Spray tørketeknologi og påvirkningsfaktorer

Spray tørking: pulverteknologien bak hverdagsprodukter

Mange elementer vi bruker i hverdagen vår er tilgjengelige i støvfri pulverform. Mange produkter, fra melkepulver til visse medisiner, tåler ikke standard dehydreringsprosessen og krever spesielle prosedyrer som skal konverteres til pulverform. Denne spesialiserte prosedyren kalles Spray tørking.

Prosessen innebærer spredning av en væske eller oppslemming i en varm, tørr gass for å oppnå et pulver med en jevn partikkelstørrelsesfordeling. Vanlig luft eller inerte gasser kan brukes i denne prosessen. For eksempel kan etanol og andre produkter som reagerer med oksygen behandles med varmt nitrogen i stedet for luft.

I spraytørkeutstyr brukes forskjellige forstøvere eller dyser til å bryte væsker eller slynger i forstøvede dråper med ekstremt små partikkelstørrelser.

Enkelte væskehøytrykk virvle dyser og roterende diskdyser er de mest brukte dysetypene. En bredere partikkelstørrelsesfordeling kan oppnås med forstøverhjulet, men uansett kan en jevn partikkelstørrelse oppnås i begge metodene.

Dråpestørrelser mellom 10 og 500 μm kan oppnås ved å bruke spesifikke dyser i spesifikke prosesser. Et område på 100 til 200 μm er den mest brukte partikkelstørrelsen.

Hovedfaktorer som påvirker spraytørking

Innløps- og utløpstemperatur

Temperaturen på sprøytetørkekammeret refererer vanligvis til temperaturen på den varme luften som kommer inn i tårnet. Tørketemperatur er den viktigste faktoren som påvirker de fysiske og kjemiske egenskapene til spray-tørket pulver.

Spray -tørketemperaturen bestemmer fuktighetsinnholdet i det støpte pulveret. Å øke spraytørketemperaturen fra 120 ° C til 200 ° C kan redusere vannet i det tørkede pulveret fra 5,29% til 3,88%.

Partikkelstørrelsen til spray-tørkede produkter avhenger også av den varme luftinnløpstemperaturen. En økning i tørketemperatur resulterer i raskere fordampning av vann, noe som får mikrosfærer til å danne seg raskere uten nok tid til å krympe, noe som resulterer i større partikkelstørrelser.

Etter hvert som tørketemperaturen økte fra 138 ° C til 202 ° C, økte partikkelstørrelsen til Acai bærpulver fra 13,38 um til 20,11 μm. Tilsvarende økte partikkelstørrelsen til guavajuicepulver betydelig med økende innløpstemperatur.

Hovedtettheten av spray-tørket pulver avtar med økende temperatur. Større partikler kan være hule inni eller ha en porøs eller ødelagt struktur på grunn av høyere vannfordampningshastighet. Vanligvis viser porøse eller fragmenterte partikler lavere pakningstettheter.

I tillegg, fordi partikkelfuktighet er omvendt relatert til tørketemperatur og vann er tettere enn de fleste tørrmatfaststoffer, har pulver produsert ved høyere temperaturer en lavere bulk -tetthet enn pulver produsert ved lavere temperaturer.

Fluiditeten av spray-tørket pulver påvirkes også av tørketemperaturen til en viss grad. Når temperaturen øker, vil fluiditeten avta.

Dette kan skyldes den større variasjonen i partikkelmorfologi forårsaket av den høyere vannfordampningshastigheten, den mindre overflatekontaktvinkelen forårsaket av porøsiteten eller ødelagt struktur, noe som øker friksjonen mellom pulveret og overflaten og den indre motstanden mellom partikler. stor, noe som resulterer i redusert likviditet.

Løselighet er også en viktig kvalitetskarakteristikk ved pulverprodukter og kan direkte påvirke rekonstitusjonsatferden til spray-tørket mat. Når spraytørketemperaturen øker fra 120 ° C til 160 ° C, øker løseligheten av pulveret.

Veggmateriale

Sukkerrike stoffer, for eksempel juice og grønnsaksjuicer, er vanskelige å spray-tørk direkte uten innebyggingsmidler. Veggmaterialer er polymerer som innebygde aktive ingredienser under sprøytetørkeprosessen og er de viktigste i spray-tørking. En av faktorene.

Veggmaterialer kan øke glassovergangstemperaturen og utbyttet under sprøytetørking, og redusere viskositeten og hygroskopisiteten til pulverprodukter. Vanlige veggmaterialer inkluderer arabisk tannkjøtt, maltodextrin, gelatin, stivelse, pektin, metylcellulose, alginat, tricalciumfosfat og deres kombinasjoner.

Valget av veggmateriale avhenger hovedsakelig av formålet med spraytørking og de fysiske og kjemiske egenskapene til det bearbeidede materialet. Veggmaterialer skal være svært oppløselige i prosessløsningsmidler og har tilstrekkelig filmdannende evne til å produsere løsninger med lav viskositet selv i høye konsentrasjoner.

For spraytørking må de ha høy molekylvekt og høy glassovergangstemperatur for å forbedre anti-pinneegenskapene til sluttproduktet. De må være i stand til å beskytte sensitive forbindelser mot effekten av varme, oksygen, lys osv.

Vanlige brukte veggmaterialer for spraytørking er karbohydrater.

• Stivelse og derivater (stivelse, maltodextrin, dekstrin og cyclodextrin)

Stivelse og derivater har gode spraytørkeegenskaper, for eksempel høy molekylvekt og høy glassovergangstemperatur, høy løselighet i kaldt vann med lav viskositet, anti-pinneegenskaper og evnen til å produsere relativt tette pulver.

Stivelse mangler imidlertid filmdannende evne, noe som er veldig skadelig for tørkeeffektivitet, spesielt bevaring av sensitive forbindelser.

• Tyggegummi (arabisk tannkjøtt eller en blanding av akacia og karaya)

Tannkjøtt. Sammenlignet med stivelse har tannkjøtt bedre filmdannende evne, men overgangstemperaturen for glass er relativt lav.

• Cellulose og dens derivater (cellulose, karboksymetylcellulose, hydroksypropylmetylcellulose, etc.)

Cellulose og dens derivater har gode filmdannende egenskaper og overflateaktivitet, men er ikke lett fordøyelig.

Kombinasjonen av stivelses- eller stivelsesderivater og tannkjøtt kan forbedre ytelsen til spraytørking, men innholdet av tannkjøttet skal være lavere enn stivelse eller stivelsesderivater.

Det er rapportert at proteiner, spesielt myseprotein, har utmerket filmdannende evne og næringsretensjonsevne, og ofte brukes sammen med stivelses- eller stivelsesderivater.

Fôrhastighet

I sprøytetørkeprosessen er fôrhastigheten en av de viktige faktorene. Fôrhastigheten bestemmer oppholdstiden for materialet i tørkekammeret, separatoren og transportøren, og påvirker også atomiseringen av materialet og størrelsen på dråpene.

Fôrhastigheten avhenger i utgangspunktet av hastigheten på forstøveren, jo høyere pumpehastighet, jo raskere fôrhastigheten. Imidlertid vil en høyere fôrhastighet bremse varmeoverføringen, noe som gjør det vanskelig for dråpene å tørke helt og lett føre til veggstikking.

I tillegg vil for høy fôrhastighet føre til at dråper faller direkte inn i tørkekammeret. Dette er fordi den varme luften har vært mettet og høyhastighetsdråpene ikke kan bli fullstendig forstøvet, noe som til slutt fører til en reduksjon i pulverutbyttet.

Høyere fôrhastigheter resulterer i utilstrekkelig interaksjonstid mellom dråper og varm luft, noe som øker fuktighetsinnholdet i det spray-tørkede pulveret.

Overhøy fôrhastighet er en feil operasjon som må unngås under sprøytetørkeprosessen. For høy fôrhastighet er ofte en viktig faktor i pulver som holder seg til vegger, absorberende fuktighet og tilstoppingsrør. I tillegg til å redusere pulverutbyttet, gir det også ekstra problemer til opprydding på stedet.