ビュー: 809 著者: サイト編集者 公開時間: 2024-04-07 起源: サイト
私たちが日常生活で使用する多くのアイテムは、粉塵の出ない粉末状で入手できます。粉ミルクから特定の医薬品に至るまで、多くの製品は標準的な脱水プロセスに耐えることができず、粉末状に変換するには特別な手順が必要です。この特殊な手順は次のように呼ばれます。 噴霧乾燥.
このプロセスには、液体またはスラリーを高温の乾燥ガスに分散させて、一貫した粒径分布を持つ粉末を得ることが含まれます。このプロセスでは、通常の空気または不活性ガスを使用することができる。たとえば、酸素と反応するエタノールやその他の製品は、空気の代わりに高温窒素を使用して処理できます。
噴霧乾燥装置では、さまざまな噴霧器またはノズルを使用して、液体またはスラリーを非常に小さな粒子サイズの霧化された液滴に砕きます。
単一流体高圧スワール ノズルと回転ディスク ノズルは、最も一般的に使用されるノズル タイプです。アトマイザー ホイールを使用すると、より広い粒径分布を実現できますが、いずれの方法でも、一貫した粒径を実現できます。
特定のプロセスで特定のノズルを使用することにより、10 ～ 500 μm の液滴サイズを得ることができます。 100 ～ 200 μm の直径範囲が最も一般的に使用される粒子サイズです。
噴霧乾燥チャンバーの温度は通常、塔に入る熱風の温度を指します。乾燥温度は、噴霧乾燥粉末の物理的および化学的特性に影響を与える最も重要な要素です。
噴霧乾燥温度は、成形粉末の含水量を決定します。噴霧乾燥温度を 120°C から 200°C に上げると、乾燥粉末中の水分を 5.29% から 3.88% に減らすことができます。
噴霧乾燥製品の粒子サイズは、熱風の入口温度にも依存します。乾燥温度が上昇すると水の蒸発が速くなり、十分な収縮時間が得られずに微小球がより速く形成され、その結果粒子サイズが大きくなります。
入口乾燥温度が 138°C から 202°C に上昇するにつれて、アサイーベリーパウダーの粒径は 13.38 μm から 20.11 μm に増加しました。同様に、グアバジュース粉末の粒子サイズは、入口温度の上昇とともに大幅に増加しました。
噴霧乾燥粉末のかさ密度は、温度の上昇とともに減少します。より大きな粒子は、水の蒸発速度が速いため、内部が中空になっているか、多孔質または壊れた構造になっている可能性があります。一般に、多孔質粒子または断片化した粒子は、より低い充填密度を示します。
さらに、粒子の水分は乾燥温度に反比例し、水はほとんどの乾燥食品固形物よりも密度が高いため、高温で製造された粉末のかさ密度は、低温で製造された粉末よりも低くなります。
噴霧乾燥粉末の流動性は乾燥温度にもある程度影響されます。温度が上昇すると流動性が低下します。
これは、水の蒸発速度が速くなり、多孔性や壊れた構造によって表面接触角が小さくなり、粉末と表面の間の摩擦と粒子間の内部抵抗が増加することによって引き起こされる粒子形態の変化が大きくなることが原因である可能性があります。が大きくなり、流動性が低下します。
溶解性も粉末製品の重要な品質特性であり、噴霧乾燥食品の復元挙動に直接影響を与える可能性があります。噴霧乾燥温度が 120°C から 160°C に上昇すると、粉末の溶解度が増加します。
ジュースや野菜ジュースなどの糖分を多く含む物質は、包埋剤を使用せずに直接噴霧乾燥することが困難です。壁材料は、噴霧乾燥プロセス中に有効成分を埋め込むポリマーであり、噴霧乾燥において最も重要です。要因の一つ。
壁材料は、噴霧乾燥中のガラス転移温度と収率を高め、粉末製品の粘度と吸湿性を下げることができます。一般的な壁材には、アラビアゴム、マルトデキストリン、ゼラチン、デンプン、ペクチン、メチルセルロース、アルギン酸塩、リン酸三カルシウム、およびそれらの組み合わせが含まれます。
壁材料の選択は、主に噴霧乾燥の目的と、処理される材料の物理的および化学的特性によって決まります。壁材料はプロセス溶媒への溶解性が高く、高濃度であっても低粘度の溶液を生成するのに十分な膜形成能力を備えている必要があります。
噴霧乾燥の場合、最終製品の非粘着性を向上させるために、分子量が高く、ガラス転移温度が高い必要があります。敏感な化合物を熱、酸素、光などの影響から保護できなければなりません。
デンプンおよびその誘導体は、高分子量および高いガラス転移温度、低粘度で冷水への高い溶解性、粘着防止特性、および比較的高密度の粉末を製造する能力など、優れた噴霧乾燥特性を備えています。
しかし、デンプンにはフィルム形成能力がないため、乾燥効率、特に敏感な化合物の保存に非常に悪影響を及ぼします。
ガム。デンプンと比較して、ガムはフィルム形成能力に優れていますが、そのガラス転移温度は比較的低いです。
セルロースとその誘導体は優れたフィルム形成特性と表面活性を持っていますが、容易に消化されません。
デンプンまたはデンプン誘導体とガムの組み合わせは噴霧乾燥の性能を向上させることができますが、ガムの含有量はデンプンまたはデンプン誘導体の含有量よりも低くなければなりません。
タンパク質、特にホエイプロテインは優れた膜形成能や栄養保持能を有することが報告されており、デンプンやデンプン誘導体と併用されることが多い。
噴霧乾燥プロセスでは、供給速度が重要な要素の 1 つです。供給速度は、乾燥チャンバー、分離器、コンベア内での材料の滞留時間を決定し、材料の霧化と液滴のサイズにも影響します。
供給速度は基本的にアトマイザーの速度に依存し、ポンプ速度が高くなるほど供給速度も速くなります。ただし、供給速度が高くなると熱伝達が遅くなり、液滴が完全に乾燥することが困難になり、壁に貼り付きやすくなります。
さらに、供給速度が高すぎると、液滴が乾燥チャンバーに直接落下する原因になります。これは、熱風が飽和し、高速液滴を完全に霧化できず、最終的に粉末収率の低下につながるためです。
供給速度が高くなると、液滴と熱風との間の相互作用時間が不十分になり、噴霧乾燥粉末の含水量が増加します。
過度に高い供給速度は不適切な操作であり、噴霧乾燥プロセスでは回避する必要があります。供給速度が高すぎると、粉末が壁に付着したり、湿気を吸収したり、パイプを詰まらせたりする重要な要因となることがよくあります。粉末の収量が減るだけでなく、現場の清掃にも余分な手間がかかります。
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