Tecnologia di asciugatura a spruzzo e fattori che influenzano

Essiccazione a spruzzo: la tecnologia in polvere dietro i prodotti di tutti i giorni

Molti articoli che utilizziamo nella nostra vita quotidiana sono disponibili in forma di polvere priva di polvere. Molti prodotti, dal latte in polvere a determinati farmaci, non possono resistere al processo standard di disidratazione e richiedono che le procedure speciali vengano convertite in forma di polvere. Questa procedura specializzata si chiama essiccazione a spruzzo.

Il processo prevede la dispersione di un liquido o di liquame in un gas caldo e secco per ottenere una polvere con una distribuzione costante delle dimensioni delle particelle. In questo processo possono essere utilizzati aria ordinarie o gas inerti. Ad esempio, l'etanolo e altri prodotti che reagiscono con ossigeno possono essere elaborati con azoto caldo anziché aria.

Nelle attrezzature di asciugatura a spruzzo, vari atomizzatori o ugelli vengono utilizzati per rompere liquidi o fanciulle in goccioline atomizzate con dimensioni di particelle estremamente piccole.

Gli ugelli di turbinio ad alta pressione a singolo fluido e gli ugelli a disco rotanti sono i tipi di ugelli più comunemente usati. Una distribuzione delle dimensioni delle particelle più ampia può essere ottenuta con la ruota degli atomizzatori, ma indipendentemente da ciò, in entrambi i metodi, è possibile ottenere una dimensione costante delle particelle.

Le dimensioni delle goccioline tra 10 e 500 μm possono essere ottenute utilizzando ugelli specifici in processi specifici. Un intervallo di diametro da 100 a 200 μm è la dimensione delle particelle più comunemente usata.

Fattori principali che influenzano l'essiccazione a spruzzo

Temperatura di ingresso e uscita

La temperatura della camera di essiccazione a spruzzo di solito si riferisce alla temperatura dell'aria calda che entra nella torre. La temperatura di asciugatura è il fattore più importante che colpisce le proprietà fisiche e chimiche della polvere essiccata a spruzzo.

La temperatura di asciugatura a spruzzo determina il contenuto di umidità della polvere modellata. L'aumento della temperatura di asciugatura a spruzzo da 120 ° C a 200 ° C può ridurre l'acqua nella polvere secca dal 5,29% al 3,88%.

La dimensione delle particelle dei prodotti essiccati a spruzzo dipende anche dalla temperatura di ingresso dell'aria calda. Un aumento della temperatura di asciugatura provoca un'evaporazione dell'acqua più rapida, che fa sì che le microsfere si formino più velocemente senza il tempo sufficiente per la riduzione, con conseguenti dimensioni di particelle maggiori.

Poiché la temperatura di essiccazione dell'ingresso è aumentata da 138 ° C a 202 ° C, la dimensione delle particelle della polvere di bacca di acai è aumentata da 13,38 μm a 20,11 μm. Allo stesso modo, la dimensione delle particelle della polvere di succo di guava è aumentata significativamente con l'aumentare della temperatura di ingresso.

La densità di massa della polvere essiccata a spruzzo diminuisce con l'aumentare della temperatura. Le particelle più grandi possono essere vuote all'interno o avere una struttura porosa o rotta a causa di tassi di evaporazione dell'acqua più elevati. Tipicamente, le particelle porose o frammentate presentano densità di imballaggio più basse.

Inoltre, poiché l'umidità delle particelle è inversamente correlata alla temperatura di asciugatura e l'acqua è più densa rispetto alla maggior parte dei solidi alimentari secchi, le polveri prodotte a temperature più elevate hanno una densità di massa inferiore rispetto alle polveri prodotte a temperature più basse.

La fluidità della polvere essiccata a spruzzo è anche influenzata dalla temperatura di asciugatura in una certa misura. All'aumentare della temperatura, la fluidità diminuirà.

Ciò può essere dovuto alla maggiore variazione della morfologia delle particelle causata dalla maggiore velocità di evaporazione dell'acqua, dall'angolo di contatto della superficie più piccolo causato dalla porosità o dalla struttura rotta, che aumenta l'attrito tra la polvere e la superficie e la resistenza interna tra le particelle. Grande, con conseguente riduzione della liquidità.

La solubilità è anche una caratteristica di qualità importante dei prodotti in polvere e può influenzare direttamente il comportamento di ricostituzione degli alimenti essiccati a spruzzo. All'aumentare della temperatura di asciugatura a spruzzo da 120 ° C a 160 ° C, aumenta la solubilità della polvere.

Materiale da parete

Le sostanze ricche di zucchero, come succhi di succhi e succhi vegetali, sono difficili da aspirare direttamente senza incorporare agenti. I materiali a parete sono polimeri che incorporano ingredienti attivi durante il processo di asciugatura a spruzzo e sono i più importanti per asciugatura a spruzzo. Uno dei fattori.

I materiali a parete possono aumentare la temperatura di transizione del vetro e la resa durante l'asciugatura a spruzzo e ridurre la viscosità e l'igroscopicità dei prodotti in polvere. I materiali a parete comuni includono arabo gomma, maltodestrina, gelatina, amido, pectina, metilcellulosa, alginato, fosfato di tricalcium e loro combinazioni.

La scelta del materiale murale dipende principalmente dallo scopo dell'essiccazione a spruzzo e dalle proprietà fisiche e chimiche del materiale trasformato. I materiali a parete dovrebbero essere altamente solubili nei solventi di processo e avere una capacità sufficiente per la formazione di film di produrre soluzioni a bassa viscosità anche ad alte concentrazioni.

Per l'asciugatura a spruzzo, devono avere un alto peso molecolare e una temperatura di transizione di vetro elevata per migliorare le proprietà antieick del prodotto finale. Devono essere in grado di proteggere i composti sensibili dagli effetti di calore, ossigeno, luce, ecc.

I materiali a parete comunemente usati per l'essiccazione a spruzzo sono carboidrati.

• Amido e i suoi derivati ​​(amido, maltodestrina, destrina e ciclodestrina)

L'amido e i suoi derivati ​​hanno buone proprietà di essiccazione a spruzzo, come alto peso molecolare e alta temperatura di transizione del vetro, elevata solubilità in acqua fredda con bassa viscosità, proprietà antieick e la capacità di produrre polveri relativamente dense.

Tuttavia, l'amido manca di capacità di formazione del film, che è molto dannosa per l'efficienza di asciugatura, in particolare la conservazione di composti sensibili.

• Gum (Gum Arabic o una miscela di acacia e karaya)

Gomma. Rispetto all'amido, la gomma ha una migliore capacità di formazione del film, ma la sua temperatura di transizione in vetro è relativamente bassa.

• Cellulosa e i suoi derivati ​​(cellulosa, carbossimetilcellulosa, idrossipropilmetilcellulosa, ecc.)

La cellulosa e i suoi derivati ​​hanno buone proprietà e attività di superficie, ma non sono facilmente digeribili.

La combinazione di derivati ​​di amido o di amido e gomma può migliorare le prestazioni dell'essiccazione a spruzzo, ma il contenuto di gomma dovrebbe essere inferiore a quello dei derivati ​​dell'amido o dell'amido.

È stato riferito che le proteine, in particolare le proteine ​​del siero di latte, hanno un'eccellente capacità di formazione del film e capacità di ritenzione dei nutrienti e sono spesso usate insieme a derivati ​​di amido o amido.

Velocità di alimentazione

Nel processo di asciugatura a spruzzo, la velocità di alimentazione è uno dei fattori importanti. La velocità di alimentazione determina il tempo di permanenza del materiale nella camera di asciugatura, separatore e trasportatore e influenza anche l'atomizzazione del materiale e le dimensioni delle goccioline.

La velocità di avanzamento dipende sostanzialmente dalla velocità dell'atomizzatore, maggiore è la velocità della pompa, più veloce è la velocità di avanzamento. Tuttavia, una velocità di avanzamento più elevata rallenterà il trasferimento di calore, rendendo difficile per le goccioline di asciugare completamente e facilmente portando a attaccare la parete.

Inoltre, una velocità di alimentazione troppo alta farà cadere le goccioline direttamente nella camera di asciugatura. Questo perché l'aria calda è stata satura e le goccioline ad alta velocità non possono essere completamente atomizzate, portando alla fine a una riduzione della resa delle polveri.

Tare di alimentazione più elevate comportano un tempo di interazione insufficiente tra goccioline e aria calda, aumentando il contenuto di umidità della polvere secca a spruzzo.

La velocità di avanzamento eccessivamente elevata è un'operazione impropria che deve essere evitata durante il processo di asciugatura a spruzzo. Una velocità di alimentazione troppo alta è spesso un fattore importante in polvere che si attacca alle pareti, assorbente l'umidità e tubi di intasamento. Oltre a ridurre la resa delle polveri, porta anche ulteriori problemi alla pulizia in loco.