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如今商品化社會競爭日益激烈，在利益驅(qū)使下，奶粉安全事件的頻繁發(fā)生，對奶粉的選擇尤為的謹慎；奶粉中一定的水分含量可保持食品品質(zhì)，大大延長食品的保質(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定Warren Spring內(nèi)聚強度和奶粉粉壁摩擦角的方法。測量采用Anton Paar模塊化緊湊型流變儀進行。

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

測量采用Anton Paar的模塊化緊湊型流變儀（MCR）  和粉體流化單元來進行。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)聚強度來表征流化特性，即黏接的粉體開始流動的點 。樣品制備通過透氣活塞進行， 這確保了此方法的重現(xiàn)性?；钊捎靡?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)測兩種不同的流動模型

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，這是有問題的，因為它造成了首先進去的料最后被排出來。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)聚強度

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

圖6：9 kPa 的法向力下，使用涂有聚四氟乙烯涂層的測量系統(tǒng)測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，說明脫脂奶粉的壁摩擦力較大。總的來說，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，此次測量使用的不銹鋼表面測量系統(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，測得的壁摩擦角和漏斗角可用于預(yù)測給定粉體的質(zhì)量流和核心流。