脱脂乳粉是一种广受欢迎的健康速溶粉体食品。该产品由于其组分的特殊性,在一定条件下容易变粘结块。这不仅严重影响其加工和贮藏,而且破坏了口感和品质。而粉体物料的结块问题是一个粉体力学至今尚未完全解决的难题。传统的液桥和晶桥理论都无法准确解释非晶态粉体的一个结块特征,即露点温度以上,这些粉体结块倾向也随着随着温度的升高而增强。脱脂乳粉作为一种含有非晶态组分的食品粉体,其结块现象必须通过基于非晶态高聚物玻璃化转变的结块机理来解释。 食品玻璃化转变现象由于其在食品结块控制方面的重要地位而成为国内外科学工作者的研究热点。玻璃化转变温度作为食品加工和贮藏过程中的一个重要物性指标,在近年来越来越受到食品工程师的关注。但是国内这方面的报道多为综述性质,特别在粉体结块的方向缺乏定量的实验研究。国外虽然有在玻璃化转变理论下进行的食品粉体结块或者流动性实验研究,但多是针对结块现象的机理解释,而没有针对改善食品粉体流动性解决方案的定量实验研究,测量粉体结块和流动性所采用的实验设备大多都很复杂,难以推广应用到其它食品粉体结块的定量研究,而且结块评价方法单一,不能全面的体现粉体的结块特性。 针对这些问题,本文建立了吹气测试机和多功能测力计两种简便高效的粉体流动性和结块程度的测试实验装置。论文首先对脱脂乳粉中的重要非晶态组分——乳糖的结块规律进行了理论分析和实验测定。然后采用正交偏光显微镜对脱脂乳粉观察了脱脂乳粉在结块前后的聚集状态和晶态的差别。并以乳糖的结块规律为基础,采用吹气测定法、流变仪以及剪切、针刺等力学方法多方面测定了脱脂乳粉的结块规律和结块动力学特性,考察了温度、相对湿度、时间三种因素对脱脂乳粉的影响。此外,选用黄原胶和β-环糊精两种不同作用机理食品添加剂,通过抑制脱脂乳粉中非晶态组分的玻璃化转变的方法来抑制结块。采用上述实验方法评价添加剂的效果。论文最后应用高分子科学中的Monte carlo模拟,对玻璃化转变现象以及添加剂作用进行了模拟分析。 论文的理论分析和实验结果表明,基于高聚物玻璃态理论的非晶态粉体结块机理是正确的,可以用来分析和解决食品粉体的结块问题。文中的实验方法可广泛应用于其它食品粉体结块特性的研究。本文研究的结果对脱脂速溶奶粉产品乃至其它非晶态食品粉体的加工和贮藏具有指导意义。