【摘 要】
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块状奶粉是通过采用低压将定量奶粉压缩成固定形状,再借助加湿、干燥增固而获得的一种新形式奶粉产品。块状奶粉不仅能够避免粉状奶粉易飞散、易吸潮、易粘勺等问题,还能够解决冲调时计量不准确的问题,从而保证婴幼儿营养摄入适当,并且国内市场尚未有此类产品的推广,因此块状奶粉具有广阔的市场前景。块状奶粉制取过程中,需要通过平衡块状奶粉抗压强度及溶解性之间的关系从而获取抗压强度与溶解性都尚可的块状奶粉,才能满足实
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块状奶粉是通过采用低压将定量奶粉压缩成固定形状,再借助加湿、干燥增固而获得的一种新形式奶粉产品。块状奶粉不仅能够避免粉状奶粉易飞散、易吸潮、易粘勺等问题,还能够解决冲调时计量不准确的问题,从而保证婴幼儿营养摄入适当,并且国内市场尚未有此类产品的推广,因此块状奶粉具有广阔的市场前景。块状奶粉制取过程中,需要通过平衡块状奶粉抗压强度及溶解性之间的关系从而获取抗压强度与溶解性都尚可的块状奶粉,才能满足实际应用需求,因此本文从原料和工艺两个角度出发,并结合离散元压缩仿真的力链分析,探讨适合块状奶粉的制备条件,具体研究内容及结果如下:(1)对不同颗粒形态、水分含量、颗粒大小的奶粉原料制取的块状奶粉进行抗压强度、溶解性、电镜扫描等指标检测,结果表明:紧密葡萄型附聚体结构、4.75%左右水分含量、大于80目的奶粉颗粒作为原料制取的块状奶粉抗压强度和溶解性较好。(2)通过改变冷藏(冷藏温度、冷藏时间)、压缩(压力、加压速率、保压时间)、干燥(干燥方式、干燥条件)等工艺条件来制取不同工艺下的块状奶粉,并对其进行抗压强度、溶解性、电镜扫描等指标检测评价,结果表明:奶粉在冷藏温度为0℃下,冷藏1-2 h而制取的块状奶粉,表层孔隙扩充效果较好,益于溶解,且抗压强度尚可。当压力在1500-2000 N,加压速率为80-100 N/s,保压时间为122 s时,块状奶粉表层颗粒和内部颗粒较为完整且形变量较大,能够保障块状奶粉的抗压强度,而溶解性稍许下降。当加湿时间小于32min时,与鼓风干燥、微波干燥制取的块状奶粉相比较,采用干燥温度为50℃、真空度为200 mb abs.的真空干燥制取块状奶粉,表层孔隙扩展效果最佳,益于水分渗透溶解,且在抗压强度上也有所提高。(3)以市售婴幼儿配方奶粉为对象,休止角试验为基础,利用EDEM软件依次根据Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验,研究粉体颗粒接触参数和模拟休止角之间的回归模型,确定最优接触参数,并研究压缩仿真模型中块状奶粉压缩量变化趋势、表面颗粒与上冲模接触力链分布、断面颗粒间接触力链分布。结果如下:奶粉颗粒间的静摩擦系数为0.359、奶粉颗粒间的滚动摩擦系数为0.099、奶粉颗粒-不锈钢静摩擦系数为0.125。块状奶粉的仿真压缩量与真实压缩量变化趋势基本一致,表明Edinburgh Elasto-Plastic Adhesion(EEPA)接触模型能够较好模拟奶粉压缩过程。当压力达到2500 N时,块状奶粉表层颗粒由于无法分载压力产生破碎的可能性高,并且具有由表及里的破碎趋势,与工艺中压力对块状奶粉半成品影响的分析相一致,说明该离散元压缩模型可以表征奶粉压缩过程中的受力情况,同时也证明工艺压力范围选择的合理性。
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