Factors effecting the breakage of infant formula particles
Knutas, Nora (2022)
Katso/ Avaa
Sisältö avataan julkiseksi: 31.10.2024
Diplomityö
Knutas, Nora
2022
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022103163801
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022103163801
Tiivistelmä
Infant formula is nutritionally important because it can be the baby's only source of nutrition. To ensure the quality of the product, various physical properties of infant formula were analyzed to determine the functionality of the product. Breakage of the powder, and hence a reduction in particle size, can lead to a loss of functionality of the product.
Powder particle breakage was investigated based on particle size distribution. The particles were stressed at different pressures (0.25 bar and 4 bar) and the resulting particle size distributions are representative of the powder breakage behavior. In this work, the influence of selected process and composition parameters on particle size distribution and product quality parameters were investigated in a pilot trial. In addition, changes in the particle size distribution of infant formula products at different process steps were investigated.
The results showed that there was no significant change in the particle size distribution in infant powder products between the process stages. Thus, the breakage indices do not reflect the real situation in the process.
The process parameters selected for the pilot trial had no significant effect on the physico-chemical properties of the powder. Nozzle pressure was the factor that most significantly affected the size among the selected parameters. Compositional factors had no significant effect on powder particle size.
A smaller particle size resulted in a heavier spoon weight, lower wettability, and higher tapping density, compared to a large particle size. The change between bulk density and tapping density was greater for the larger particle size powders. Although changes associated with particle size were found in the powder quality parameters, consistent results were not obtained for all powder samples. The quality parameters were influenced by several factors, and these experiments did not indicate a direct effect of breakage on the functional properties of the product. Äidinmaidonkorvikkeella on ravitsemuksellisesti tärkeä merkitys, koska se voi olla vauvan ainoa ravinnonlähde. Tuotteen laadun varmistamiseksi äidinmaidonkorvikkeesta analysoidaan erilaisia fysikaalisia ominaisuuksia, jotka määrittävät tuotteen toiminnallisuuden. Jauhepartikkelien hajoaminen ja täten partikkelikoon pieneneminen voi johtaa tuotteen toiminnallisuuden heikkenemiseen.
Jauhepartikkelien hajoamista tutkittiin partikkelikokojakauman avulla. Partikkeleita rasitettiin eri paineilla (0.25 bar ja 4 bar) ja näiden aiheuttamat partikkelikokojakaumat indikoivat jauheiden hajoamiskäyttäytymistä. Tässä työssä tutkittiin valittujen prosessi- ja koostumusparametrien vaikutusta hiukkaskokojakaumaan sekä tuotteen laatuparametreihin pilotkokeilla. Lisäksi tutkittiin äidinmaidonkorviketuotteiden partikkelikokojakauman muutoksia eri prosessivaiheissa.
Tutkimuksen tulokset osoittivat, että äidinmaidonkorviketuotteiden jauhepartikkelien hajoamista ei merkittävästi tapahdu prosessivaiheiden välillä. Täten hajoamisindeksit eivät kuvasta prosessissa olevaa todellista tilannetta.
Pilotkokeisiin valituilla prosessiparametreilla ei ollut merkittävää vaikutusta jauheen fysikaalisiin ominaisuuksiin. Suuttimen paine oli merkittävin partikkelikokoon vaikuttava tekijä valituista prosessiparametreista. Koostumustekijöillä ei ollut huomattavaa vaikutusta jauhehiukkasten kokoon. Pienemmällä partikkelikoolla saadaan painavampi lusikkapaino, heikompi kostuvuus sekä suurempi koputustiheys. Muutos irtotiheyden ja koputustiheyden välillä on suurempi isomman partikkelikoon jauheilla. Vaikka jauheen laatuparametreissa nähdään partikkelikokoon liitännäisiä muutoksia, ei tämän työn perusteella voitu tehdä yksiselitteisiä johtopäätöksiä partikkelikoon ja jauheen laatuominaisuuksien välillä. Laatuparametreihin vaikuttavat useat tekijät, eivätkä nämä kokeet todista rikkoutumisen suoraa vaikutusta tuotteen toiminnallisiin ominaisuuksiin.
Powder particle breakage was investigated based on particle size distribution. The particles were stressed at different pressures (0.25 bar and 4 bar) and the resulting particle size distributions are representative of the powder breakage behavior. In this work, the influence of selected process and composition parameters on particle size distribution and product quality parameters were investigated in a pilot trial. In addition, changes in the particle size distribution of infant formula products at different process steps were investigated.
The results showed that there was no significant change in the particle size distribution in infant powder products between the process stages. Thus, the breakage indices do not reflect the real situation in the process.
The process parameters selected for the pilot trial had no significant effect on the physico-chemical properties of the powder. Nozzle pressure was the factor that most significantly affected the size among the selected parameters. Compositional factors had no significant effect on powder particle size.
A smaller particle size resulted in a heavier spoon weight, lower wettability, and higher tapping density, compared to a large particle size. The change between bulk density and tapping density was greater for the larger particle size powders. Although changes associated with particle size were found in the powder quality parameters, consistent results were not obtained for all powder samples. The quality parameters were influenced by several factors, and these experiments did not indicate a direct effect of breakage on the functional properties of the product.
Jauhepartikkelien hajoamista tutkittiin partikkelikokojakauman avulla. Partikkeleita rasitettiin eri paineilla (0.25 bar ja 4 bar) ja näiden aiheuttamat partikkelikokojakaumat indikoivat jauheiden hajoamiskäyttäytymistä. Tässä työssä tutkittiin valittujen prosessi- ja koostumusparametrien vaikutusta hiukkaskokojakaumaan sekä tuotteen laatuparametreihin pilotkokeilla. Lisäksi tutkittiin äidinmaidonkorviketuotteiden partikkelikokojakauman muutoksia eri prosessivaiheissa.
Tutkimuksen tulokset osoittivat, että äidinmaidonkorviketuotteiden jauhepartikkelien hajoamista ei merkittävästi tapahdu prosessivaiheiden välillä. Täten hajoamisindeksit eivät kuvasta prosessissa olevaa todellista tilannetta.
Pilotkokeisiin valituilla prosessiparametreilla ei ollut merkittävää vaikutusta jauheen fysikaalisiin ominaisuuksiin. Suuttimen paine oli merkittävin partikkelikokoon vaikuttava tekijä valituista prosessiparametreista. Koostumustekijöillä ei ollut huomattavaa vaikutusta jauhehiukkasten kokoon. Pienemmällä partikkelikoolla saadaan painavampi lusikkapaino, heikompi kostuvuus sekä suurempi koputustiheys. Muutos irtotiheyden ja koputustiheyden välillä on suurempi isomman partikkelikoon jauheilla. Vaikka jauheen laatuparametreissa nähdään partikkelikokoon liitännäisiä muutoksia, ei tämän työn perusteella voitu tehdä yksiselitteisiä johtopäätöksiä partikkelikoon ja jauheen laatuominaisuuksien välillä. Laatuparametreihin vaikuttavat useat tekijät, eivätkä nämä kokeet todista rikkoutumisen suoraa vaikutusta tuotteen toiminnallisiin ominaisuuksiin.