Tecnología de secado en aerosol y factores de influencia

Spray Secado: la tecnología de polvo detrás de los productos cotidianos

Muchos artículos que usamos en nuestra vida diaria están disponibles en forma de polvo sin polvo. Muchos productos, desde el polvo de leche hasta ciertos medicamentos, no pueden resistir el proceso de deshidratación estándar y requieren procedimientos especiales para convertirse en forma de polvo. Este procedimiento especializado se llama secado por aerosol.

El proceso implica dispersar un líquido o una lechada en un gas caliente y seco para obtener un polvo con una distribución de tamaño de partícula consistente. Se pueden usar gases de aire o inerte ordinarios en este proceso. Por ejemplo, el etanol y otros productos que reaccionan con oxígeno pueden procesarse con nitrógeno caliente en lugar de aire.

En el equipo de secado en aerosol, se utilizan varios atomizadores o boquillas para romper líquidos o lloses en gotas atomizadas con tamaños de partículas extremadamente pequeños.

Las boquillas de remolino de alta presión de fluido único y las boquillas de disco giratorio son los tipos de boquilla más utilizados. Se puede lograr una distribución de tamaño de partícula más amplia con la rueda del atomizador, pero independientemente, se puede lograr un tamaño de partícula consistente en ambos métodos.

Los tamaños de gotas entre 10 y 500 μm se pueden obtener utilizando boquillas específicas en procesos específicos. Un rango de diámetro de 100 a 200 μm es el tamaño de partícula más utilizado.

Factores principales que afectan el secado por pulverización

Temperatura de entrada y salida

La temperatura de la cámara de secado de aerosol generalmente se refiere a la temperatura del aire caliente que ingresa a la torre. La temperatura de secado es el factor más importante que afecta las propiedades físicas y químicas del polvo secado por pulverización.

La temperatura de secado de aerosol determina el contenido de humedad del polvo moldeado. Aumentar la temperatura de secado de aerosol de 120 ° C a 200 ° C puede reducir el agua en el polvo seco de 5.29% a 3.88%.

El tamaño de partícula de los productos secados por pulverización también depende de la temperatura de la entrada de aire caliente. Un aumento en la temperatura de secado da como resultado una evaporación de agua más rápida, lo que hace que las microesferas se formen más rápido sin suficiente tiempo para encogerse, lo que resulta en tamaños de partículas más grandes.

A medida que la temperatura de secado de entrada aumentó de 138 ° C a 202 ° C, el tamaño de partícula del polvo de baya de acai aumentó de 13.38 μm a 20.11 μm. Del mismo modo, el tamaño de partícula del polvo de jugo de guayaba aumentó significativamente al aumentar la temperatura de entrada.

La densidad aparente del polvo secado por pulverización disminuye al aumentar la temperatura. Las partículas más grandes pueden ser huecas en el interior o tener una estructura porosa o rota debido a mayores tasas de evaporación del agua. Típicamente, las partículas porosas o fragmentadas exhiben densidades de empaque más bajas.

Además, debido a que la humedad de las partículas está inversamente relacionada con la temperatura de secado y el agua es más densa que la mayoría de los sólidos de alimentos secos, los polvos producidos a temperaturas más altas tienen una densidad masiva más baja que los polvos producidos a temperaturas más bajas.

La fluidez del polvo secado por pulverización también se ve afectada por la temperatura de secado en cierta medida. A medida que aumenta la temperatura, la fluidez disminuirá.

Esto puede deberse a la mayor variación en la morfología de las partículas causada por la mayor tasa de evaporación del agua, el ángulo de contacto de la superficie más pequeño causado por la porosidad o la estructura rota, lo que aumenta la fricción entre el polvo y la superficie y la resistencia interna entre las partículas. grande, lo que resulta en una liquidez reducida.

La solubilidad también es una característica de calidad importante de los productos en polvo y puede influir directamente en el comportamiento de reconstitución de los alimentos secados a spray. A medida que la temperatura de secado en aerosol aumenta de 120 ° C a 160 ° C, aumenta la solubilidad del polvo.

Material de pared

Las sustancias ricas en azúcar, como jugos y jugos de verduras, son difíciles de secar directamente sin incrustaciones de agentes. Los materiales de la pared son polímeros que incrustan los ingredientes activos durante el proceso de secado por pulverización y son los más importantes para secar el aerosol. Uno de los factores.

Los materiales de la pared pueden aumentar la temperatura de transición del vidrio y el rendimiento durante el secado por pulverización, y reducir la viscosidad y la higroscopicidad de los productos de polvo. Los materiales de la pared comunes incluyen goma de goma árabe, maltodextrina, gelatina, almidón, pectina, metilcelulosa, alginato, fosfato tricalcium y sus combinaciones.

La elección del material de la pared depende principalmente del propósito del secado por pulverización y las propiedades físicas y químicas del material procesado. Los materiales de pared deben ser altamente solubles en los solventes de procesos y tener suficiente capacidad de formación de películas para producir soluciones de baja viscosidad incluso a altas concentraciones.

Para el secado por pulverización, deben tener un alto peso molecular y una temperatura de transición de vidrio alta para mejorar las propiedades anti-palo del producto final. Deben poder proteger a los compuestos sensibles de los efectos del calor, el oxígeno, la luz, etc.

Los materiales de pared de uso común para el secado por pulverización son carbohidratos.

• almidón y sus derivados (almidón, maltodextrina, dextrina y ciclodextrina)

El almidón y sus derivados tienen buenas propiedades de secado en aerosol, como alto peso molecular y temperatura de transición de vidrio alta, alta solubilidad en agua fría con baja viscosidad, propiedades antihick y la capacidad de producir polvos relativamente densos.

Sin embargo, el almidón carece de capacidad de formación de películas, lo cual es muy perjudicial para la eficiencia de secado, especialmente la preservación de compuestos sensibles.

• Goma (goma árabe o una mezcla de acacia y karaya)

Goma. En comparación con el almidón, el goma tiene una mejor capacidad de formación de películas, pero su temperatura de transición de vidrio es relativamente baja.

• Celulosa y sus derivados (celulosa, carboximetilcelulosa, hidroxipropilmetilcelulosa, etc.)

La celulosa y sus derivados tienen buenas propiedades de formación de películas y actividad superficial, pero no son fácilmente digeribles.

La combinación de derivados de almidón o almidón y goma puede mejorar el rendimiento del secado por pulverización, pero el contenido de goma debe ser menor que el de los derivados de almidón o almidón.

Se ha informado que las proteínas, especialmente la proteína de suero, tienen una excelente capacidad de formación de películas y capacidad de retención de nutrientes, y a menudo se usan junto con derivados de almidón o almidón.

Velocidad de alimentación

En el proceso de secado por pulverización, la velocidad de alimentación es uno de los factores importantes. La velocidad de alimentación determina el tiempo de residencia del material en la cámara de secado, separador y transportador, y también afecta la atomización del material y el tamaño de las gotas.

La velocidad de alimentación básicamente depende de la velocidad del atomizador, cuanto mayor sea la velocidad de la bomba, más rápida es la velocidad de alimentación. Sin embargo, una velocidad de alimentación más alta ralentizará la transferencia de calor, lo que dificulta que las gotas se sequen completamente y lo que conduce fácilmente a la pegena a la pared.

Además, una velocidad de alimentación demasiado alta hará que las gotas caigan directamente en la cámara de secado. Esto se debe a que el aire caliente ha sido saturado y las gotas de alta velocidad no pueden atomizarse por completo, lo que finalmente conduce a una reducción en el rendimiento del polvo.

Las tasas de alimentación más altas dan como resultado un tiempo de interacción insuficiente entre las gotas y el aire caliente, aumentando el contenido de humedad del polvo secado por pulverización.

La tasa de alimentación excesivamente alta es una operación inadecuada que debe evitarse durante el proceso de secado por pulverización. Una velocidad de alimentación demasiado alta es a menudo un factor importante en el polvo que se adhiere a las paredes, la humedad absorbente y las tuberías de obstrucción. Además de reducir el rendimiento en polvo, también trae problemas adicionales a la limpieza en el sitio.