β-羟基-β-甲基丁酸钙的流变学特性及其加工适应性

β-羟基-β-甲基丁酸钙（Ca-HMB）是一种广泛应用于运动营养、功能食品及饲料领域的功能性成分，其流变学特性主要体现在粉体流动性与水溶液/复配体系的黏度、触变性两个维度，这些特性直接决定其在不同加工工艺中的适配性。β-羟基-β-甲基丁酸钙的晶体结构与分子极性赋予其独特的流变行为，通过工艺优化可进一步提升其在固体、液体、半固体剂型中的加工兼容性。

一、流变学核心特性

β-羟基-β-甲基丁酸钙的流变学特性由其分子结构与聚集状态决定，可分为粉体流变特性与分散体系流变特性两大类，是评估其加工适应性的核心依据。

1. 粉体流变特性：流动性与抗结块性

β-羟基-β-甲基丁酸钙为白色结晶性粉末，分子式为C8H14CaO6，分子结构中含羟基、羧基钙盐基团，分子间易形成氢键与离子键，进而影响粉体的流动性能。

流动性参数：β-羟基-β-甲基丁酸钙的休止角通常为32°~38°，属于中等流动性粉体（休止角＜30°为优，30°~40°为中，＞40°为差）；其滑角为28°~32°，压缩度为18%~25%，振实密度约为0.85~1.05g/cm3。晶体粒径是影响流动性的关键因素，粒径在50~150μm范围内时流动性很好，粒径过小（＜20μm）易因分子间作用力团聚，导致休止角增大；粒径过大（＞200μm）则会降低粉体的均匀混合性。

抗结块性：β-羟基-β-甲基丁酸钙具有一定的吸湿性，相对湿度（RH）＞65%时易吸收水分并溶解重结晶，导致粉体结块，流动性急剧下降。在干燥环境（RH＜40%）中，粉体可保持良好的松散状态，储存稳定性优异。

2. 分散体系流变特性：黏度、触变性与相容性

β-羟基-β-甲基丁酸钙在水中的溶解度约为10~15 g/100 mL（25℃），溶解后形成澄清溶液，其流变行为受浓度、温度、pH及复配辅料影响显著。

黏度特性：低浓度（≤5%）β-羟基-β-甲基丁酸钙水溶液为牛顿流体，黏度稳定且接近水（约1.2~1.8 mPa·s，25℃），剪切速率变化对黏度无显著影响；高浓度（＞10%）溶液因分子间氢键与离子键作用，表现为轻微的假塑性流体（剪切稀化现象），黏度随剪切速率升高而缓慢下降，这一特性利于液体剂型的搅拌、均质与灌装。

触变性：β-羟基-β-甲基丁酸钙水溶液本身触变性较弱，但与多糖类辅料（如黄原胶、瓜尔胶）复配后，体系触变性增强——静置时黏度升高，剪切时黏度下降，适合制备混悬液、凝胶等半固体剂型，可提升产品的稳定性与口感。

pH与温度对黏度的影响：β-羟基-β-甲基丁酸钙水溶液在pH 5.0~8.0范围内黏度稳定，强酸（pH＜3.0）或强碱（pH＞10.0）条件下，钙盐可能与酸碱发生反应，导致体系黏度波动；温度升高会降低溶液黏度，例如40℃时10%β-羟基-β-甲基丁酸钙溶液黏度较25℃时下降约20%~30%，低温（4℃）则会使黏度略有上升。

二、加工适应性分析

β-羟基-β-甲基丁酸钙的流变学特性使其适配固体饮料、运动营养棒、口服液、凝胶糖果等多种剂型的加工工艺，不同剂型需针对性优化工艺参数，以兼顾产品稳定性与功能性。

1. 固体剂型加工适应性：混合、制粒与压片

固体剂型（如固体饮料、压片糖果）的核心加工需求是粉体均匀混合、良好流动性与成型性，β-羟基-β-甲基丁酸钙的粉体流变特性可满足这些需求。

固体饮料：β-羟基-β-甲基丁酸钙可与乳清蛋白、麦芽糊精、膳食纤维等辅料直接干混，中等流动性的粉体可保证混合均匀度，避免分层。加工时需控制环境湿度（RH＜50%），防止粉体结块；喷雾干燥制备固体饮料粉时，它的热稳定性好（分解温度＞200℃），可耐受喷雾干燥的高温工艺，且干燥后粉体流动性优异，冲调时不易抱团。

压片糖果：β-羟基-β-甲基丁酸钙的压缩度适中，可作为片剂的活性成分与稀释剂，与微晶纤维素、硬脂酸镁等辅料复配后，压片时不易出现裂片、松片现象。需注意控制压片压力，压力过大易导致片剂过硬，溶解速度下降；压力过小则片剂成型性差，易碎。

运动营养棒：β-羟基-β-甲基丁酸钙粉体可与蜂蜜、油脂、谷物粉等原料混合，其轻微的吸湿性可帮助营养棒保持适宜的硬度与韧性，避免过硬或过黏。加工时需控制原料的水分含量（＜8%），防止其吸湿结块，影响营养棒的质地。

2. 液体剂型加工适应性：溶解、均质与储存

液体剂型（如口服液、运动饮料）的核心需求是快速溶解、低黏度与储存稳定性，β-羟基-β-甲基丁酸钙的水溶液流变特性适配液体加工工艺。

口服液：低浓度β-羟基-β-甲基丁酸钙水溶液为牛顿流体，黏度低，易实现高速搅拌溶解与均质，灌装时不易挂壁，可保证剂量精准。为提升产品稳定性，可将溶液pH调节至6.0~7.0，添加柠檬酸-柠檬酸钠缓冲体系，同时避免与铁、锌等金属离子复配（防止生成沉淀）。

运动饮料：β-羟基-β-甲基丁酸钙可与电解质（钠、钾盐）、碳水化合物复配，低黏度特性不会影响饮料的适口性与吞咽感；其剪切稀化特性利于饮料的搅拌混合与灌装，储存过程中不易出现分层或沉淀。需注意控制饮料的总固形物含量，避免过高浓度导致黏度上升，影响口感。

3. 半固体剂型加工适应性：凝胶与混悬体系

半固体剂型（如凝胶糖果、混悬液）的核心需求是体系稳定、触变性与成型性，β-羟基-β-甲基丁酸钙可通过与辅料复配满足这些需求。

凝胶糖果：β-羟基-β-甲基丁酸钙可溶解于明胶、果胶等凝胶基质中，与基质形成氢键网络，增强凝胶的强度与弹性。复配体系的触变性可使凝胶在加热融化时黏度下降，便于浇注成型；冷却后黏度回升，形成稳定的糖果结构。加工时需控制凝胶基质的浓度与温度，避免凝胶过软或过硬。

混悬液：β-羟基-β-甲基丁酸钙与黄原胶、羧甲基纤维素钠等增稠剂复配后，体系触变性增强，可防止活性成分沉降，提升混悬液的稳定性。混悬液在灌装、摇匀时，剪切作用使黏度下降，便于操作；静置后黏度升高，维持体系均匀性。

三、提升加工适应性的优化策略

针对β-羟基-β-甲基丁酸钙在加工过程中的潜在问题（如吸潮结块、高浓度溶液黏度波动），可通过原料改性、工艺优化、辅料复配三大策略提升其加工适应性。

原料改性：改善粉体流动性与抗吸湿性

通过造粒技术将β-羟基-β-甲基丁酸钙制成粒径均一的颗粒（100~150 μm），可显著降低休止角，提升粉体流动性；采用微胶囊包衣技术（如以麦芽糊精、壳聚糖为包衣材料），可在其颗粒表面形成保护膜，降低吸湿性，避免加工与储存过程中的结块问题。

工艺优化：控制环境与加工参数

固体剂型加工时，需将车间相对湿度控制在40%~50%，温度控制在20~25℃；喷雾干燥时，调整进风温度（180~200℃）与出风温度（80~90℃），保证粉体干燥充分且流动性良好。液体剂型加工时，采用高速剪切均质机（转速8000~12000 r/min）促进β-羟基-β-甲基丁酸钙快速溶解，避免抱团；灌装后采用巴氏杀菌（65℃/30 min），保障产品微生物安全性，同时避免高温破坏其结构。

辅料复配：调节流变特性与稳定性

固体剂型中添加二氧化硅、硬脂酸镁等抗结剂与助流剂，提升粉体流动性；液体剂型中添加黄原胶、羧甲基纤维素钠等增稠剂，调节体系黏度与触变性；半固体剂型中添加明胶、果胶等凝胶基质，增强成型性与稳定性。同时，避免与强酸性辅料、高浓度金属离子辅料直接复配，防止发生化学反应影响产品质量。

β-羟基-β-甲基丁酸钙的流变学特性表现为中等流动性粉体、低浓度牛顿流体与高浓度轻微假塑性流体，这些特性使其适配固体、液体、半固体等多种剂型的加工工艺。在实际生产中，需根据剂型需求，针对性控制加工环境、优化工艺参数并选择合适的复配辅料，以充分发挥β-羟基-β-甲基丁酸钙的功能特性，同时保障产品的加工稳定性与品质一致性。未来，通过原料改性与新型制剂技术的应用，Ca-HMB的加工适应性将进一步拓展，助力其在更多功能食品领域的应用。

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