调味粉混合质量的量化评价.pdf

调味粉混合质量的量化评价 孔 令 会 广东汇香源生物科技股份有限公司 广州 510665 摘要 利用数理统计原理 找出调味粉混合效果的量化分析方法 把相对误差 混合度 混合指 数等指标作为测量调味粉混合结果 混合程度的依据 以此进行调味粉混合质量的评价 为保 证调味粉良好的混合质量 混合过程中要管理好混合时间 加料顺序 液体原料 混合设备 原 料质量等质量关键控制点 关键词 调味粉 混合 量化评价 中图分类号 TS26412 文献标识码 A 文章编号 1000 9973 2007 1020022204 Quantitatively evaluation on mix quality of seasoning powder Kong Ling2hui Guangdong H2BIO Biotech Co Ltd Guangzhou 510665 China Abstract Using mathematics statistic principle find out a fix quantify analysis method for mix effect of seasoning powder hold relatively error mix degree mix index act as a gist on measure mix result mix quantitatively evaluation 现在的调味粉绝大部分都是以调配 混合工 艺制备的 由于各种原料在其中承担着不同的风 味功能 其混合质量也就是各组份的分布均匀状 况 对调味粉的整体风味及使用效果有很大的影 响 用于方便面粉包等分包装形式的调味粉 混 合质量差时会造成每个包装单位内的各组分含量 不同 互相之间出现风味差异 影响方便面或其他 被调味产品的风味质量的稳定 膨化食品 薯片 小食品等表面附着用的调味 粉 其组分不均匀直接导致各片 条 块 产品表面 附着了不完全相同的呈味成分 影响整批产品的 的风味一致性 因此 需要对形成调味粉的混合过程进行研 究 找出影响混合效果的因素并加以调整 对混合 实施过程管理 最大程度地使调味粉混合均匀 风 味一致 1 调味粉的混合 1 1 混合的概念 混合是通过机械的或流体的方法使不同物理 性质 如粒度 密度 和化学性质 如成分 的颗粒 在宏观上分布均匀的过程 调味粉混合是二种以 上组分在干燥状态或有少量液体存在下 以外力 作用搅混 使其不均一性不断降低的过程 所谓 二种以上组分 可以是不同的物质 也可以是同一 收稿日期 2007 04 11 基金项目 广东省科技计划项目 项目编号 200649861112 作者简介 孔令会 1956 男 广东汇香源生物科技股份有限公司 高级工程师 No 10 Oct 2007 第10期 2007年10月 中 国 调 味 品 CHINA CONDIMENT 物质而有不同的物理特性 如含水率不同 颗粒直 径不同 颜色不同等 调味粉混合是一个复杂的随机过程 混合质 量的评估及测定方法一直是困扰着人们的棘手问 题 随着时代的发展 人们不能再满足于用凭自 己的五官感觉来判定混合均匀程度 必须探讨用 科学的数量方式来判定混合均匀程度 就是对粉 体混合进行定量的分析 评价 要做到定量分析 必然要有取样 检测 统计分析 数据处理 几个过 程 从而得到一个单一的量值来表达混合物的均 匀度 混合过程如图1所示 在混合前期混合速度 较快 颗粒之间在一定时间内迅速混合达到最佳 状态 之后混合速度变慢 并朝着反方向变化 使 混合状态变得恶劣 这种混合与反混合反复进 行 一般再也不能达到最佳混合状态 这种由于 粉体的凝聚 混合效果 粒化 以及静电效应的原 因 产生了逆混合的现象称为反混合 这种反混合 的过程叫偏析 图1 1 2 尽管调味粉混合的方式和途径不同 但混合 过程的基本原理有如下几种 1 2 1 移动混合 颗粒团块从物料中的一处移到另一处 类似 于流体的对流 由于混合机运动部件表面对调味 粉物料的相对运动 使几种组分逐步趋于混合均 匀 但在这样的过程中物料中不存在明显的颗粒 间的自然扩散现象 所以移动混合的均匀度存在 一定的底限 1 2 2 扩散混合 分离的颗粒分散到不断展现的斜面上 互 相掺和 渗透而混合 这种混合多在混合进行到 一定程度后发生 随着混合过程的进行 混合 均匀度提高 各组分之间的接触面积逐渐扩大 颗粒的扩散自由行程缩短 颗粒的扩散速度大 大提高 整个混合过程出现以颗粒扩散为主导 的现象 1 2 3 剪切混合 在物料团块内部 离子之间的相对移动 在物 料中形成若干滑移面 就像波层状流体一样互相 掺和而混合 各种混合机的混合过程可能是上述三种原理 的组合 是混合作用 以其中的一种起主导作用 所谓混合机内的混合作用 就是给物料以外力使 其各部分的颗粒发生运动 诸如加速 减速 运动 方向和运动状态改变 这种使物料各部分发生相 互变换位置的运动越激烈 越复杂 混合效果就越 好 1 3 影响调味粉混合效果的因素 1 3 1 原料的物理性质 粒度及其分布状况 颗粒形状 颗粒密度 松 散体积密度 表面性质 休止角 流动性 其中颗 粒形状影响流动性 如球状颗粒比不规则形状 特 别是片状颗粒的流动性好 对混合有利 原料颗 粒的密度差在混合过程中使小密度颗粒向上漂 移 大密度颗粒向下沉淀 成为促使混合料中出现 偏析现象的原因之一 粒度及其分布影响颗粒的 运动 大 小颗粒会在其几何位置上互相错动 大 粒向下 小粒向上 这也是出现偏析现象的一种原 因 1 3 2 原料的化学性质 水分含量 吸湿性 油脂含量 静电荷 抗结 团性 脆碎性 含水而粘性的颗粒会影响流动 性 从而阻碍混合进行 特别是它们结成团块或 粘在混合机壁上 更不利于混合进行 脆碎性 也是有害因素 它不断地破碎产生较小颗粒 增 加了粒度分布范围 细小颗粒增加也会加剧偏 析现象产生 1 3 3 混合机性能 机身尺寸和几何形状 搅拌部件的尺寸和几 何形状 清洗性能 进料口大小与部位 工作面的 材料与表面加工质量 1 3 4 运转条件 混合料组分及其占据混合机体积的比率 各 组分进入混合机的方法和次序 速度 搅拌部件或 混合容器的转速等 1 3 5 混合途径 32第10期 专论综述 调味粉混合质量的量化评价 混合装置结构 连续 间歇方式 2 混合效果的评价 调味粉混合是物理性质的混合 其混合物宏 观上是均匀的 而微观上是不均匀的 这种不均 匀程度的表示方法是 单位质量的混合物中各组 分的含量 与取自另一部位的单位质量的混合物 中对应组分的含量之差对比 2 1 取样 从混合物中某一位置取出少量的物料 即取 样 这少量的物料叫作观测样品又称点样品 取样 的位置称取样点 在同一容器内 同一时间水平 上 不同取样点取得的样品组成这一时间水平上 的样本 点样品的个数即样本的大小 关于样品量的大小 在满足检测需要的量并 能够对取样点周围物料具有代表性的前提下 样 品量越小越好 样品量过大 不仅浪费物料 而且 在所取的样品中又存在各位置分布不均的情况 对定量分析的正确性不利 关于样品个数多少 即样本的大小 样品个 数越多 即样本越大 定量分析结果越可靠 误差 率越小 但迄今为止 确定最佳样品个数尚未研 究出来 据美国化学工程协会建议 要求5 15 个样品 也有人认为至少需要20个乃至50个样 品 我国习惯上取10 20个样品 关于取样点位 置 在物料处于静止状态下取样时 取样点应尽可 能均匀分布在物料的各个位置 如果能在混合物 的运动流中取样 则比静止状态下取样所得出分 析结果要准确 所以 在条件许可的情况下 如最 佳混合时间已经确定 在混合机出口物流中取样 的办法好 2 2 检测 将取得调味粉样品用标准规定的化学或物理 方法 测定各组分百分含量 关于检测方法 应由 组分的性质 混合的目的和实际条件来决定 2 3 相对偏差R 设调味粉中任意的j原料为A 其他所有原 料为B A B混合后j原料在混合料中的百分含 量为 Cj 计算值 混合后从不同部位取一定质 量的n n 10 个样品 测得各个样品中j原料 的百分含量为X1 得j原料组分的标准偏差Sj 为 Sj n i 1 x i cj 2 n 1 组成调味粉的原料其特性非常复杂 有单 体原料和复合原料 作为基础味料的单体原料 可直接检测其在样品中的含量 复合原料需确 定其具有代表性并区别于其他原料的特征指 标 通过检验该指标量 再还原为此原料在样品 中的含量 如肉粉可用蛋白质含量作为特征指 标 通过检测样品中的蛋白质含量 进而根据肉 粉中的蛋白质含量还原为样品中肉粉的含量 有时 盐 糖等基础味料除了直接添加的 可能 同时还有其他多种复合原料带入 这种情况下 样品中检测出的含量需减去由复合原料 其含 基础调味料的量均为已知 的带入量 即为某基 础味料的直接添加量 j原料组分的相对偏差Rj为 Rj Sj cj 2 在过程处于控制状态的情况下 0 Sj cj 所以1 Rj 0 同样的 对调味粉中所有的原料组分都可按 上述方法得出各自的相对偏差 若调味粉有m种 原料组分 则调味粉的相对偏差R为 R m j 1Rj cj 3 在过程处于控制状态的情况下 1 R 0 且R值越小越好 2 4 混合度H 在调味粉混合过程中 各组分体积被不断地 相互分割为大量局部小区域 同时进行着高浓度 区域和低浓度区域间组分物质的传递分配 这些 局部区域高于或低于平均浓度的组分物质通过持 续的分割 传递最后接近平均浓度 这种接近的程 度称为混合度 H 1 R 100 4 当前国内外通用的规范是 合格的混合产品 H 90 优秀的混合产品H 95 一般地 如 果调味粉H 80 说明混合程度属于非常之 差 使用后有可能对下游产品的质量造成不利影 响 从技术和经济的角度来讲 所有调味粉的混 合均匀度都应该是越均匀越好 42总第344期 中 国 调 味 品 2 5 混合指数F 混合指数表示调味粉混合过程中 实际混合 效果相对初始混合状态的变化程度 在式 1 中 若混合前取样 在A料中xi 1 100 在B料中xi 0 0 而且 在A B料 中所取样品数与A B料的质量成正比 由A料 取n1个 由B料取n2个 n n1 n2 则混合前j 原料组分的标准偏差为 Sj0 n1 1 cj 2 n2 0 cj 2 n 将n 1 n cj n2 n 1 cj代入上式 Sj0 cj 1 cj 5 设j原料组份的混合指数为Fj 则 Fj Sj Sj0 n i 1 x i cj 2 n cj 1 cj n i 1 x i cj 2 ncj 1 cj 6 显然 在混合初期Sj Sj0 此时Fj0 1 当达 到理想状态的完全混合时 xi cj 此时Fj1 0 可见 正常情况下j原料的混合指数在0 Fj 1 调味粉的混合指数F为 F m j 1Fj cj 7 在过程处于控制状态的的情况下 0 F 1 且F越小越好 3 调味粉混合的工艺要点 3 1 适度的混合时间 每一种的调味粉 相对于某一混合机都有 一个最佳混合时间 时间过长不仅无法使混合 更加均匀 还有可能使混合走向反面 出现偏 析 另一方面 混合机混合过程中的动力消耗 绝大部分转化为了热能加载在被混合调味粉 上 长时间混合将使物料温度升高 调味粉中的 糖类 糊精等会受热发粘 严重影响调味粉的混 合度和流动性能 3 2 加料顺序 先将组分中份额较小的小料投入混合 逐 步加入份额大的大料 对有液体香精等液体类 原料的 先将味精 食盐等不易吸潮变粘的原料 投入 加进液体原料 混合均匀后逐步加入小 料 大料 进行混合 油脂类原料事先需将其熔 化后与淀粉 糊精等赋型剂进行吸附混合 变为 粉体后正式投料 酱油粉 水解植物蛋白等容 易吸潮的原料 需要最后投入 且在投入后尽短 时间混合完毕 3 3 液体原料 在有液体原料使用时 加入淀粉 二氧化硅 二者组合使用 等助剂转移液体原料中的水分 保证混合效果 正常情况下 液体原料的个数和 添加量要尽可能减少 3 4 混合设备 选择混合设备要考虑与产品的适应性 主要 看物料总的容重 颗粒度 油脂及液体原料添加量 等因素 同时考虑出料方便 便于清洁 工作室内 尽可能少搅拌死角等结构问题 3 5 作业现场 作业现场保持好适当的温度 湿度 混合过程 中保持混合机工作室密闭状态 3 6 原料质量 由于调味粉所用原料类型多 品种杂 要针 对不同的原料进行相应的预处理 包括水分挑 选 去除 粉碎等 尽可能使同批产品所用原料 水分 颗粒度接近 为取得较好混合度打下良