تتضمن العناصر المؤثرة في إعادة ترطيب بودرة الحليب عوامل مثل حجم الجسيمات والكثافة والمسامية والتآكل والرطوبة ودرجة الحرارة.
إعادة ترطيب بودرة الحليب
قدرة البودرة على إعادة الترطيب في الماء هي سمة حاسمة لمستهلكي مساحيق الحليب. إعادة ترطيب بودرة الحليب تشمل عادة مراحل التبليل والغرق والتشتت والذوبان الكامل. تحكم عملية الإعادة بأربعة معلمات رئيسية: التبليل، الذي يشمل اختراق السائل في البودرة؛ الغرق، حيث تغمر جسيمات المسحوق في السائل؛ التشتت، والذي يشير إلى توزيع المسحوق بالتساوي؛ والذوبان، الذي ينطبق على الجسيمات القابلة للذوبان حيث تذوب تمامًا.
تعرف القابلية للتبليل في البودرة على أنها الوقت الذي يحتاجه مقدار محدد من المسحوق لتحقيق التبليل الكامل عند سكبه في الماء عند درجة حرارة محددة. في بعض الأحيان، يتم تضمين مصطلح “الغرق”، الذي يشير إلى قدرة المسحوق على أن يغمر نفسه في الماء بعد التبليل. يظهر بودرة الحليب التجاري تقلبًا في التبليل يتراوح بين 24 ثانية لبودرة الحليب خالي الدسم و120 ثانية لبودرة الحليب كامل الدسم. تتراوح نسبة تشتيت بودرة الحليب التجاري بين 90% بالنسبة لـبودرة حليب كامل الدسم و95% بالنسبة لبودرة حليب خالي الدسم. يعكس التبليل تفاعلًا جزيئيًا بين المرحلة الصلبة والماء، مما يمثل قدرة جسيمات المسحوق على التغلب على توتر سطح الماء.
قابلية التشتت هي قدرة البودرة على التشتت في جزيئات فردية باستخدام خلط لطيف عند إدخاله في الماء. في التقييم، يتم توزيع عينة بودرة ذات نسبة معينة من الماء بالتساوي على سطح الماء عند 25 درجة مئوية. بعد التحريك اليدوي مختصر، يتم ترشيح جزء من الخليط من خلال منخل، ويتم قياس المحتوى الصلب الإجمالي للسائل المجمع. يتم حساب قابلية التشتت ثم باستخدام كتلة العينة التجريبية إلى جانب القيم لمحتوى الماء والصلب الكلي.
مؤشر الذوبان يقدم قياسًا عامًا لقدرة البودرة على الذوبان في الماء. ويُعرَّف بأنه حجم الرواسب بالملليلتر بعد الطرد المركزي. يتم حل البودرة في الماء عند درجة حرارة معينة ويتم الطرد المركزي. يتم إزالة السائل العلوي ويتم استبداله بالماء ويتم الطرد مرة أخرى قبل قراءة حجم الرواسب غير الذائبة. يُظهر الشكل أدناه رسمًا توضيحيًا لإعادة تكوين البودرة.
موارد المؤثرة في إعادة ترطيب مسحوق الحليب
تتأثر عملية إعادة الترطيب بعوامل مختلفة، بما في ذلك خصائص سطح الجسيمات، وحجم الجسيمات وتوزيعها، والكثافة، والمسامية (مساحة الفراغ الداخلي داخل الجسيمات)، ووجود المواد الخافضة للتوتر السطحي النشطة، وصلابة الجسيمات، والتآكل، والرطوبة، ودرجة الحرارة، ونسبة الدهون والبروتين، والتجانس. العمليات والأساليب. التجفيف (االأسطوانة أو الرش)، وإعدادات مجفف بالرش(بما في ذلك ضغط الهواء وسرعة الدوران)، بالإضافة إلى الفحص الدقيق واستخدام طريقة التكتل المناسبة، والتي يتم تلخيصها بإيجاز أدناه.
تأثير حجم الجسيمات على إعادة ترطيب بودرة الحليب
تُستخدم طرق متنوعة لقياس مسحوق الحليب، بما في ذلك المجهر، وتحليل الصور، والغربلة، والتشتيت الضوئي. عادةً ما تكون جسيمات حليب السائل أقل من 2-3 ميكرومتر في الحجم، في حين تتراوح جسيمات مسحوق الحليب من 100 ميكرومتر إلى 250 ميكرومتر في المتوسط، حوالي 40 إلى 100 مرة أكبر. بالنسبة لبودرة الحليب كامل الدسم، يتراوح D50 بين 142 ميكرومتر إلى 149 ميكرومتر، في حين يتراوح لمسحوق حليب اللبن المخفوق بين 121 ميكرومتر إلى 126 ميكرومتر، مما يشير إلى أن بودرة الحليب كامل الدسم لديه حجم جسيم متوسط أكبر من بودرة الحليب خالي الدسم.
(D50، أو القطر الجسيمي الوسيط، يُظهِر الحجم الذي يكون فيه 50٪ من الجسيمات أكبر، و50٪ أصغر.)
تتمثل الجسيمات الكبيرة والكتل الضخمة عادةً في قطر يتراوح بين 200 ميكرومتر إلى 500 ميكرومتر، في حين تكون الجسيمات الدقيقة أصغر من 125 ميكرومتر. يتراوح حجم الجسيمات المثلى لإعادة الترطيب بين 150 ميكرومتر إلى 200 ميكرومتر، مما يشير إلى تحسين التشتت والامتصاص.
يلعب حجم الجسيمات، الذي يتم قياسه بالميكرومتر (µm)، دورًا حاسمًا في عملية إعادة الترطيب. تعتبر أنظمة تشتت الليزر تقنيات متقدمة لتحليل حجم الجسيمات بدقة، حيث تكشف عن أن مساحيق حليب اللبن العادية خالي الدسم لديها حجم متوسط يبلغ 85 ميكرومتر، في حين تتراوح مساحيق الدهون من 230 ميكرومتر إلى 250 ميكرومتر. يتأثر التشتت بحجم الجسيمات والمورفولوجيا. يمكن أن تؤدي الجسيمات الأصغر أو نسبة أعلى من الجسيمات الدقيقة إلى سيولة أقل والتشتت وأوقات التبليل الأطول. يُعتَبَرُ المساحيق التي يفوق حجمها 200 ميكرومتر متدفقة بحرية، بينما تواجه المساحيق الدقيقة تحديات في التماسك، مما يؤدي إلى زيادة المقاومة وصعوبة التدفق.
التكتل، تأثيرها على إعادة ترطيب بودرة الحليب
الهدف الرئيسي من التكتل هو دمج الجسيمات الصغيرة في جسيمات أكبر. تظهر المساحيق المتكتلة بشكل ثابت حجم جسيم متوسط أكبر مقارنة بالمساحيق العادية غير المتكتلة. عندما تكون المساحيق فائقة الدقة، فإنها تميل إلى تكوين كتل، مع تعثر معدل الذوبان. . يُغيِّر التكتل مسامية المساحيق ويُيسِّر اختراق الماء إلى الحبيبات.
لتحقيق تكتل الجسيمات، يتعين زيادة حجم الجسيمات الدقيقة، التي تتراوح عادة بين 30 إلى 50 ميكرومتر، إلى نطاق يتراوح بين 150 إلى 200 ميكرومتر. يعزز هذا التحول من التماسك والتشتت وقابلية التبليل، مع تقليل التلوث بالغبار. يعزز تكتل الجسيمات أو التكتل بشكل كبير تشتت المسحوق من 41٪ إلى 62٪ تحت ظروف إعادة التبليل، مما يحسن بذلك التشتت وقابلية التدفق وقابلية التبليل.
المسامية، تأثيرها على إعادة ترطيب بودرة الحليب
تظهر المواد ذات الحبوب الدقيقة أساسًا مسامية أكبر بالمقارنة مع تلك ذات الحبوب الأكبر. في الرسم التوضيحي أدناه، تحتل الجسيمات الصغيرة في المواد ذات الحبوب السيئة المسافات بين الجسيمات الأكبر، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في المسامية والتوصيل الهيدروليكي. (في الصورة، يشير اللون الأسود إلى المواد الصلبة، بينما يُمثِّل اللون الأزرق المساحة الفارغة.)
تعمل المسامية المتزايدة وحجم المسام الأكبر على تعزيز قابلية التبليل، في حين أن وجود الدهون الخالية من السطح وانخفاض حجم الهواء الخلالي (المسامية) يقيد ويبطئ عملية إعادة ترطيب مسحوق الحليب في الماء.
البروتين، تأثيرها على إعادة ترطيب بودرة الحليب
بالمقارنة مع مساحيق الحليب الأخرى، غالبًا ما تظهر مساحيق البروتين خصائص رديئة لإعادة ترطيب والتشتيت. تميل مساحيق الألبان عالية البروتين، بما في ذلك المعزولات، إلى أن تكون لديها قابلية سيولة دون المستوى الأمثل بسبب طبيعتها المتماسكة. وهذا يشكل تحديات أمام المصنعين والمستهلكين النهائيه في مواصلة معالجة هذه المساحيق.
الكربوهيدرات، تأثيرها على إعادة ترطيب بودرة الحليب
تظهر المنتجات التي تحتوي على نسبة عالية من الكربوهيدرات القابلية للتبليل أفضل، وتتطلب وقتًا أقل للنقع في الماء.
درجة حرارة، تأثيرها على إعادة ترطيب بودرة الحليب
يتحسن التشتت مع زيادة درجة الحرارة. تشير الملاحظات إلى أن الماء مع درجة حرارة 60 درجة مئوية تعطي نتائج تشتت أفضل مقارنة بـالماء مع 40 درجة مئوية و24 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، قد تختلف قابلية ذوبان البروتينات في بودرة الحليب بناءً على درجة حرارة إعادة التكوين، حيث تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى زيادة قابلية الذوبان.
الدهن، تأثيرها على إعادة ترطيب بودرة الحليب
تشير نتائج الاختبار إلى أن قابلية ذوبان بودرة الحليب خالي الدسم تفوق ذائبية من بودرة الحليب كامل الدسم بسبب انخفاض تشتت الدهون في الماء. تتأثر النتيجة بعوامل مثل نوع بودرة الحليب، ومعلمات مجفف الرش ، ودرجة الحرارة، والرطوبة، وغيرها من الظروف.
الكثافة، تأثيرها على إعادة ترطيب بودرة الحليب
ترتبط جزيئات الدقيقة مع اكثر السائبة فضفاضة والكثافة الظاهرية مستغلة. الكثافة السائبة لبودرة حليب كامل الدسم أقل من كثافة بودرة حليب خالي الدسم. تظهر عينات الجسيمات الخشنة دائمًا أقل كثافة حجمية، بينما تظهر عينات الجسيمات الدقيقة أعلى كثافة حجمية. ويعزى ذلك إلى عدم انتظام الجزيئات الخشنة مقارنة بالجزيئات المتوسطة والناعمة. تساهم الجسيمات الدقيقة، كونها أكثر كروية، في زيادة الكثافة الظاهرية بسبب انخفاض محتوى الهواء الخلالي، بينما تؤدي الجسيمات غير المنتظمة إلى انخفاض الكثافة الظاهرية. تم التوصل إلى أن أقصى قدر من الذوبان من خلال التشتت يتم تحقيقه مع مساحيق الحليب ذات الكثافة الظاهرية الأقل من 0.4 جم / مل. تؤدي الكثافة الظاهرية الأعلى إلى تقليل التشتت.
رطوبة، تأثيرها على إعادة ترطيب بودرة الحليب
يلعب محتوى الرطوبة دورًا حاسمًا في قابلية التدفق والتخزين والجودة الشاملة، مما يؤثر على قابلية ذوبان المواد الصلبة في الحليب. للحفاظ على قابلية الذوبان المثلى (بين 15 و38 بالمائة من محتوى الرطوبة)، يتم تنظيم مستويات الرطوبة بعناية طوال العملية. يميل بودرة حليب كامل الدسم إلى أن يحتوي على نسبة رطوبة أقل من بودرة حليب خالي الدسم. يمكن أن تؤدي مستويات الرطوبة المرتفعة إلى زيادة التصاق الجسيمات، مما يؤدي إلى تكتل محكم وحالات متكتلة، مما يؤدي في النهاية إلى تقليل قابلية الذوبان. تؤدي الرطوبة العالية إلى تكوين مجموعات جسيمية مدمجة، بينما تؤدي الرطوبة المنخفضة إلى تراكم جزيئات سائبة. تعد إدارة مستويات الرطوبة أمرًا ضروريًا للحفاظ على بنية المسحوق الحبيبي.
طريقة التجفيف، تأثيرها على إعادة ترطيب بودرة الحليب
عادة ما تتجاوز قابلية ذوبان بودرة الحليب خالي الدسم وبودرة الحليب كامل الدسم المجفف بالرش 99٪، في حين أن بودرة الحليب المجفف بالأسطوانة يميل إلى أن يكون ذوبان أقل (حوالي 85٪). يتأثر شكل الجسيمات وحجمها بطريقة التجفيف وعملية الطحن. تكون جزيئات المسحوق المجففة بالرش كروية بأقطار تتراوح من 10 إلى 250 ميكرون، ويتم تحديدها بشكل أساسي من خلال خصائص الفوهة. في المقابل، تظهر المساحيق المجففة بالأسطوانة بنية مدمجة، وشكل غير منتظم، وتفتقر إلى الهواء المسدود، مع تأثر أبعاد الجسيمات النهائية بعملية الطحن بشكل أكبر. يعتمد حجم وتوزيع قطرات المنتج المجفف بالرش بشكل كبير على نوع الفوهة المستخدمة في رذاذ الحليب. يحتوي المسحوق المجفف بالأسطوانة عمومًا على متوسط حجم جسيمات أكبر يبلغ حوالي 150 ميكرون وحجم فجوة منخفض، بينما يحتوي المسحوق المجفف بالرش على حجم جسيم أصغر يبلغ حوالي 70 ميكرون وحجم فجوة كبير.
التجانس، تأثيرها على إعادة ترطيب بودرة الحليب
يعد التجانس الفعال أمرًا بالغ الأهمية لتكسير جزيئات الدهون الكبيرة أثناء عملية الإنتاج. ترتبط كمية كبيرة من جزيئات الدهون بالطبقات الخارجية لجزيئات البروتين، وتشكل مجاميع أكبر. التجانس غير الكافي يحد من ثبات وتدفق بودرة الحليب. على العكس من ذلك، يؤدي التجانس المفرط إلى زيادة كبيرة في المساحة السطحية المحددة لجزيئات الدهون، مما يؤدي إلى تلبد بودرة الحليب أو تسريع أكسدة الدهون. وهذا بدوره يقلل من طعم المنتج وثباته. ولذلك، فإن المراقبة المستمرة لتغيرات حجم جزيئات الحليب المجفف هي جزء لا يتجزأ من عملية الإنتاج.
الاحتكاك، تأثيرها على إعادة ترطيب بودرة الحليب
يتأثر التحمل للتآكل بتركيبة المادة الكيميائية وقوة وشكل جسيماتها. عادةً ما تظهر الجسيمات المستديرة تؤثر أقل من الجسيمات الشاذة وغير المنتظمة، حيث إن حواف الأخيرة أكثر عرضة للكسر.
الختام
إعادة ترطيب مسحوق الحليب عملية دقيقة، تتضمن مراحل مثل التبليل والغمر والتشتيت والتذويب. العوامل مثل حجم الجسيم، والكثافة، والمسامية، وغيرها تؤثر بشكل كبير على النتيجة. من فهم التفاعلات الجزيئية إلى استكشاف تأثير طرق التجفيف وعمليات التجانس، وغيرها، يظهر أن تحقيق إعادة ترطيب مثلى هو تداخل معقد لعناصر متنوعة.
يرجى الرجوع إلى قسم الاتصال، للتواصل مع هیرولند.
اقرأ المزيد عنها: استكشاف عالم مساحيق زبدة الحليب: مقارنة شاملة
اقرأ المزيد: تطبيق توزيع حجم الجسيمات على معالجة ترطيب مسحوق الحليب
