Sprøjtningstørringsteknologi og påvirkningsfaktorer

Spray -tørring: Pulveringsteknologien bag hverdagens produkter

Mange genstande, vi bruger i vores daglige liv, fås i støvfri pulverform. Mange produkter, fra mælkepulver til visse medicin, kan ikke modstå standarddehydreringsprocessen og kræve, at der konverteres specielle procedurer til pulverform. Denne specialiserede procedure kaldes Sprøjtningstørring.

Processen involverer spredning af en væske eller opslæmning i en varm, tør gas for at opnå et pulver med en konsekvent partikelstørrelsesfordeling. Almindelig luft eller inerte gasser kan bruges i denne proces. For eksempel kan ethanol og andre produkter, der reagerer med ilt, behandles med varmt nitrogen i stedet for luft.

I spraytørringsudstyr bruges forskellige forstøvere eller dyser til at bryde væsker eller gylle i forstøvede dråber med ekstremt små partikelstørrelser.

Enkeltvæske højtryksvirldyser og roterende diskdyser er de mest almindeligt anvendte dysetyper. En bredere partikelstørrelsesfordeling kan opnås med forstøverhjulet, men uanset, kan en konsekvent partikelstørrelse opnås i begge metoder.

Dråbestørrelser mellem 10 og 500 μm kan opnås ved at bruge specifikke dyser i specifikke processer. En diameterinterval på 100 til 200 μm er den mest almindeligt anvendte partikelstørrelse.

Hovedfaktorer, der påvirker spraytørring

Indløb og udløbstemperatur

Temperaturen på spraytørringskammeret henviser normalt til temperaturen på den varme luft, der kommer ind i tårnet. Tørringstemperatur er den vigtigste faktor, der påvirker de fysiske og kemiske egenskaber ved spraytørret pulver.

Spray -tørringstemperaturen bestemmer fugtighedsindholdet i det støbte pulver. Forøgelse af spraytørringstemperaturen fra 120 ° C til 200 ° C kan reducere vandet i det tørrede pulver fra 5,29% til 3,88%.

Partikelstørrelsen af ​​spraytørrede produkter afhænger også af den varme luftindløbstemperatur. En stigning i tørringstemperatur resulterer i hurtigere fordampning af vand, hvilket får mikrosfærer til at danne hurtigere uden nok tid til at krympe, hvilket resulterer i større partikelstørrelser.

Efterhånden som indløbets tørringstemperatur steg fra 138 ° C til 202 ° C, steg partikelstørrelsen af ​​Acai Berry -pulver fra 13,38 um til 20,11 μm. Tilsvarende steg partikelstørrelsen af ​​guava juicepulver markant med stigende indløbstemperatur.

Bulkdensiteten af ​​spraytørret pulver falder med stigende temperatur. Større partikler kan være hule inde eller have en porøs eller brudt struktur på grund af højere vandfordampningshastighed. Typisk udviser porøse eller fragmenterede partikler lavere pakningstætheder.

Fordi partikelfugtighed er omvendt relateret til tørringstemperatur og vand er tættere end de fleste tørre fødevarer, har pulvere produceret ved højere temperaturer en lavere bulkdensitet end pulvere produceret ved lavere temperaturer.

Fluiditeten af ​​spraytørret pulver påvirkes også af tørringstemperaturen til en vis grad. Når temperaturen stiger, vil fluiditeten falde.

Dette kan skyldes den større variation i partikelmorfologi forårsaget af den højere vandfordampningshastighed, den mindre overfladekontaktvinkel forårsaget af porøsiteten eller ødelagt struktur, hvilket øger friktionen mellem pulveret og overfladen og den indre modstand mellem partikler. Stort, hvilket resulterer i reduceret likviditet.

Opløselighed er også et vigtigt kvalitetskarakteristik for pulverprodukter og kan direkte påvirke rekonstitutionsadfærden af ​​spraytørrede fødevarer. Når spraytørringstemperaturen stiger fra 120 ° C til 160 ° C, øges opløseligheden af ​​pulveret.

Vægmateriale

Sukkerrige stoffer, såsom juice og grøntsagssaft, er vanskelige at sprøjte tør direkte uden indlejringsmidler. Vægmaterialer er polymerer, der integrerer aktive ingredienser under spraytørringsprocessen og er de vigtigste i spraytørring. En af faktorerne.

Vægmaterialer kan øge glasovergangstemperaturen og udbyttet under spraytørring og reducere viskositeten og hygroskopiciteten af ​​pulverprodukter. Almindelige vægmaterialer inkluderer gummi arabisk, maltodextrin, gelatine, stivelse, pectin, methylcellulose, alginat, tricalciumphosphat og deres kombinationer.

Valget af vægmateriale afhænger hovedsageligt af formålet med spraytørring og de fysiske og kemiske egenskaber ved det forarbejdede materiale. Vægmaterialer skal være meget opløselige i procesopløsningsmidler og have tilstrækkelig filmdannende evne til at producere løsninger med lav viskositet, selv ved høje koncentrationer.

Ved spraytørring skal de have høj molekylvægt og høj glasovergangstemperatur for at forbedre de endelige produkts anti-stick-egenskaber. De skal være i stand til at beskytte følsomme forbindelser mod virkningerne af varme, ilt, lys osv.

Almindeligt anvendte vægmaterialer til spraytørring er kulhydrater.

• Stivelse og dets derivater (stivelse, maltodextrin, dextrin og cyclodextrin)

Stivelse og dets derivater har gode spraytørringsegenskaber, såsom høj molekylvægt og høj glasovergangstemperatur, høj opløselighed i koldt vand med lav viskositet, anti-stick egenskaber og evnen til at producere relativt tætte pulvere.

Stivelse mangler imidlertid filmdannende evne, hvilket er meget skadeligt for tørringseffektivitet, især bevarelse af følsomme forbindelser.

• Gummi (gummi arabisk eller en blanding af acacia og karaya)

Gummi. Sammenlignet med stivelse har tyggegummi bedre filmdannende evne, men dens glasovergangstemperatur er relativt lav.

• Cellulose og dets derivater (cellulose, carboxymethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose osv.)

Cellulose og dets derivater har gode filmdannende egenskaber og overfladeaktivitet, men er ikke let fordøjelige.

Kombinationen af ​​stivelse eller stivelse derivater og tyggegummi kan forbedre ydelsen af ​​spraytørring, men indholdet af tyggegummi skal være lavere end stivelse eller stivelse derivater.

Det er rapporteret, at proteiner, især valleprotein, har fremragende filmdannende evne og næringsstofopbevaringsevne og ofte bruges sammen med stivelse eller stivelse derivater.

Foderhastighed

I spray -tørringsprocessen er foderhastigheden en af ​​de vigtige faktorer. Tilførselshastigheden bestemmer materialets opholdstid i tørringskammeret, separatoren og transportøren og påvirker også forstøvningen af ​​materialet og størrelsen på dråberne.

Tilførselshastigheden afhænger dybest set af forstøverens hastighed, jo højere pumpehastighed, jo hurtigere er tilførselshastigheden. Imidlertid vil en højere foderhastighed bremse varmeoverførslen, hvilket gør det vanskeligt for dråberne at tørre fuldt ud og let føre til vægstik.

Derudover vil for høj fodhastighed få dråber til at falde direkte i tørrekammeret. Dette skyldes, at den varme luft er mættet, og de højhastighedsdråber ikke kan forstøves fuldt ud, hvilket i sidste ende fører til en reduktion i pulverudbytte.

Højere foderhastigheder resulterer i utilstrækkelig interaktionstid mellem dråber og varm luft, hvilket øger fugtighedsindholdet i det spraytørrede pulver.

Over for høj foderhastighed er en forkert operation, der skal undgås under spraytørringsprocessen. For høj fodhastighed er ofte en vigtig faktor i pulver, der klæber til vægge, absorberer fugt og tilstoppede rør. Ud over at reducere pulverudbyttet bringer det også ekstra problemer til oprydning på stedet.