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如今商品化社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，在利益驅(qū)使下，奶粉安全事件的頻繁發(fā)生，對(duì)奶粉的選擇尤為的謹(jǐn)慎；奶粉中一定的水分含量可保持食品品質(zhì)，大大延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期。原料（如全脂牛奶、脫脂牛奶）的變化以及加工工藝的變化導(dǎo)致了奶粉成品種類(lèi)繁多。奶粉成品包括嬰兒配方奶粉、脫脂奶粉、酪蛋白粉、乳清蛋白粉和乳糖粉。本文介紹并討論了測(cè)定Warren Spring內(nèi)聚強(qiáng)度和奶粉粉壁摩擦角的方法。測(cè)量采用Anton Paar模塊化緊湊型流變儀進(jìn)行。

圖2：帶有暴露支撐板（WESP）流變儀和裝有粉體樣品的粉體流化單元

測(cè)量采用Anton Paar的模塊化緊湊型流變儀（MCR）  和粉體流化單元來(lái)進(jìn)行。圖2為安裝了粉體流化單元的MCR流變儀，填充了粉體的粉體流化單元的測(cè)量玻璃為涂有氧化銦錫的硼硅酸鹽玻璃。

圖3：Schematic view of the Warren Spring measuring geometry

用Warren Spring內(nèi)聚強(qiáng)度來(lái)表征流化特性，即黏接的粉體開(kāi)始流動(dòng)的點(diǎn) 。樣品制備通過(guò)透氣活塞進(jìn)行， 這確保了此方法的重現(xiàn)性。活塞采用規(guī)定的法向應(yīng)力（這里為9kPa）壓縮粉體樣品。如圖3

圖4：法向力和剪切應(yīng)力關(guān)系曲線中計(jì)算壁摩擦角

壁摩擦角在很大程度上決定了粉末是否能夠均勻地從料斗中排出。如圖7所示，可以預(yù)測(cè)兩種不同的流動(dòng)模型

核心流：材料被夾持在料斗的壁上，只有位于容器中心處的材料容易排出，這是有問(wèn)題的，因?yàn)樗斐闪耸紫冗M(jìn)去的料最后被排出來(lái)。因此，不同批次的粉體混合不均勻。

質(zhì)量流：粉體樣品均勻排出。這是理想的粉體流動(dòng)模型。

圖5：9 kPa 的固結(jié)應(yīng)力下，脫脂奶粉和嬰兒奶粉Warren Spring內(nèi)聚強(qiáng)度

圖5為Warren Spring內(nèi)聚強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果。剪切前用9kPa壓縮樣品嬰兒配方奶粉的Warren Spring內(nèi)聚強(qiáng)度平均值為5.72±0.24Pa，脫脂奶粉的Warren Spring內(nèi)聚強(qiáng)度平均值為2.24±0.05Pa.嬰兒配方奶粉的內(nèi)聚強(qiáng)度遠(yuǎn)高于脫脂奶粉，說(shuō)明和脫脂奶粉相比，如果讓嬰兒配方奶粉流動(dòng)需要更大的力。

圖6：9 kPa 的法向力下，使用涂有聚四氟乙烯涂層的測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量嬰兒奶粉和脫脂奶粉的壁摩擦角

圖6顯示了壁摩擦角測(cè)量的結(jié)果。結(jié)果為法向力為9kPa（未顯示3和6kPa）的嬰兒配方奶粉和脫脂奶粉，使用涂有聚四氟乙烯的測(cè)量系統(tǒng)。壁摩擦角越大，壁面摩擦越大。脫脂奶粉的扭矩明顯高于嬰兒配方奶粉，說(shuō)明脫脂奶粉的壁摩擦力較大。總的來(lái)說(shuō)，根據(jù)圖6所示的結(jié)果，與脫脂奶粉相比，嬰兒奶粉的壁摩擦角更小。

這是由于兩種表面的粗糙度和化學(xué)成分不同造成的，此次測(cè)量使用的不銹鋼表面測(cè)量系統(tǒng)的表面粗糙度為2.26μm，而PTFE是一種大多數(shù)物質(zhì)不會(huì)黏附在他表面的氟化聚合物，他的表面還是非常光滑的。如圖7所示，測(cè)得的壁摩擦角和漏斗角可用于預(yù)測(cè)給定粉體的質(zhì)量流和核心流。