较好， 沉降过程中绝大部分能与水 充分接触而溶解， 少量剩余经轻微搅拌就 能溶解。
１．３．１ 工艺流程［３－ ５］
粒径范围不同的奶粉： 并进行了下沉性和溶解时间的
生鲜牛乳!离心净乳!冷却暂贮!巴氏杀菌!标准化!
试验。
↑
２．１．１ 下沉性
脱 盐 乳 清 粉 、精 练 植 物 油 、维 生 素 、矿 物 质 等
图１为 奶 粉 粒 径 与 下 沉 速 度 的 关 系 。由 图１可 以 看
关键词： 溶解冲调性； 颗粒粒径； 生产工艺
中图分类号： ＴＳ２５２．５１
文献标识码： Ａ
文章编号： １００１－ ２２３０（ ２００７） １０－ ００２２－ ０４
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｉｎｆａｎｔ ｆｏｒｍ ｕｌａ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ
乳化!预热过滤!均质!杀菌浓缩!喷雾干燥!流化床冷却
出， 奶粉粒径与下沉速度基本成正比关系， 颗粒越大
!检验!罐装!入库
下沉越快， 且大致分３个阶段， 粒径≥０．４５ ｍｍ的颗粒，
１．３．２ 下沉速度和溶解时间测定
下沉速度较快； 粒径在０．２５～０．４５ ｍｍ之间的， 下沉速度
量 取５０～５５ ℃的 蒸 馏 水１００ ｍＬ放 入２００ ｍＬ高 型
摘 要： 对婴幼儿配方奶粉粒径大小与奶粉溶解及冲调性的关系进行了研究。结果表明， 粒径均一， 且控制在０．２５～０．４５ ｍｍ之间的奶粉
溶解及冲调性最好。为改善奶粉颗粒， 对标准化工序采用高速剪切、胶体磨循环乳化工艺， 以及喷雾干燥进风分布和风速调节等关键生
产技术进行了研究， 并经正交试验得出喷雾干燥最佳工艺条件： 浓奶浓度１６ °Ｂé， 高压泵压力１７ ＭＰａ， 进风温度１８５ ℃。
０引言
我国婴幼儿奶粉年消费额近５０亿元， 成为仅次 于 美国的世界第二大消费大国， 并以每年１５％的速度增 长， 我国成为世界上最大的奶粉市场之一。我国食品 业“十一五”发展纲要指出： 中国奶粉消费已进入消费 升级时代， 今后将逐步减少普通奶粉生产， 提高配方 奶粉比例［１］。每年出生近２ ０００万的新生儿［２］消费群体孕 育着中国婴幼儿奶粉的巨大市场空间， 但是我国儿童 食品科技含量不高， 只能盘踞在中低端市场， 虽数量 上已远超过进口的中高档产品， 但销售额和利润却远 远要低， 这已是一个不争的事实。而且国产配方奶粉
成粒径≥０．４５ ｍｍ， 粒 径 在０．２５～０．４５ ｍｍ
动性
流动性好， 但有少量硬粒
１６～２２
之 间 ， 粒 径≤０．２５ ｍｍ （ 因 颗 粒 太 小 ， 有 吸
流动性较好， 且有少量焦粉粒或小黑点
湿结块现象） 的３种不同粒径的形态。
２３ Ｖｏｌ．３５， Ｎｏ．１０ ２００７（ｔｏｔａｌ ２０３）
图５ 采用四喷头和细粉回喷装置前后奶粉颗粒 在 ０．２５～０．４５ｍｍ 间 占 有 率 对 比
２．４ 风速调节 干 燥 用 的 热 风 ， 出 风 稳 定 、均 匀 、有 力 度 ， 可 防 止
出 现 积 粉 、焦 粉 ， 达 到 最 佳 干 燥 状 态 ， 提 高 热 风 利 用 率［９］。经 测 试 ， 未 经 调 节 的 风 速 分 配 和 经 过 调 节 后 的 最佳风速分配见表２。由表可知， 调节前最大风速差达 ０．９７ ｍ／ ｓ， 中心点速也只有７．７７ ｍ／ ｓ； 调节后， 分配器风 速比较均衡， 最大风速差仅为０．１８ ｍ／ ｓ， 中心点风速也 提高到８．５５ ｍ／ ｓ， 奶 粉０．２５～０．４５ ｍｍ间 颗 粒 大 小 的 比 例得到提升（ 见图６） 。
所以， 奶粉的粒径控制在０．２５～０．４５ ｍｍ 之间为宜。图３为三种粒径范围不同的奶
流动性 取 适 量 样 品 于 洁 净 平 粉末自由流动的能力， 像沙子一样， 在流动过程 ２９～３０
粉。由图３可以看出（ 从左至右） ： 奶粉筛分
铺 的 白 纸 上 ， 观 察 其 流 中不发生结块、附聚现象， 即表示其流动性好［６］ ２３～２８
ＨＵＡ Ｊｉａ－ ｃａｉ１， ＹＯ Ｕ Ｙｕ－ ｒｕ２， Ｑ ＩＡＮ Ｆｅｎｇ１， ＬＩ Ｂｉｎ１， ＭＡＯ Ｅｒ－ ｈｕａ１
（ １．Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｂｅｉｎｇｍａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ － Ｉｎｄｕｓｔｒｙ － Ｔｒａｄｅ Ｃｏ． Ｌｔｄ．， Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１０００７， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００２３， Ｃｈｉｎａ）
１实验
１．１ 材料 鲜牛奶， 脱盐乳清粉， ＷＰＣ８０蛋白粉， 精炼植物
油， 低聚异麦芽糖， 核苷酸， ＤＨＡ， ＡＲ Ａ， α－ 乳清蛋白， β－ 胡 萝 卜 素 ， 复 合 维 生 素 和 矿 物 质 ， 外 购 婴 幼 儿 配 方 奶粉样品等。 １．２ 仪器设备
检测仪器： ＦＴ－ １２０乳成分快速分析仪， 秒表， 分目 筛， 电炉等。
２．１．２ 溶解时间
１．３．６ 评定方法
图２为奶粉粒径与溶解时间的关系。图２表示， 溶
样品品质评定采用评分法， 分别以溶解冲调性、
解时间与下沉速度并非一致。粒径越大， 溶解时间并
感官、流动性３个角度来评价产品干燥工艺条件的合
不是越短， 粒径在０．２５～０．４５ ｍｍ的奶粉颗粒溶解时间
理性。具体方法为溶解冲调性４０分， 感官３０分， 流动性
ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｄａｉｒｙ．ｎｅｔ ｒｐｇｙ＠ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｎ
中国乳品工业
婴幼儿配方奶粉生产工艺关键技术对溶解冲调性的影响
华家才１， 尤玉如２， 钱锋１， 李斌１， 毛尔华１
（１．浙江贝因美科工贸股份有限公司， 杭州 ３１０００７；２．浙江科技学院 生物与化学工程学院， 杭州 ３１００２３）
收稿日期： ２００７－ ０５－ ２５ 基 金 项 目 ： 杭 州 市 科 技 攻 关 项 目 （ ２００５１３３２Ｂ２１） ， 杭 州 市 重 大 科 技 招 标
项目（ ２００６２９１１Ａ０５） 。 作者简介： 华家才（ １９８０－ ） ， 男， 助理工程师， 从 事 乳 与 乳 制 品 生 产 及 技
较 适 宜 ， 而 粒 径 在 ０．４５ ｍｍ 以 上 的 次 之 ， 粒 径 在
３０分（ 满分１００分） ， 结果如表１所示。
０．２５ ｍｍ以下的最长（ 需要反复搅拌才会溶解） 。这是
２ 结果与分析
因为大颗粒虽说下沉性较好， 但由于下沉太快， 粉与 水尚未充分接触就到达底部， 需要有较长时间的搅拌
研究报告 Ｒ ｅｓｅａｒｃｈ Ｐａｐｅｒｓ
到塔顶， 进入奶液雾化区， 起晶核作用， 吸附新喷出的 奶滴。既消除了细粉， 又增大了奶粉颗粒的均匀性和 润湿性［９］（ 见图５） 。
图２ 奶粉粒径与溶解时间的关系
图３ 三种粒径范围不同的奶粉 因此， 控制奶粉颗粒粒径， 是有效改善奶粉溶解 及冲调性的关键， 而生产工艺关键技术的改进提升， 则能有效改进奶粉颗粒状态。 ２．２ 乳化工艺确定 婴 幼 儿 配 方 奶 粉 标 准 化 时 ， 需 投 入 脂 肪 、脱 盐 乳 清粉等大量配料， 很难混匀， 脂肪极易复聚， 即使经过 搅拌（ 或高速剪切） ，进入均质过程， 也只是局部乳化， 效果不好［７， ８］（目前国内生产厂家大多采用的工艺）。 以 致后期干燥的奶粉， 颗粒大小不均匀， 速溶、冲调都不 好。研究中， 对标准化工序进行了改进， 在原高速剪切 的基础上， 增加了胶体磨循环乳化工艺， 使奶粉颗粒 大小的均匀性、速溶和冲调性得到了提高（ 图４） 。
中心点， 测定上述９个点调节前后的风速。
１．３．５ 喷雾干燥
喷雾时浓奶温度保持在５０ ℃左右， 喷雾室真空度
保持在２００ Ｐａ左右， 喷嘴孔径１２．５～１３．０ ｍｍ， 排风温度
８０～８５ ℃左右， 而 浓 奶 浓 度 、进 风 温 度 、高 压 泵 压 力 通
图１ 奶粉粒径与下沉速度的关系
过正交试验确定。
术的研究。 通讯作者： 尤玉如
２２２００７ 年第 ３５ 卷第 １０ 期（ 总第 ２０３ 期）
经 常 因 速 溶 性 不 够 好 、颗 粒 小 、均 匀 性 差 、溶 解 不 充 分 等溶解冲调性的问题， 而倍受广大消费者的质疑， 已 成 为 国 产 品 牌 奶 粉 品 质 提 升 的 一 大 瓶 颈 。本 文 从 研 究 奶粉颗粒粒径与奶粉溶解及冲调性的关系出发， 着重 探讨了婴幼儿奶粉关键生产技术的改善与颗粒状态 的关系， 得到了最佳喷雾干燥工艺条件， 提高了婴幼 儿 配 方 奶 粉 的 溶 解 、冲 调 性 。
设备： 板式换热器， 均质机， 净乳机， 配料缸， 高速 剪切乳化缸， 胶体磨， 三效蒸发器， 高压泵， 喷雾干燥
Ｒ ｅｓｅａｒｃｈ Ｐａｐｅｒｓ 研究报告
塔， 流化床， 罐装机等。
对配方奶粉用不同目数的筛网进行筛分， 分别得
１．３ 方 法
到 ０．１５， ０．２０， ０．２５， ０．３０， ０．３５， ０．４０， ０．４５， ０．５０ ｍｍ 等 ８ 种
居 中 ； 而 粒 径≤０．２５ ｍｍ的 颗 粒 ， 速 度 就 比 较 慢 。 图１
烧杯中， 称取１３．６ ｇ婴幼儿配方奶粉， 将奶粉迅速倒入
中， 横坐标从左至右８个点数值分别代表
烧杯的同时启动秒表开始记时， 记录奶粉下沉时间以
０．１５，０．２０，０．２５，０．３０，０．３５，０．４０，０．４５，０．５０ ｍｍ 的 奶 粉 颗 粒