स्प्रे सुखाने की तकनीक और प्रभावित करने वाले कारक

स्प्रे सुखाने: रोजमर्रा के उत्पादों के पीछे पाउडरिंग तकनीक

हमारे दैनिक जीवन में उपयोग की जाने वाली कई वस्तुएँ धूल रहित पाउडर के रूप में उपलब्ध हैं। दूध पाउडर से लेकर कुछ दवाओं तक कई उत्पाद, मानक निर्जलीकरण प्रक्रिया का सामना नहीं कर सकते हैं और उन्हें पाउडर के रूप में परिवर्तित करने के लिए विशेष प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। इस विशेष प्रक्रिया को कहा जाता है स्प्रे सुखाने.

इस प्रक्रिया में एक सुसंगत कण आकार वितरण के साथ पाउडर प्राप्त करने के लिए एक तरल या घोल को गर्म, सूखी गैस में फैलाना शामिल है। इस प्रक्रिया में साधारण वायु या अक्रिय गैसों का उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, इथेनॉल और अन्य उत्पाद जो ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, उन्हें हवा के बजाय गर्म नाइट्रोजन के साथ संसाधित किया जा सकता है।

स्प्रे सुखाने वाले उपकरण में, तरल पदार्थ या घोल को बेहद छोटे कण आकार के साथ परमाणु बूंदों में तोड़ने के लिए विभिन्न एटमाइज़र या नोजल का उपयोग किया जाता है।

एकल द्रव उच्च दबाव भंवर नोजल और घूर्णन डिस्क नोजल सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले नोजल प्रकार हैं। एटमाइज़र व्हील के साथ एक व्यापक कण आकार वितरण प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन इसकी परवाह किए बिना, दोनों तरीकों से एक सुसंगत कण आकार प्राप्त किया जा सकता है।

विशिष्ट प्रक्रियाओं में विशिष्ट नोजल का उपयोग करके 10 और 500 μm के बीच बूंदों का आकार प्राप्त किया जा सकता है। 100 से 200 μm की व्यास सीमा सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला कण आकार है।

स्प्रे सुखाने को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक

इनलेट और आउटलेट तापमान

स्प्रे सुखाने कक्ष का तापमान आमतौर पर टॉवर में प्रवेश करने वाली गर्म हवा के तापमान को संदर्भित करता है। सुखाने का तापमान स्प्रे-सूखे पाउडर के भौतिक और रासायनिक गुणों को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक है।

स्प्रे सुखाने का तापमान मोल्ड किए गए पाउडर की नमी की मात्रा निर्धारित करता है। स्प्रे सुखाने का तापमान 120°C से 200°C तक बढ़ाने से सूखे पाउडर में पानी 5.29% से 3.88% तक कम हो सकता है।

स्प्रे-सूखे उत्पादों का कण आकार गर्म हवा के प्रवेश तापमान पर भी निर्भर करता है। सुखाने के तापमान में वृद्धि के परिणामस्वरूप पानी का तेजी से वाष्पीकरण होता है, जिसके कारण माइक्रोस्फीयर सिकुड़ने के लिए पर्याप्त समय के बिना तेजी से बनते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बड़े कण आकार होते हैं।

जैसे ही इनलेट सुखाने का तापमान 138°C से बढ़कर 202°C हो गया, acai बेरी पाउडर का कण आकार 13.38 μm से बढ़कर 20.11 μm हो गया। इसी तरह, इनलेट तापमान बढ़ने के साथ अमरूद के रस पाउडर के कण आकार में काफी वृद्धि हुई।

बढ़ते तापमान के साथ स्प्रे-सूखे पाउडर का थोक घनत्व कम हो जाता है। उच्च जल वाष्पीकरण दर के कारण बड़े कण अंदर से खोखले हो सकते हैं या उनमें छिद्रपूर्ण या टूटी हुई संरचना हो सकती है। आमतौर पर, झरझरा या खंडित कण कम पैकिंग घनत्व प्रदर्शित करते हैं।

इसके अतिरिक्त, क्योंकि कणों की नमी सुखाने के तापमान से विपरीत रूप से संबंधित होती है और पानी अधिकांश सूखे खाद्य ठोस पदार्थों की तुलना में सघन होता है, उच्च तापमान पर उत्पादित पाउडर का थोक घनत्व कम तापमान पर उत्पादित पाउडर की तुलना में कम होता है।

स्प्रे-सूखे पाउडर की तरलता भी कुछ हद तक सुखाने के तापमान से प्रभावित होती है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ेगा, तरलता कम होगी।

यह उच्च जल वाष्पीकरण दर के कारण कण आकारिकी में अधिक भिन्नता, सरंध्रता या टूटी संरचना के कारण छोटे सतह संपर्क कोण के कारण हो सकता है, जो पाउडर और सतह के बीच घर्षण और कणों के बीच आंतरिक प्रतिरोध को बढ़ाता है। बड़ा, जिसके परिणामस्वरूप तरलता कम हो गई।

घुलनशीलता भी पाउडर उत्पादों की एक महत्वपूर्ण गुणवत्ता विशेषता है और स्प्रे-सूखे खाद्य पदार्थों के पुनर्गठन व्यवहार को सीधे प्रभावित कर सकती है। जैसे-जैसे स्प्रे सुखाने का तापमान 120°C से 160°C तक बढ़ता है, पाउडर की घुलनशीलता बढ़ जाती है।

दीवार सामग्री

चीनी युक्त पदार्थ, जैसे जूस और सब्जियों के रस, को एम्बेडिंग एजेंटों के बिना सीधे स्प्रे-सूखना मुश्किल होता है। दीवार सामग्री पॉलिमर हैं जो स्प्रे-सुखाने की प्रक्रिया के दौरान सक्रिय अवयवों को एम्बेड करते हैं और स्प्रे-सुखाने में सबसे महत्वपूर्ण होते हैं। कारकों में से एक.

दीवार सामग्री स्प्रे सुखाने के दौरान ग्लास संक्रमण तापमान और उपज को बढ़ा सकती है, और पाउडर उत्पादों की चिपचिपाहट और हाइज्रोस्कोपिसिटी को कम कर सकती है। सामान्य दीवार सामग्री में गोंद अरबी, माल्टोडेक्सट्रिन, जिलेटिन, स्टार्च, पेक्टिन, मिथाइलसेलुलोज, एल्गिनेट, ट्राईकैल्शियम फॉस्फेट और उनके संयोजन शामिल हैं।

दीवार सामग्री का चुनाव मुख्य रूप से स्प्रे सुखाने के उद्देश्य और संसाधित सामग्री के भौतिक और रासायनिक गुणों पर निर्भर करता है। दीवार सामग्री प्रक्रिया सॉल्वैंट्स में अत्यधिक घुलनशील होनी चाहिए और उच्च सांद्रता पर भी कम-चिपचिपापन समाधान उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त फिल्म बनाने की क्षमता होनी चाहिए।

स्प्रे सुखाने के लिए, अंतिम उत्पाद के एंटी-स्टिक गुणों को बेहतर बनाने के लिए उनके पास उच्च आणविक भार और उच्च ग्लास संक्रमण तापमान होना चाहिए। उन्हें संवेदनशील यौगिकों को गर्मी, ऑक्सीजन, प्रकाश आदि के प्रभाव से बचाने में सक्षम होना चाहिए।

स्प्रे सुखाने के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली दीवार सामग्री कार्बोहाइड्रेट हैं।

• स्टार्च और इसके व्युत्पन्न (स्टार्च, माल्टोडेक्सट्रिन, डेक्सट्रिन और साइक्लोडेक्सट्रिन)

स्टार्च और इसके डेरिवेटिव में अच्छे स्प्रे सुखाने के गुण होते हैं, जैसे उच्च आणविक भार और उच्च ग्लास संक्रमण तापमान, कम चिपचिपाहट के साथ ठंडे पानी में उच्च घुलनशीलता, एंटी-स्टिक गुण और अपेक्षाकृत घने पाउडर का उत्पादन करने की क्षमता।

हालाँकि, स्टार्च में फिल्म बनाने की क्षमता का अभाव है, जो सुखाने की दक्षता, विशेष रूप से संवेदनशील यौगिकों के संरक्षण के लिए बहुत हानिकारक है।

• गोंद (अरबी गोंद या बबूल और करया का मिश्रण)

गोंद. स्टार्च की तुलना में, गोंद में फिल्म बनाने की बेहतर क्षमता होती है, लेकिन इसका ग्लास संक्रमण तापमान अपेक्षाकृत कम होता है।

•सेल्यूलोज और इसके डेरिवेटिव (सेल्यूलोज, कार्बोक्सिमिथाइलसेलुलोज, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलमिथाइलसेलुलोज, आदि)

सेलूलोज़ और इसके डेरिवेटिव में फिल्म बनाने के गुण और सतह गतिविधि अच्छी होती है, लेकिन ये आसानी से पचने योग्य नहीं होते हैं।

स्टार्च या स्टार्च डेरिवेटिव और गोंद का संयोजन स्प्रे सुखाने के प्रदर्शन में सुधार कर सकता है, लेकिन गोंद की सामग्री स्टार्च या स्टार्च डेरिवेटिव की तुलना में कम होनी चाहिए।

यह बताया गया है कि प्रोटीन, विशेष रूप से मट्ठा प्रोटीन में उत्कृष्ट फिल्म बनाने की क्षमता और पोषक तत्व बनाए रखने की क्षमता होती है, और अक्सर स्टार्च या स्टार्च डेरिवेटिव के साथ उपयोग किया जाता है।

फ़ीड गति

स्प्रे सुखाने की प्रक्रिया में, फ़ीड गति महत्वपूर्ण कारकों में से एक है। फ़ीड गति सुखाने कक्ष, विभाजक और कन्वेयर में सामग्री के निवास समय को निर्धारित करती है, और सामग्री के परमाणुकरण और बूंदों के आकार को भी प्रभावित करती है।

फ़ीड दर मूल रूप से एटमाइज़र की गति पर निर्भर करती है, पंप की गति जितनी अधिक होगी, फ़ीड दर उतनी ही तेज़ होगी। हालाँकि, उच्च फ़ीड दर गर्मी हस्तांतरण को धीमा कर देगी, जिससे बूंदों का पूरी तरह से सूखना मुश्किल हो जाएगा और आसानी से दीवार से चिपक जाएगा।

इसके अलावा, बहुत अधिक फ़ीड गति के कारण बूंदें सीधे सुखाने वाले कक्ष में गिर जाएंगी। ऐसा इसलिए है क्योंकि गर्म हवा संतृप्त हो गई है और उच्च गति वाली बूंदों को पूरी तरह से परमाणुकृत नहीं किया जा सकता है, जिससे अंततः पाउडर की उपज में कमी आती है।

उच्च फ़ीड दरों के परिणामस्वरूप बूंदों और गर्म हवा के बीच अपर्याप्त संपर्क समय होता है, जिससे स्प्रे-सूखे पाउडर में नमी की मात्रा बढ़ जाती है।

अत्यधिक उच्च फ़ीड दर एक अनुचित संचालन है जिसे स्प्रे सुखाने की प्रक्रिया के दौरान टाला जाना चाहिए। बहुत अधिक फ़ीड गति अक्सर पाउडर के दीवारों पर चिपकने, नमी को अवशोषित करने और पाइपों के बंद होने का एक महत्वपूर्ण कारक होती है। पाउडर की उपज को कम करने के अलावा, यह साइट पर सफाई में अतिरिक्त परेशानी भी लाता है।