Tecnologia de secagem por pulverização e fatores de influência

Secagem por pulverização: a tecnologia de pó por trás dos produtos do dia a dia

Muitos itens que usamos em nossas vidas diárias estão disponíveis em forma de pó sem poeira. Muitos produtos, do leite em pó a certos medicamentos, não podem suportar o processo de desidratação padrão e exigem que procedimentos especiais sejam convertidos em forma de pó. Este procedimento especializado é chamado secagem por spray.

O processo envolve dispersão de um líquido ou pasta em um gás quente e quente para obter um pó com uma distribuição consistente de tamanho de partícula. Gases de ar ou inerte comuns podem ser usados ​​nesse processo. Por exemplo, etanol e outros produtos que reagem com oxigênio podem ser processados ​​com nitrogênio quente em vez de ar.

Em equipamentos de secagem por pulverização, vários atomizadores ou bicos são usados ​​para quebrar líquidos ou lamas em gotículas atomizadas com tamanhos de partículas extremamente pequenos.

Os bocais de redemoinho de alta pressão de fluido único e os bicos de disco rotativo são os tipos de bicos mais usados. Uma distribuição de tamanho de partícula mais ampla pode ser alcançada com a roda do atomizador, mas, independentemente, um tamanho de partícula consistente pode ser alcançado nos dois métodos.

O tamanho das gotículas entre 10 e 500 μm pode ser obtido usando bicos específicos em processos específicos. Uma faixa de diâmetro de 100 a 200 μm é o tamanho de partícula mais comumente usado.

Principais fatores que afetam a secagem de spray

Temperatura de entrada e saída

A temperatura da câmara de secagem de spray geralmente se refere à temperatura do ar quente que entra na torre. A temperatura de secagem é o fator mais importante que afeta as propriedades físicas e químicas do pó seco por pulverização.

A temperatura de secagem por pulverização determina o teor de umidade do pó moldado. Aumentar a temperatura de secagem por pulverização de 120 ° C a 200 ° C pode reduzir a água no pó seco de 5,29% para 3,88%.

O tamanho das partículas dos produtos secos a spray também depende da temperatura da entrada de ar quente. Um aumento na temperatura de secagem resulta em evaporação mais rápida da água, o que faz com que as microesferas se formem mais rapidamente sem tempo suficiente para encolher, resultando em tamanhos de partículas maiores.

À medida que a temperatura de secagem de entrada aumentou de 138 ° C para 202 ° C, o tamanho das partículas do pó de açaí aumentou de 13,38 μm para 20,11 μm. Da mesma forma, o tamanho das partículas do suco de goiaba em pó aumentou significativamente com o aumento da temperatura de entrada.

A densidade a granel do pó seca por pulverização diminui com o aumento da temperatura. Partículas maiores podem ser ocas dentro ou ter uma estrutura porosa ou quebrada devido a maiores taxas de evaporação da água. Normalmente, partículas porosas ou fragmentadas exibem densidades de embalagem mais baixas.

Além disso, como a umidade das partículas está inversamente relacionada à temperatura de secagem e a água é mais densa do que a maioria dos sólidos de alimentos secos, os pós produzidos em temperaturas mais altas têm uma densidade mais baixa do que os pós produzidos em temperaturas mais baixas.

A fluidez do pó seca por pulverização também é afetada pela temperatura de secagem até certo ponto. À medida que a temperatura aumenta, a fluidez diminuirá.

Isso pode ser devido à maior variação na morfologia das partículas causada pela maior taxa de evaporação da água, o menor ângulo de contato da superfície causado pela porosidade ou estrutura quebrada, o que aumenta o atrito entre o pó e a superfície e a resistência interna entre as partículas. grande, resultando em liquidez reduzida.

A solubilidade também é uma característica importante da qualidade dos produtos em pó e pode influenciar diretamente o comportamento de reconstituição dos alimentos secos a spray. À medida que a temperatura de secagem por pulverização aumenta de 120 ° C a 160 ° C, a solubilidade do pó aumenta.

Material da parede

Substâncias ricas em açúcar, como sucos e sucos vegetais, são difíceis de secar diretamente sem incorporar agentes. Os materiais da parede são polímeros que incorporam ingredientes ativos durante o processo de secagem por pulverização e são os mais importantes no secagem por pulverização. Um dos fatores.

Os materiais da parede podem aumentar a temperatura de transição vítrea e o rendimento durante a secagem por pulverização e reduzir a viscosidade e a higroscopicidade dos produtos em pó. Os materiais de parede comuns incluem goma arábica, maltodextrina, gelatina, amido, pectina, metilcelulose, alginato, fosfato de tricomcium e suas combinações.

A escolha do material da parede depende principalmente do objetivo de secagem de spray e das propriedades físicas e químicas do material processado. Os materiais da parede devem ser altamente solúveis em solventes de processo e têm capacidade suficiente para produzir soluções de baixa viscosidade, mesmo em altas concentrações.

Para a secagem por pulverização, eles devem ter alto peso molecular e alta temperatura de transição de vidro para melhorar as propriedades anti-esticulares do produto final. Eles devem ser capazes de proteger compostos sensíveis dos efeitos do calor, oxigênio, luz, etc.

Os materiais de parede comumente usados ​​para secagem por spray são carboidratos.

• Amido e seus derivados (amido, maltodextrina, dextrina e ciclodextrina)

O amido e seus derivados têm boas propriedades de secagem por pulverização, como alto peso molecular e alta temperatura de transição vítrea, alta solubilidade em água fria com baixa viscosidade, propriedades anti-stick e a capacidade de produzir pós relativamente densos.

No entanto, o amido não possui capacidade de formação de filmes, o que é muito prejudicial à eficiência da secagem, especialmente a preservação de compostos sensíveis.

• Goma (goma árabe ou uma mistura de acácia e karaya)

Goma. Comparado com o amido, a gengiva tem melhor capacidade de formação de filme, mas sua temperatura de transição vítrea é relativamente baixa.

• celulose e seus derivados (celulose, carboximetilcelulose, hidroxipropilmetilcelulose, etc.)

A celulose e seus derivados têm boas propriedades de formação de filmes e atividade superficial, mas não são facilmente digeríveis.

A combinação de derivados de amido ou amido e gengiva pode melhorar o desempenho da secagem por pulverização, mas o conteúdo da goma deve ser menor que o dos derivados de amido ou amido.

Foi relatado que as proteínas, especialmente a proteína de soro de leite, têm excelente capacidade de formação de filmes e capacidade de retenção de nutrientes, e são frequentemente usadas em conjunto com derivados de amido ou amido.

Velocidade de alimentação

No processo de secagem por pulverização, a velocidade de alimentação é um dos fatores importantes. A velocidade da alimentação determina o tempo de permanência do material na câmara de secagem, separador e transportador, e também afeta a atomização do material e o tamanho das gotículas.

A taxa de alimentação depende basicamente da velocidade do atomizador, maior a velocidade da bomba, mais rápida a taxa de alimentação. No entanto, uma taxa de alimentação mais alta desacelerará a transferência de calor, dificultando que as gotículas sequem completamente e com facilidade, levando à aderência da parede.

Além disso, uma velocidade de alimentação muito alta fará com que as gotículas caam diretamente na câmara de secagem. Isso ocorre porque o ar quente foi saturado e as gotículas de alta velocidade não podem ser totalmente atomizadas, levando a uma redução no rendimento do pó.

Taxas de alimentação mais altas resultam em tempo de interação insuficiente entre gotículas e ar quente, aumentando o teor de umidade do pó seco por spray.

A taxa de alimentação excessivamente alta é uma operação inadequada que precisa ser evitada durante o processo de secagem por pulverização. A velocidade de alimentação muito alta é frequentemente um fator importante no pó que gruda nas paredes, absorvendo a umidade e entupindo tubos. Além de reduzir o rendimento de pó, também traz problemas extras à limpeza no local.