Tehnologia de uscare prin pulverizare și factori de influență

Uscarea prin pulverizare: tehnologia de pulbere din spatele produselor de zi cu zi

Multe articole pe care le folosim în viața noastră de zi cu zi sunt disponibile sub formă de pulbere fără praf. Multe produse, de la lapte praf la anumite medicamente, nu pot rezista la procesul de deshidratare standard și necesită transformarea procedurilor speciale în formă de pulbere. Această procedură specializată se numește uscare prin pulverizare.

Procesul implică dispersarea unui lichid sau a suspensii într -un gaz fierbinte și uscat pentru a obține o pulbere cu o distribuție constantă a mărimii particulelor. În acest proces pot fi utilizate gaze obișnuite de aer sau inert. De exemplu, etanolul și alte produse care reacționează cu oxigenul pot fi prelucrate cu azot cald în loc de aer.

În echipamentele de uscare prin pulverizare, diverse atomizatoare sau duze sunt utilizate pentru a rupe lichide sau suspensii în picături atomizate cu dimensiuni de particule extrem de mici.

Duzele de vârtej de înaltă presiune cu un singur fluid și duzele rotative ale discului sunt tipurile de duze cele mai utilizate. O distribuție mai largă a mărimii particulelor poate fi obținută cu roata atomizatorului, dar, indiferent, se poate obține o dimensiune constantă a particulelor în ambele metode.

Mărimile picăturilor între 10 și 500 μm pot fi obținute folosind duze specifice în procese specifice. Un interval de diametru de 100 până la 200 μm este cea mai frecvent utilizată dimensiunea particulelor.

Principalii factori care afectează uscarea prin pulverizare

Temperatura de intrare și ieșire

Temperatura camerei de uscare prin pulverizare se referă de obicei la temperatura aerului cald care intră în turn. Temperatura de uscare este cel mai important factor care afectează proprietățile fizice și chimice ale pulberii uscate prin pulverizare.

Temperatura de uscare prin pulverizare determină conținutul de umiditate al pulberii modelate. Creșterea temperaturii de uscare a pulverizării de la 120 ° C la 200 ° C poate reduce apa în pulberea uscată de la 5,29% la 3,88%.

Mărimea particulelor produselor uscate prin pulverizare depinde, de asemenea, de temperatura de intrare a aerului cald. O creștere a temperaturii de uscare are ca rezultat o evaporare mai rapidă a apei, ceea ce face ca microsferele să se formeze mai repede fără suficient timp pentru a se micșora, ceea ce duce la dimensiuni mai mari ale particulelor.

Pe măsură ce temperatura de uscare a intrării a crescut de la 138 ° C la 202 ° C, dimensiunea particulelor de pudră de fructe de acai a crescut de la 13,38 μm la 20,11 μm. În mod similar, dimensiunea particulelor de suc de suc de guava a crescut semnificativ odată cu creșterea temperaturii de intrare.

Densitatea în vrac a pulberii uscate prin pulverizare scade odată cu creșterea temperaturii. Particulele mai mari pot fi scobite în interior sau au o structură poroasă sau ruptă din cauza ratelor mai mari de evaporare a apei. De obicei, particulele poroase sau fragmentate prezintă densități de ambalare mai mici.

În plus, deoarece umiditatea particulelor este invers legată de temperatura de uscare, iar apa este mai densă decât majoritatea solidelor alimentare uscate, pulberile produse la temperaturi mai ridicate au o densitate în vrac mai mică decât pulberile produse la temperaturi mai scăzute.

Fluiditatea pulberii uscate prin pulverizare este, de asemenea, afectată de temperatura de uscare într-o anumită măsură. Pe măsură ce temperatura crește, fluiditatea va scădea.

Acest lucru se poate datora variației mai mari a morfologiei particulelor cauzate de rata mai mare de evaporare a apei, unghiul de contact mai mic de suprafață cauzat de porozitate sau structură ruptă, care crește frecarea dintre pulbere și suprafață și rezistența internă între particule. mare, rezultând o lichiditate redusă.

Solubilitatea este, de asemenea, o caracteristică de calitate importantă a produselor pulbere și poate influența în mod direct comportamentul de reconstituire al alimentelor uscate prin pulverizare. Pe măsură ce temperatura de uscare prin pulverizare crește de la 120 ° C la 160 ° C, solubilitatea pulberii crește.

Material de perete

Substanțele bogate în zahăr, cum ar fi sucurile și sucurile de legume, sunt dificil de uscat direct, fără agenți de încorporare. Materialele de perete sunt polimeri care încorporează ingrediente active în timpul procesului de uscare prin pulverizare și sunt cele mai importante în uscarea prin pulverizare. Unul dintre factori.

Materialele de perete pot crește temperatura de tranziție a sticlei și randamentul în timpul uscării prin pulverizare și pot reduce vâscozitatea și higroscopicitatea produselor cu pulbere. Materialele comune de perete includ gumă arabă, maltodextrină, gelatină, amidon, pectină, metilceluloză, alginat, fosfat de tricalcium și combinații ale acestora.

Alegerea materialului de perete depinde în principal de scopul uscării prin pulverizare și de proprietățile fizice și chimice ale materialului procesat. Materialele de perete ar trebui să fie extrem de solubile în solvenții de proces și să aibă o capacitate suficientă de formare a filmului pentru a produce soluții cu vâscozitate scăzută chiar și la concentrații mari.

Pentru uscarea prin pulverizare, acestea trebuie să aibă o greutate moleculară mare și o temperatură ridicată de tranziție a sticlei pentru a îmbunătăți proprietățile anti-stick ale produsului final. Aceștia trebuie să poată proteja compușii sensibili de efectele căldurii, oxigenului, luminii etc.

Materialele de perete utilizate frecvent pentru uscarea prin pulverizare sunt carbohidrații.

• Amidonul și derivatele sale (amidon, maltodextrină, dextrină și ciclodextrină)

Amidonul și derivații săi au proprietăți bune de uscare prin pulverizare, cum ar fi greutatea moleculară mare și temperatura ridicată de tranziție a sticlei, solubilitatea ridicată în apa rece, cu vâscozitate scăzută, proprietăți anti-stick și capacitatea de a produce pulberi relativ dense.

Cu toate acestea, amidonul nu are capacitate de formare a filmului, care este foarte dăunătoare eficienței uscării, în special conservarea compușilor sensibili.

• gumă (gumă arabă sau un amestec de salcâm și karaya)

Gumă. În comparație cu amidonul, guma are o capacitate mai bună de formare a filmului, dar temperatura de tranziție a sticlei este relativ scăzută.

• Celuloza și derivații săi (celuloză, carboximetilceluloză, hidroxipropilmetilceluloză etc.)

Celuloza și derivații săi au proprietăți bune de formare a filmului și activitate de suprafață, dar nu sunt ușor digerabile.

Combinația de derivate de amidon sau amidon și gumă poate îmbunătăți performanța uscării prin pulverizare, dar conținutul de gumă ar trebui să fie mai mic decât cel al derivatelor de amidon sau amidon.

S-a raportat că proteinele, în special proteina din zer, au o capacitate excelentă de formare a filmului și capacitate de retenție de nutrienți și sunt adesea utilizate împreună cu derivate de amidon sau amidon.

Viteza de alimentare

În procesul de uscare prin pulverizare, viteza de alimentare este unul dintre factorii importanți. Viteza de alimentare determină timpul de ședere al materialului în camera de uscare, separator și transportor și afectează, de asemenea, atomizarea materialului și dimensiunea picăturilor.

Rata de alimentare depinde practic de viteza atomizorului, cu atât viteza pompei este mai mare, cu atât rata de alimentare este mai rapidă. Cu toate acestea, o rată de alimentare mai mare va încetini transferul de căldură, ceea ce face dificilă ca picăturile să se usuce complet și să conducă ușor la lipirea pereților.

În plus, o viteză prea mare de alimentare va face ca picăturile să cadă direct în camera de uscare. Acest lucru se datorează faptului că aerul cald a fost saturat, iar picăturile de mare viteză nu pot fi complet atomizate, ceea ce duce la o reducere a randamentului de pulbere.

Ratele de alimentare mai mari duc la un timp de interacțiune insuficient între picături și aer cald, crescând conținutul de umiditate al pulberii uscate prin pulverizare.

Rata de alimentare excesiv de mare este o operație necorespunzătoare care trebuie evitată în timpul procesului de uscare prin pulverizare. O viteză prea mare de alimentare este adesea un factor important în lipirea pulberii de pereți, absorbția umidității și conductele înfundate. Pe lângă reducerea randamentului de pulbere, aduce și probleme suplimentare pentru curățarea la fața locului.