使用激光衍射来测量乳制品乳液的尺寸和稳定性

为了延长保质期，牛奶要经过均质化过程。这一过程产生大小均匀的脂肪球。在均质过程中，脂肪球的大小范围从未加工牛奶的0.1 ~ 15 μm减小到均质牛奶[1]的1 ~ 2 μm。这些小的球状体不能形成足够大的团块来进行乳化，从而延长牛奶的保质期。奶油化过程受斯托克斯定律和牛奶中脂肪和其他流体成分的相对密度控制。

牛奶还含有酪蛋白胶束，尺寸范围为0.05-0.25μm。胶束在稳定脂肪球中起作用，特别是在均质化过程之后。脂肪小球的大小和免费酪蛋白胶束的比例是用于监测均化过程的重要参数，并且可以通过激光衍射同时测量。

牛奶的结构

均质牛奶是一种水包油乳状液，含有:

• 脂肪小球（1-2μm）
• 酪蛋白胶束（0.05-0.25μm）
• 乳糖
• 乳清蛋白
• 维生素和矿物质(低浓度，一般为5克/升[2])

脂肪小球和酪蛋白胶束有助于通过激光衍射{图1}测量的粒度分布。乳糖，乳清，维生素和矿物质存在于溶液中，因此不贡献。

图1。从激光衍射角度来看，牛奶由乳清蛋白和乳糖溶液中的脂肪小球和酪蛋白胶束组成。

表征不同的牛奶产品

测量了三种不同脂肪含量的英国牛奶(表1)，并比较了粒度分布。进一步的实验是通过从牛奶中去除酪蛋白来确认酪蛋白胶束和脂肪球是如何影响测量的颗粒大小分布的。

表1。在英国和美国提供的不同等级饮用牛奶的脂肪含量。

三种不同等级饮用牛奶的粒度分布如图2所示，可以根据牛奶的结构来解释。0.25 欧洲杯猜球平台μm以下的颗粒可以理解为酪蛋白胶束，1 ~ 2 μm的颗粒可以理解为脂肪球。全脂牛奶样欧洲杯猜球平台品中接近10 μm的颗粒可能是在均质过程中幸存下来或随后形成的脂肪球簇。脂肪球的比例，以大于0.25 μm的体积百分比测量，随着牛奶的总脂肪含量的增加而增加，酪蛋白胶束形成了群体的其余部分(表2)。最大的颗粒存在于全脂牛奶中欧洲杯猜球平台，全脂牛奶的脂肪含量最高。半脱脂牛奶的粒度分布代表中间成分。最小的颗粒存在于脱脂牛奶中，欧洲杯猜球平台它只含有微量的脂肪。

图2。整体，半脱脂和脱脂阵雨的粒度分布。低于0.2欧洲杯猜球平台5μm的颗粒是酪蛋白胶束，在1-2μm的颗粒是脂肪小球，并且在整个牛奶中接近10μm的颗粒是脂肪小球的簇。

表2。与饮用奶的脂肪含量相比，体积在0.25 μm以下。

数据存在趋势与酪蛋白胶束的存在低于0.25μm，脂肪球在1μm以上。为了证明这种解释，使用EDTA的溶液溶解乳中的酪蛋白[3]。在该实验中，使用EDTA溶液在加入分散单元之前预先分散牛奶。在图3-4和表3中示出了从整体和半脱脂牛奶获得的粒度分布和无酪蛋白。在这两种情况下，EDTA溶液的使用增加了0.25μm以上的材料的比例。这支持断言，即0.25μm以下的材料是酪蛋白的。

图3。全牛奶，没有酪蛋白。

图4。半脱脂牛奶，没有酪蛋白。

表3。饮用牛奶的粒度统计数据，没有酪蛋白。

牛奶均质化

在加工期间，通常均质乳液乳液以减少储存期间的奶油。激光衍射可用于跟踪均质化的进度，如图5所示。

在乳状液的均质化过程中(红色曲线，图5)，随着均质化压力的增加，最初观察到粒径减小。然而，在高压下，观察到的下降变得不那么明显。这是由于乳状液中脂肪滴之间的酪蛋白桥接而形成的脂肪簇。当脂肪滴的表面积变得太大而不能被有效的蛋白质覆盖时，就会发生这种情况。这些脂肪团簇的形成可以使用适当的“酪蛋白溶解”溶液[3]来抑制。将其加入乳状液中，脂肪团就会分散，形成更小的颗粒尺寸(蓝色曲线，图5)。

图5。D [3,2]的变异具有标准牛奶乳液的均质化压力和含有“酪蛋白溶解”溶液的无簇乳液[3]。

乳状液存储

储存期间乳制品乳液的行为也可以与粒径有关。通常会发现乳剂如乳膏利口酒，延长储存期间粘度甚至凝胶增加[4]。图6显示了DV90（粒径下降到哪个液滴的90％）的函数随着随时间测量而在不同的利口倍的函数而变化。DV90的变化可用于检测大粒子的外观。欧洲杯猜球平台可以看出，在DV90和粘度之间观察到直接相关性，随着粘度的增加而移动较粗糙的颗粒尺寸。这是由形成絮凝的液滴网络引起的。

图6。在抑制乳膏利口酒期间观察到粒径的变化[4]。

概括

激光衍射可用于测定饮用牛奶中脂肪滴和酪蛋白胶束的粒径分布。它还可以用于监测均质过程中颗粒大小的变化和监测乳状液如奶油利口酒的絮凝过程。

参考

1. 加拿大圭尔夫大学乳房科技教育系列H Douglas G欧洲杯线上买球offhttps://www.uoguelph.ca/food欧洲杯线上买球science/book-page/dairy-cience-and-technology-ebook.
2. CH McCrae和Lepoetre，通过前叶激光散射应用对牛奶和奶油的乳制品乳液的表征，INT Dairy Journal 6（1996）247-256
3. Muir，D.D.，McCrae-Homsma，C.H.AWERSUR，A.W.M.“前叶激光散射的”乳制品乳液的表征 - 乳胶利口料“，Milchwissenschaft（1991）46：691-694

该信息的来源、审查和改编来自Malvern Panalytical提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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