當(dāng)母乳不足或無法母乳喂養(yǎng)時(shí),嬰幼兒配方奶粉是嬰幼兒不可或缺的主食,是關(guān)系到億萬家庭幸福和國家民族未來的特殊食品。嬰幼兒配方奶粉的粉體特性包括基本的物理特性例如粒度分布、水分活度和水分含量以及商業(yè)特性如粉體流動(dòng)性、沖調(diào)性、抗吸濕性以及貯藏穩(wěn)定性等。由于粉體由顆粒、顆粒表面、顆粒內(nèi)部、間隙的水分以及顆粒間的空氣組成的多相分散體系,其特性較為復(fù)雜,影響因素眾多,因此有必要對嬰幼兒配方奶粉的粉體特性進(jìn)行深入研究。

流動(dòng)性是嬰幼兒配方奶粉粉體特性的重要指標(biāo)。粉體的流動(dòng)是指粉末顆粒之間相互發(fā)生移動(dòng)的容易程度,即流動(dòng)阻力與粉體的粒度分布,顆粒形態(tài)、水分含量、游離脂肪和乳糖含量等密切相關(guān),會(huì)影響奶粉的沖泡性和貯藏穩(wěn)定性。流動(dòng)性較差會(huì)影響消費(fèi)者體驗(yàn)及奶粉的輸送和罐裝,造成堵塞運(yùn)輸管道和下料困難等問題;流動(dòng)性太好也會(huì)導(dǎo)致在灌裝中出現(xiàn)漏粉,影響奶粉灌裝進(jìn)程,因此,奶粉的流動(dòng)性對消費(fèi)者和生產(chǎn)企業(yè)相當(dāng)重要。奶粉的流動(dòng)性可以用粉體的休止角、平板角、凝集度、壓縮度及Carr指數(shù)等指標(biāo)來表征。

由表1可知,市售14個(gè)不同品牌嬰幼兒配方奶粉樣品的休止角、平板角、壓縮度、凝集度和Carr指數(shù)范圍分別為42.03-51.57、50.54-61.65、8.33%-29.00%、46.17%-77.13%和42.00-55.00,根據(jù)Carr指數(shù)表判斷所有樣品的流動(dòng)性均不太理想,在粉體輸送中容易發(fā)生管路堵塞現(xiàn)象,但樣品8、樣品10、樣品11、樣品12、樣品13的壓縮度<15%,表現(xiàn)出相對較好的抗擠壓性。國產(chǎn)和進(jìn)口嬰幼兒配方奶粉部分樣品的平板角、壓縮度和凝集度存在顯著性差異(P<0.05),休止角和Carr指數(shù)無明顯差異,但從平均值來看,國產(chǎn)嬰幼兒配方奶粉(樣品1-10)的休止角平均值高于進(jìn)口奶粉(樣品11-14),而Carr指數(shù)平均值則低于進(jìn)口奶粉,壓縮度顯著高于進(jìn)口奶粉,表明國產(chǎn)嬰幼兒配方奶粉粉體顆粒的抗擠壓性和流動(dòng)性不如進(jìn)口奶粉,因此,可以通過研究國產(chǎn)與進(jìn)口嬰幼兒配方奶粉粉體特性差異來改善國產(chǎn)嬰幼兒配方奶粉粉體的流動(dòng)性。

14種嬰幼兒配方奶粉部分樣品間的休止角、平板角、壓縮度、凝集度存在顯著差異(P<0.05),可能與粉體的粒度分布、水分活度、水分含量和顆粒形態(tài)等因素有關(guān),其中粒度分布是主要影響因素,受嬰幼兒配方奶粉生產(chǎn)工藝的影響。因此,可以進(jìn)一步分析粒度分布、水分含量和水分活度與粉體流動(dòng)性的相互關(guān)系。

不同品牌的嬰幼兒配方奶粉粉體基本物理特性比較,由表2可知,14種樣品在0-30、0-50、0-100、100-200、200-300、300-500、>500μm的顆粒體積占比范圍分別為0.21%-3.13%、1.22%-9.44%、5.13%-29.75%、23.79%-32.75%、18.59%-29.69%、15.89%-33.55%、3.38%-7.84%。14種樣品中部分樣品間的基本物理特性存在顯著差異(P<0.05),國產(chǎn)與進(jìn)口樣品中部分樣品間的細(xì)粉顆粒(≤100μm)、中等大小顆粒(100-200μm)、粗粉顆粒(≥200μm)顆粒體積占比及平均粒徑、徑距和一致性均存在顯著差異(P<0.05)。從樣品1-10和11-14的平均值可以看出,國產(chǎn)樣品的細(xì)粉顆粒(≤100μm)顆粒體積占比顯著高于進(jìn)口樣品(P<0.05),而粗粉顆粒(≥200μm)顆粒體積占比則顯著低于進(jìn)口樣品(P<0.05),國產(chǎn)樣品的平均粒徑也顯著低于進(jìn)口樣品(P<0.05),但國產(chǎn)樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差較大,說明10種國產(chǎn)樣品的平均粒徑差異較大。國產(chǎn)樣品的徑距和一致性均高于進(jìn)口樣品,說明國產(chǎn)樣品的粒度分布寬度大于進(jìn)口樣品且粒度分布的均勻性不如進(jìn)口樣品。二者水分活度較為接近,而國產(chǎn)樣品的水分含量略高于進(jìn)口樣品。

多元線性回歸存在多個(gè)自變量,可用于解釋多個(gè)自變量與因變量之間的線性關(guān)系。。以粒度分布(X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7分別代表0-30、0-50、0-100、100-200、200-300、300-500、>500μm顆粒體積占比)、水分活度(X8)和水分含量(X9)為自變量,Carr指數(shù)為因變量(Y),基于*小二乘估計(jì)法確定線性回歸系數(shù)(β0為常數(shù),β1-9為各自變量回歸系數(shù)),建立Carr指數(shù)的多元線性回歸模型。結(jié)果如表4和圖3所示。由表4可知,線性回歸系數(shù)R=0.991,說明粒度分布、水分活度及水分含量與Carr指數(shù)之間存在較強(qiáng)的線性相關(guān)性。擬合優(yōu)度R2與調(diào)整后的擬合優(yōu)度R2差異較小,說明該模型能準(zhǔn)確反映和預(yù)測Carr指數(shù)的變化。F值較大,且P=0.003<0.01,通過檢驗(yàn),說明該方程具有顯著性,即該回歸方程有效。由圖3可知,Carr指數(shù)的預(yù)測值與真實(shí)值之間能夠很好擬合,模型殘差較小,模型準(zhǔn)確度較高。

基于*小二乘估計(jì)法建立粒度分布、水分活度及水分含量與Carr指數(shù)的多元線性回歸模型,可用于改善和預(yù)測嬰幼兒配方奶粉的流動(dòng)性,可為嬰幼兒配方奶粉生產(chǎn)工藝的改進(jìn)提供參考。