奶粉於粒徑分析之應用(Particle Size Analyzing of Milk Powder by Laser Diffraction)
奶粉是牛奶加工的重要產品，廣泛用於冰淇淋、發酵乳和酸奶、巧克力、糖果、烘焙、熟食等產品。隨著人們生活水平的不斷提高，對乳製品的消費增加，使對風味和感官特性(如口感、視覺、香氣等)要求也逐漸增加。眾所周知，奶粉的成分以及奶粉的物理和感官特性很容易受到生產、包裝、運輸、儲存等過程的影響。例如，奶粉生產過程中，不同製造方式(如均質、噴霧乾燥、篩分等)很可能影響奶粉的粒徑分布，從而影響其最終的風味和口感。
通常，為了改善奶粉的風味和口感，需要在生產過程中進行適當的均質，將大的脂肪顆粒打碎。然而，在均質化過程中必須取得平衡，一方面，大量的脂肪顆粒會附著在蛋白質顆粒表面形成較大的聚集，如果脂肪顆粒均質化不充分，奶粉的穩定性和流動性會降低，另一方面，過度均質會導致脂肪顆粒的比表面積顯著增加，進而導致奶粉絮凝或加速脂肪氧化，從而削弱產品的風味和穩定性。因此，在生產過程中監測奶粉顆粒的大小變化非常重要。
本文利用德芮克國際股份有限公司的Treksizer雷射光粒徑分析儀與乾式進樣模組來分析不同品牌(品牌A和B)的脫脂奶粉和全脂奶粉，研究其不同生產方式和脂肪含量對奶粉粒徑分佈的影響。
圖1-品牌A和B的脫脂牛奶和全脂牛奶的粒徑分布圖
由圖1所示，全脂奶粉的平均粒徑大於脫脂奶粉。可能是因為A品牌和B品牌的全脂奶粉含有48%的脂肪，全脂奶粉中的脂肪顆粒很容易聚集在酪蛋白顆粒表面，形成顆粒團塊，直徑更大。 亦可明顯看出，A品牌脫脂奶粉的平均粒徑大於B品牌，而A品牌全脂奶粉的平均粒徑小於A品牌。 造成這種差異的原因可能是不同品牌在同一種奶粉時使用的生產方式不同，如噴霧乾燥過程中的不同參數設定（例如，進風和出風溫度、噴嘴氣壓和轉速）會影響奶粉的粒徑。 此外，均勻的混合速度和壓力也有助於奶粉的粒徑分布。如果均質速度低或均質時間短，一些過大的脂肪顆粒可能無法破碎，導致粉末顆粒較大。
圖2-不同年齡層的奶粉粒徑分布圖
圖3-不同年齡層奶粉的粒徑趨勢圖
PS.圖2與圖3中，a:適用於0-6個月的嬰幼兒奶粉。 b:適用於6至12個月的嬰幼兒奶粉。 c:適合12-36個月的嬰幼兒奶粉。
由圖2.3所示，嬰幼兒不同階段的嬰兒配方奶粉的顆粒大小存在差異，隨著不同階段的嬰幼兒奶粉顆粒逐漸變大。觀察原因是隨著寶寶月齡的增長，寶寶的消化能力和飽腹感需求增加，也同時，為了模仿不同階段的母乳，因此需要根據年齡改變嬰兒配方奶粉的營養成分比例 ，嬰兒配方奶粉中的酪蛋白與乳清蛋白的比例也會相應調整，而酪蛋白的含量會上升，與脂肪顆粒充分附著形成團聚粒子，從而影響奶粉的粒徑分布。
成人配方奶粉的平均粒徑D50明顯大於嬰幼兒配方奶粉和兒童配方奶粉。 這可能與成人配方奶粉的脂肪含量高於嬰幼兒配方奶粉和兒童配方奶粉有關。因成人奶粉配方中酪蛋白含量較高，大量的酪蛋白附著在脂肪顆粒表面，形成更穩定的大顆粒，導致成人配方奶粉的粒徑更大。
結論：在奶粉的生產和應用過程中，奶粉的粒徑大小直接影響其最終口感和品質。 粒徑分析儀可提供一個方式於準確監測奶粉在生產、包裝、儲存和使用過程中的顆粒尺寸變化，更好地了解乳製品配方與品質之間的關係。
產品連結：Treksizer雷射光粒徑分析儀
來源：Fangfang Zhang, Zhibin Guo, Shelly Zhang/Particle Size Analyzing of Milk Powder by Laser Diffraction
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