水分活度（aw）对玉米与小麦粉粉末流动特性的影响机制及GAB-MCSP模型预测研究

本研究通过Guggenheim-Anderson-de Boer（GAB）模型和最小铺展压力变化（MCSP）方法，系统揭示了水分活度（aw）对小麦粉（WF）与碱化玉米粉（NCF）流动行为的影响规律。研究发现当aw>0.70时显著增强粉体结块（caking）与粘聚性（cohesiveness），其中小麦粉表现出更稳定的流速依赖性（PFSD）。该研究为食品工业中粉体储存与处理工艺的优化提供了重要理论依据。

　　

重点发现

引言

面粉作为全球市场中最重要且广泛交易的商品之一，是无数食品（从面包到面食和糕点）的关键原料，对全球人口饮食具有至关重要的作用。面粉的商业重要性不仅限于食品工业，还影响着经济、贸易关系和农业实践（Mottaleb, Kruseman and Snapp 2022）。面粉生产和贸易对就业、经济增长和粮食安全具有显著贡献。

实验方法

碱化玉米粉（NCF）采用VS-535杂交玉米品种和食品级石灰[Ca(OH)₂]（来自墨西哥格雷罗州本地超市）制备。有机小麦粉（WF）（品牌Siembra lo bueno?，普埃布拉，墨西哥）取自克雷塔罗本地超市。采用五氧化二磷干燥剂（P₂O₅）对面粉样品进行干燥处理，并通过盐浆法（醋酸钾[CH₃COOK]等）获取面粉吸附等温线。

结果与讨论

本研究评估了a_w对NCF和WF粉末流动特性的影响，并探讨如何利用GAB单层值和铺展压力作为可靠参数来预测发生粉体结块和粘聚等不良现象时的水分含量范围。如下文详述，最小铺展压力变化（MCSP）对应的水分含量恰好与caking值和cohesiveness值随a_w发生显著变化的水分范围一致。

结论

研究结果证实a_w对面粉粉末的关键流动特性（包括结块倾向、粘聚性和粉末流速依赖性（PFSD））具有显著影响。此外，a_w还会影响最小铺展压力变化（MCSP）和Guggenheim-Anderson-de Boer（GAB）单层值，突显其在变化环境条件下决定材料物理稳定性和流动性能的核心作用。