粉體流動性是影響整個產線效率及最終品質的關鍵參數,隨著市場需求不斷演變,特別是對高品質、易於使用的粉狀產品的需求增長,粉體流動性已經成為設計高效生產流程和滿足現代消費需求的重要因素。 而在食品工業中,粉體流動性不僅與生產成本緊密相關,更會直接影響產品的一致性和功能性,本篇文章將針對幾個常見的應用實例,探討粉體流動性影響食品產業的關鍵。
ㄧ、噴霧造粒(spray granulation)技術
在食品粉末加工時,有時會發生整條產線上粉體流阻塞或聚集在管中,無法順利掉落的情況,而其成因則是粉體流動性不佳的關係。生產商可以在粉末導入產線前,先使用噴霧造粒技術,使原料形成均勻的球狀顆粒,降低摩擦係數,減少顆粒之間的黏著力,從而提高粉體流動性。而在造粒前後可以透過如安息角測量,驗證處理後的粉料是否有差異,理論上,在造粒後安息角將會減小。二、保存條件的制定
粉末狀的食品也需特別注意環境對其造成的影響,一旦環境濕度過高,可能會導致粉末結塊(caking)的狀況發生,而結塊發生與否會很明顯地反映在粉體流動性上。生產商可以藉由觀察同一個粉體樣品在不同濕度環境下的流動性,評估粉體最適當的保存條件。常見的測試方式是利用旋轉鼓樣品槽以定速轉動,若轉動時導致粉體被帶動直到崩落時的角度(first angle of avalanche)越大,則表示樣品結塊的情形可能越嚴重。三、填充劑(filler)的添加
生產商有時並無法完全控制粉體所處的環境濕度或是其造粒機的功能強度,因此有些也可以選擇在食品粉末中加入填充劑,常見的食品填充劑有玉米澱粉、麥芽糊精或乳醣。填充劑的功能十分元,有些可以改善粉體流動性;有些可以作為吸濕劑,防止食品結塊;有些可以改善粉末溶解度,同時增加體積以減少生產成本。而生產商若想優化填充劑的使用量或尋找最佳配方,並可以使用如振實密度測量的方式檢驗填充劑的效果,當填充劑的小顆粒填滿了食品粉末間的空隙,其 Hausner 比將會下降。對於食品產業來說,生產效率與品質管理常被視為最重要的兩個部分,而粉體流動性分析可以同時滿足這兩個需求,一旦將目標參數確立,制定對應的允收條件,即可確保整個生產流程的穩定性,從而最大化利潤。除了對生產部門帶來的貢獻,也可以使用粉體流動分析設備優化食品粉末的配方,對於研發部門將十分有幫助。
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GranuCharge 粉體靜電吸附性分析儀
GranuCharge 粉體靜電吸附性分析儀能自動化精確地測量粉體在接觸特定材料時所產生的靜電荷,為了確保結果的再現性,GranuCharge 利用可自訂的振動頻率,有規律地供應粉體至V型管中,使粉體樣品在振動的V型管中流動,並在法拉第杯中透過靜電針來進行電荷測量。
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GranuDrum 粉體流變測量儀
GranuDrum 粉體流變測量儀是一種基於轉筒原理的粉體流動性自動測量方法,實驗時,將帶有透明側壁的水平圓筒用粉體樣品填滿一半,啟動後,圓筒繞軸旋轉的角速度從每分鐘2轉到每分鐘60轉,運動到每一個角速度時,CCD相機都會拍很多快照,然後,對於每個轉速,從平均界面位置計算出流動角度(一些文獻中也稱為「動態安息角」),從界面波動量計算出動態內聚指數,流動角值越低,則流動性越好。
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Granupack 粉體振實密度分析儀
GranuPack 粉體振實密度分析儀是基於近年來的基礎研究成果而發展起來的一種自動化、經過改進的振實密度(tap density)測量方法,用自動化裝置分析了連續振實過程中粉體的行為,通過從振實曲線(packing dynamic curves)精確測量了豪斯納比(Hausner Ratio)、初始密度和振實密度(tap density),此外,通過振實曲線精確獲得動力學參數(dynamical parameter)n1/2和最大密度ρ(∞)。
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