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二氧化矽
二氧化矽 | 二氧化矽

 

食品用抗結塊劑「二氧化矽」的介紹

陳彥豪

 在食品加工過程、儲存、運輸及最終的使用中,粉狀或顆粒狀的食品素材常因為一些外在的因素造成凝集、結塊、架橋、阻塞和流動性不良的問題,進而造成使用者的不便。所以,食品加工業者常使用一些抗結塊劑(或稱助流劑)來改善上述的問題,而沉澱型的非結晶性二氧化矽是最常使用的抗結塊劑。

造成結塊的因素

造成粉狀或粒狀產品結塊的原因一般有下列幾種。

1.      溼氣的存在:如果加工環境的溼氣增加或是在儲存運輸時包裝未能密封,粉狀產品會吸收環境中的水分而造成結塊。

2.      油脂或脂肪的存在:如果產品本身含有油脂或如加工過程環境中含有油氣,會造成結塊,例如休閒食品的調味粉吸收油氣後會造成小團塊,流動性欠佳,造成輸送下粉困難。

3.      壓力:儲存或運輸過程中常因堆疊壓力造成結塊。

4.      產品顆粒間的交互作用

抗結塊劑的作用機制

根據上述因素所選擇的抗結塊劑作用原理如下。

1.      附著在「宿主」顆粒的表面當作「隔絕者」,隔開宿主顆粒避免靠近。

2.      因抗結塊劑附著在宿主顆粒的表面,本身又能夠吸收水分,所以可以阻止宿主顆粒因吸收水分而造成架橋現象。

3.      抗結塊劑本身吸收油脂,阻止塑酯顆粒間的非水性架橋。

 

常用的抗結塊劑

目前市面上可見到的抗結塊劑有二氧化矽(Silicon Dioxide)、矽鋁酸鈉(Sodium Alumino Silicate)、矽酸鈣(Calcium Silicate)、磷酸三鈣(Tricalcium Phosphate)、碳酸鈣(Calcium Carbonate)、纖維素(Cellulose)、氧化鎂(Magnesium Oxide)、亞鐵氰化鈉 (Sodium Ferrocyanide)等,其中以二氧化矽最為常用,矽鋁酸鈉雖然也被使用,但因其含有鋁的成分會有造成鋁中毒或阿茲海默症的疑慮,再加上經實驗證明二氧化矽的使用效果比矽鋁酸鈉好(二氧化矽使用量可以減少一半),所以一些國家及食品廠商已漸不使用矽鋁酸鈉,多改以二氧化矽來替代。另外,引起矽肺病的是結晶型遊離二氧化矽,這與當做抗結塊劑的沉澱型非結晶二氧化矽不同,所以使用上並無疑慮。碳酸鈣表面積較小,所以在含油脂較多的產品上使用效果較差。磷酸三鈣本身會溶於水中,所以常會因為本身吸收水分後更易造成結塊現象,適得其反,所以只用於沖泡式的粉末飲料中。另外,磷酸三鈣也會和一些植物油產生作用。再則,因矽酸鈣有突出的油脂吸附性,在改善含高油脂產品的流動性上是很好的選擇。

下表是常用抗結塊劑的特性比較:

 

Product

Oil Abs.

(ml/100 gms)

Avg  Part. Size

(microns)

Surface Area

(m²/gm)

Sodium Alumino Silicate

60 - 160

4 - 6

20 - 225

Tricalcium Phosphate

65 - 75

4 - 9

60 - 90

Silicon Dioxide

60 - 350

3 - 100

50 - 700

Calcium Silicate

90 - 470

3 - 17

100 - 300

Cellulose

50 - 80

23 - 26

1 - 2

Magnesium Oxide

50 - 80

6 - 16

30 - 110

 

二氧化矽的特性與製造

沉澱型非結晶二氧化矽的製造是用沙(sand)用強鹼溶解成矽酸鈉溶液後,在加入硫酸中和經過沉澱、過濾、清洗和噴霧乾燥等步驟所得到白色的粉末產品,並在生產過程中並用其他的工序以確保不會產生結晶型二氧化矽。市面上的二氧化矽有不同的規格可供選擇,例如由Huber Engineered Materials所提供的下表:

 

Product

Physical Form

Oil Absorption

(cc/100g)

Carrying Capacity

Avg.  Part. Size

(μm)

pH

Surface Area

(m2/g)

Moisture

%

Bulk Density

(lbs/CFT)

Zeofree 80

Zeosyl 110SD

Zeosyl 200

Zeofree 5161

Zeofree 5162

Zeothix 265

Powder

Spray Dried Powder

Powder

Spray Dried Powder

Powder

Powder

195

200

200

220

220

220

63

68

63

72

68

66

12

40

10

27

19

3

7

7

7

7

7

7

140

140

200-220

160

160

250

3.0-7.0

3.0-7.0

3.0-6.0

4.0-7.0

4.0-7.0

3.0-7.0

9

14

9

14

9

6

Synthetic Silicon Dioxide

 

Huber Engineered MaterialsJ. M. Huber Corporation底下的一個事業體,它的二氧化矽部門是世界性的領導生產廠商,所生產的二氧化矽及矽酸鹽類產品行銷世界各國並獲世界大廠採用。

 

使用二氧化矽及矽酸鹽當抗結塊劑的最佳方法

使用二氧化矽或矽酸鹽當做抗結塊劑時要注意劑量及攪拌速度。一般的使用劑量為0.2%~2%(衛生署規定二氧化矽和矽酸鈣最高使用限量為2%)。

攪拌速度要適中,攪拌太快會造成二氧化矽的飛逸,造成損失;攪拌太慢則不易均勻。在乾燥的步驟中二氧化矽可以分多次添加以讓抗結塊劑能和宿主顆粒有良好的接觸及附著。

供應商: HUBER
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