فناوری خشک کردن اسپری و عوامل موثر بر آن

خشک کردن با اسپری: فناوری پودر کردن محصولات روزمره

بسیاری از اقلامی که در زندگی روزمره خود استفاده می کنیم به صورت پودر بدون گرد و غبار در دسترس هستند.بسیاری از محصولات، از شیرخشک گرفته تا برخی داروها، نمی توانند در برابر فرآیند کم آبی استاندارد مقاومت کنند و برای تبدیل شدن به پودر نیاز به روش های خاصی دارند.این روش تخصصی نام دارد خشک کردن با اسپری.

این فرآیند شامل پراکندگی یک مایع یا دوغاب در یک گاز داغ و خشک برای به دست آوردن پودری با توزیع اندازه ذرات ثابت است.ممکن است در این فرآیند از هوای معمولی یا گازهای بی اثر استفاده شود.به عنوان مثال، اتانول و سایر محصولاتی که با اکسیژن واکنش می دهند را می توان به جای هوا با نیتروژن داغ پردازش کرد.

در تجهیزات خشک کن اسپری، از اتمایزر یا نازل های مختلف برای شکستن مایعات یا دوغاب به قطرات اتمیزه شده با اندازه ذرات بسیار کوچک استفاده می شود.

نازل‌های چرخشی فشار قوی تک سیال و نازل‌های دیسکی دوار رایج‌ترین انواع نازل هستند.توزیع اندازه ذرات وسیع تری را می توان با چرخ اتمی ساز به دست آورد، اما صرف نظر از این، می توان در هر دو روش به اندازه ذرات ثابت دست یافت.

اندازه قطرات بین 10 تا 500 میکرومتر را می توان با استفاده از نازل های خاص در فرآیندهای خاص به دست آورد.محدوده قطر 100 تا 200 میکرومتر رایج ترین اندازه ذرات مورد استفاده است.

عوامل اصلی موثر بر خشک کردن اسپری

دمای ورودی و خروجی

دمای محفظه خشک کن اسپری معمولاً به دمای هوای گرم ورودی به برج اشاره دارد.دمای خشک شدن مهمترین عامل موثر بر خواص فیزیکی و شیمیایی پودر خشک شده با اسپری می باشد.

دمای خشک کردن اسپری میزان رطوبت پودر قالب گیری شده را تعیین می کند.افزایش دمای خشک کردن اسپری از 120 درجه سانتی گراد به 200 درجه سانتی گراد می تواند آب موجود در پودر خشک شده را از 5.29٪ به 3.88٪ کاهش دهد.

اندازه ذرات محصولات خشک شده با اسپری به دمای هوای ورودی نیز بستگی دارد.افزایش دمای خشک کردن منجر به تبخیر آب سریع‌تر می‌شود که باعث می‌شود میکروسفرها سریع‌تر بدون زمان کافی برای انقباض تشکیل شوند و در نتیجه اندازه ذرات بزرگ‌تر شود.

با افزایش دمای خشک شدن ورودی از 138 درجه سانتی گراد به 202 درجه سانتی گراد، اندازه ذرات پودر آکای بری از 13.38 میکرومتر به 20.11 میکرومتر افزایش یافت.به طور مشابه، اندازه ذرات پودر آب گواوا با افزایش دمای ورودی به طور قابل توجهی افزایش یافت.

چگالی ظاهری پودر خشک شده با اسپری با افزایش دما کاهش می یابد.ذرات بزرگتر ممکن است در داخل توخالی باشند یا ساختار متخلخل یا شکسته ای داشته باشند به دلیل نرخ تبخیر آب بیشتر.به طور معمول، ذرات متخلخل یا تکه تکه تراکم بسته بندی کمتری را نشان می دهند.

علاوه بر این، از آنجایی که رطوبت ذرات با دمای خشک کردن رابطه معکوس دارد و آب چگالی تر از اکثر مواد جامد غذای خشک است، پودرهای تولید شده در دماهای بالاتر دارای چگالی ظاهری کمتری نسبت به پودرهای تولید شده در دماهای پایین تر هستند.

سیالیت پودر خشک شده با اسپری نیز تا حدی تحت تأثیر دمای خشک شدن قرار می گیرد.با افزایش دما، سیالیت کاهش می یابد.

این ممکن است به دلیل تنوع بیشتر در مورفولوژی ذرات ناشی از نرخ تبخیر آب بالاتر، زاویه تماس سطح کوچکتر ناشی از تخلخل یا ساختار شکسته باشد که اصطکاک بین پودر و سطح و مقاومت داخلی بین ذرات را افزایش می دهد.بزرگ و در نتیجه نقدینگی کاهش می یابد.

حلالیت نیز یکی از مشخصه های کیفی مهم محصولات پودری است و می تواند مستقیماً بر رفتار بازسازی غذاهای خشک شده با اسپری تأثیر بگذارد.با افزایش دمای خشک کردن اسپری از 120 درجه سانتی گراد به 160 درجه سانتی گراد، حلالیت پودر افزایش می یابد.

متریال دیوار

مواد غنی از قند، مانند آب میوه ها و آب سبزیجات، به سختی به طور مستقیم و بدون مواد جاسازی شده خشک می شوند.مواد دیواری پلیمرهایی هستند که در طی فرآیند خشک کردن با پاشش مواد فعال را در خود جای می دهند و مهمترین آنها در خشک کردن پاششی هستند.یکی از عوامل.

مواد دیواری می توانند دمای انتقال شیشه ای و عملکرد را در طول خشک کردن اسپری افزایش دهند و ویسکوزیته و رطوبت محصولات پودری را کاهش دهند.مواد دیواری رایج شامل صمغ عربی، مالتودکسترین، ژلاتین، نشاسته، پکتین، متیل سلولز، آلژینات، تری کلسیم فسفات و ترکیبات آنها می باشد.

انتخاب مواد دیوار عمدتاً به هدف خشک کردن اسپری و خواص فیزیکی و شیمیایی مواد فرآوری شده بستگی دارد.مواد دیواری باید در حلال‌های فرآیندی بسیار حل شوند و توانایی فیلم‌سازی کافی برای تولید محلول‌هایی با ویسکوزیته پایین حتی در غلظت‌های بالا داشته باشند.

برای خشک کردن اسپری، آنها باید وزن مولکولی بالا و دمای انتقال شیشه ای بالا داشته باشند تا خواص ضد چسبندگی محصول نهایی بهبود یابد.آنها باید بتوانند از ترکیبات حساس در برابر اثرات گرما، اکسیژن، نور و غیره محافظت کنند.

مواد دیواری که معمولاً برای خشک کردن اسپری استفاده می شود کربوهیدرات ها هستند.

• نشاسته و مشتقات آن (نشاسته، مالتودکسترین، دکسترین و سیکلودکسترین)

نشاسته و مشتقات آن دارای خواص خشک کردن پاششی خوب مانند وزن مولکولی بالا و دمای انتقال شیشه ای بالا، حلالیت بالا در آب سرد با ویسکوزیته کم، خاصیت ضد چسبندگی و توانایی تولید پودرهای نسبتا متراکم هستند.

با این حال، نشاسته فاقد توانایی تشکیل فیلم است که برای راندمان خشک کردن، به ویژه حفظ ترکیبات حساس بسیار مضر است.

• صمغ (صمغ عربی یا مخلوطی از اقاقیا و کارایا)

آدامس.در مقایسه با نشاسته، صمغ توانایی تشکیل فیلم بهتری دارد، اما دمای انتقال شیشه ای آن نسبتاً پایین است.

• سلولز و مشتقات آن (سلولز، کربوکسی متیل سلولز، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز و غیره)

سلولز و مشتقات آن خاصیت تشکیل فیلم و فعالیت سطحی خوبی دارند، اما به راحتی قابل هضم نیستند.

ترکیب نشاسته یا مشتقات نشاسته و صمغ می تواند عملکرد خشک کردن اسپری را بهبود بخشد، اما محتوای صمغ باید کمتر از نشاسته یا مشتقات نشاسته باشد.

گزارش شده است که پروتئین ها، به ویژه پروتئین آب پنیر، توانایی فیلم سازی و توانایی حفظ مواد مغذی عالی دارند و اغلب همراه با نشاسته یا مشتقات نشاسته استفاده می شوند.

سرعت تغذیه

در فرآیند خشک کردن اسپری، سرعت تغذیه یکی از عوامل مهم است.سرعت تغذیه زمان ماندن مواد در محفظه خشک کردن، جداکننده و نوار نقاله را تعیین می کند و همچنین بر اتمیزه شدن مواد و اندازه قطرات تأثیر می گذارد.

نرخ تغذیه اساساً به سرعت اتومایزر بستگی دارد، هر چه سرعت پمپ بیشتر باشد، سرعت تغذیه سریعتر است.با این حال، نرخ تغذیه بالاتر، انتقال حرارت را کند می کند، و خشک شدن کامل قطرات را دشوار می کند و به راحتی منجر به چسبیدن به دیوار می شود.

علاوه بر این، سرعت تغذیه بیش از حد باعث می شود که قطرات مستقیماً به داخل محفظه خشک کن بریزند.این به این دلیل است که هوای گرم اشباع شده است و قطرات با سرعت بالا نمی توانند به طور کامل اتمیزه شوند و در نهایت منجر به کاهش بازده پودر می شود.

نرخ تغذیه بالاتر منجر به زمان تعامل ناکافی بین قطرات و هوای گرم می شود و رطوبت پودر خشک شده با اسپری را افزایش می دهد.

نرخ تغذیه بیش از حد بالا یک عملیات نامناسب است که باید در طول فرآیند خشک کردن اسپری از آن اجتناب شود.سرعت تغذیه بیش از حد بالا اغلب عامل مهمی در چسبیدن پودر به دیوارها، جذب رطوبت و گرفتگی لوله ها است.علاوه بر کاهش بازده پودر، مشکلات اضافی را نیز برای پاکسازی در محل به همراه دارد.