טכנולוגיית ייבוש בהתזה וגורמים משפיעים

ייבוש בהתזה: טכנולוגיית האבקה מאחורי מוצרים יומיומיים

פריטים רבים שאנו משתמשים בהם בחיי היומיום שלנו זמינים בצורת אבקה נטולת אבק. מוצרים רבים, החל מאבקת חלב ועד תרופות מסוימות, אינם יכולים לעמוד בתהליך ההתייבשות הסטנדרטי ודורשים הליכים מיוחדים להמרה לצורת אבקה. הליך מיוחד זה נקרא ייבוש בהתזה.

התהליך כולל פיזור נוזל או תמיסה בגז חם ויבש לקבלת אבקה עם חלוקת גודל חלקיקים עקבית. ניתן להשתמש באוויר רגיל או בגזים אינרטיים בתהליך זה. לדוגמה, ניתן לעבד אתנול ומוצרים אחרים המגיבים עם חמצן עם חנקן חם במקום אוויר.

בציוד ייבוש בהתזה, נעשה שימוש במרססים או חרירים שונים כדי לשבור נוזלים או תמיסות לטיפות מרוסקות בעלות גדלי חלקיקים קטנים במיוחד.

חרירי סחרור בלחץ גבוה של נוזל יחיד וחירי דיסק מסתובב הם סוגי החרירים הנפוצים ביותר. ניתן להשיג חלוקת גודל חלקיקים רחבה יותר עם גלגל המרסס, אך ללא קשר, ניתן להשיג גודל חלקיקים עקבי בשתי השיטות.

ניתן להשיג גדלים של טיפות בין 10 ל-500 מיקרומטר על ידי שימוש בחרירים ספציפיים בתהליכים ספציפיים. טווח קוטר של 100 עד 200 מיקרומטר הוא גודל החלקיקים הנפוץ ביותר.

גורמים עיקריים המשפיעים על ייבוש בהתזה

טמפרטורת כניסה ויציאה

הטמפרטורה של תא הייבוש בהתזה מתייחסת בדרך כלל לטמפרטורת האוויר החם הנכנס למגדל. טמפרטורת הייבוש היא הגורם החשוב ביותר המשפיע על התכונות הפיזיקליות והכימיות של אבקה מיובשת בריסוס.

טמפרטורת הייבוש בהתזה קובעת את תכולת הלחות של האבקה היצוקה. הגדלת טמפרטורת הייבוש בהתזה מ-120°C ל-200°C יכולה להפחית את המים באבקה המיובשת מ-5.29% ל-3.88%.

גודל החלקיקים של מוצרים מיובשים בהתזה תלוי גם בטמפרטורת כניסת האוויר החם. עלייה בטמפרטורת הייבוש גורמת לאידוי מים מהיר יותר, מה שגורם למיקרוספירות להיווצר מהר יותר ללא מספיק זמן להתכווץ, וכתוצאה מכך גדלי חלקיקים גדולים יותר.

ככל שטמפרטורת הייבוש בכניסה עלתה מ-138 מעלות צלזיוס ל-202 מעלות צלזיוס, גודל החלקיקים של אבקת ברי האסאי גדל מ-13.38 מיקרומטר ל-20.11 מיקרון. באופן דומה, גודל החלקיקים של אבקת מיץ גויאבה גדל באופן משמעותי עם עליית טמפרטורת הכניסה.

צפיפות התפזורת של אבקה מיובשת בריסוס יורדת עם עליית הטמפרטורה. חלקיקים גדולים יותר עשויים להיות חלולים בפנים או בעלי מבנה נקבובי או שבור עקב קצב אידוי מים גבוה יותר. בדרך כלל, חלקיקים נקבוביים או מקוטעים מציגים צפיפות אריזה נמוכה יותר.

בנוסף, מכיוון שלחות החלקיקים עומדת ביחס הפוך לטמפרטורת הייבוש והמים צפופים יותר מרוב מוצקי המזון היבשים, לאבקות המיוצרות בטמפרטורות גבוהות יותר יש צפיפות נפח נמוכה יותר מאשר אבקות המיוצרות בטמפרטורות נמוכות יותר.

נזילות האבקה המיובשת בהתזה מושפעת גם מטמפרטורת הייבוש במידה מסוימת. ככל שהטמפרטורה עולה, הנזילות תרד.

ייתכן שהסיבה לכך היא השונות הגדולה יותר במורפולוגיה של החלקיקים הנגרמת על ידי קצב אידוי המים הגבוה יותר, זווית מגע פני השטח הקטנה יותר הנגרמת על ידי הנקבוביות או המבנה השבור, מה שמגביר את החיכוך בין האבקה למשטח ואת ההתנגדות הפנימית בין החלקיקים. גדול, וכתוצאה מכך נזילות מופחתת.

מסיסות היא גם מאפיין איכות חשוב של מוצרי אבקה ויכולה להשפיע ישירות על התנהגות ההרכבה מחדש של מזון מיובש בריסוס. ככל שטמפרטורת הייבוש בהתזה עולה מ-120°C ל-160°C, מסיסות האבקה עולה.

חומר קיר

חומרים עשירים בסוכר, כמו מיצים ומיצי ירקות, קשים לייבוש ישיר בריסוס ללא חומרי הטבעה. חומרי קיר הם פולימרים המטמיעים חומרים פעילים בתהליך הייבוש בהתזה והם החשובים ביותר בייבוש בהתזה. אחד הגורמים.

חומרי קיר יכולים להגביר את טמפרטורת מעבר הזכוכית ואת התפוקה במהלך ייבוש בהתזה, ולהפחית את הצמיגות וההיגרוסקופיות של מוצרי אבקה. חומרי קיר נפוצים כוללים מסטיק ערבי, מלטודקסטרין, ג'לטין, עמילן, פקטין, מתילצלולוזה, אלגינט, טריקלציום פוספט ושילוביהם.

בחירת חומר הקיר תלויה בעיקר במטרת הייבוש בהתזה ובתכונות הפיזיקליות והכימיות של החומר המעובד. חומרי קיר צריכים להיות מסיסים מאוד בממיסים בתהליך ובעלי יכולת יצירת סרט מספקת לייצור פתרונות בעלי צמיגות נמוכה אפילו בריכוזים גבוהים.

לייבוש בהתזה, עליהם להיות בעלי משקל מולקולרי גבוה וטמפרטורת מעבר זכוכית גבוהה כדי לשפר את תכונות האנטי הידבקות של המוצר הסופי. הם חייבים להיות מסוגלים להגן על תרכובות רגישות מפני השפעות של חום, חמצן, אור וכו'.

חומרי קיר נפוצים לייבוש בהתזה הם פחמימות.

• עמילן ונגזרותיו (עמילן, מלטודקסטרין, דקסטרין וציקלודקסטרין)

לעמילן ולנגזרותיו תכונות ייבוש טובות בהתזה, כגון משקל מולקולרי גבוה וטמפרטורת מעבר זכוכית גבוהה, מסיסות גבוהה במים קרים בעלי צמיגות נמוכה, תכונות אנטי-דביקות ויכולת לייצר אבקות צפופות יחסית.

עם זאת, לעמילן אין יכולת יצירת סרט, דבר אשר פוגע מאוד ביעילות הייבוש, במיוחד בשימור תרכובות רגישות.

• מסטיק (מסטיק ערבי או תערובת של שיטה וקראיה)

מַסטִיק. בהשוואה לעמילן, למסטיק יכולת יצירת סרט טובה יותר, אך טמפרטורת מעבר הזכוכית שלו נמוכה יחסית.

• תאית ונגזרותיה (צלולוזה, קרבוקסימתילצלולוזה, הידרוקסיפרופילמתילצלולוזה וכו')

לתאית ונגזרותיו תכונות טובות ליצירת סרט ופעילות פני השטח, אך אינם ניתנים לעיכול בקלות.

השילוב של עמילן או נגזרות עמילן ומסטיק יכול לשפר את ביצועי הייבוש בהתזה, אך תכולת המסטיק צריכה להיות נמוכה מזו של עמילן או נגזרות עמילן.

דווח כי לחלבונים, במיוחד חלבון מי גבינה, יש יכולת יצירת סרט מעולה ויכולת שימור חומרים מזינים, והם משמשים לעתים קרובות יחד עם עמילן או נגזרות עמילן.

מהירות הזנה

בתהליך הייבוש בהתזה, מהירות ההזנה היא אחד הגורמים החשובים. מהירות ההזנה קובעת את זמן השהייה של החומר בתא הייבוש, המפריד והמסוע, ומשפיעה גם על אטומיזציה של החומר וגודל הטיפות.

קצב ההזנה תלוי בעצם במהירות המרסס, ככל שמהירות המשאבה גבוהה יותר, קצב ההזנה מהיר יותר. עם זאת, קצב הזנה גבוה יותר יאט את העברת החום, ויקשה על הטיפות להתייבש במלואו ויוביל בקלות להידבקות הקיר.

בנוסף, מהירות הזנה גבוהה מדי תגרום לטיפות ליפול ישירות לתוך תא הייבוש. הסיבה לכך היא שהאוויר החם היה רווי ולא ניתן לפרוס את הטיפות במהירות גבוהה, מה שמוביל בסופו של דבר להפחתה בתפוקת האבקה.

קצבי הזנה גבוהים יותר מביאים לזמן אינטראקציה לא מספיק בין טיפות לאוויר חם, מה שמגדיל את תכולת הלחות של האבקה המיובשת בריסוס.

קצב הזנה גבוה מדי היא פעולה לא נכונה שיש להימנע ממנה במהלך תהליך הייבוש בהתזה. מהירות הזנה גבוהה מדי היא לרוב גורם חשוב בהדבקת אבקה לקירות, ספיגת לחות וסתימת צינורות. בנוסף להפחתת תפוקת האבקה, זה גם מביא צרות נוספות לניקוי באתר.