เทคโนโลยีการอบแห้งสเปรย์และปัจจัยที่มีอิทธิพล

การอบแห้งสเปรย์: เทคโนโลยีผงที่อยู่เบื้องหลังผลิตภัณฑ์ในชีวิตประจำวัน

หลายรายการที่เราใช้ในชีวิตประจำวันของเรามีอยู่ในรูปแบบผงปราศจากฝุ่น ผลิตภัณฑ์จำนวนมากตั้งแต่นมผงไปจนถึงยาบางชนิดไม่สามารถทนต่อกระบวนการขาดน้ำมาตรฐานและต้องใช้ขั้นตอนพิเศษที่จะต้องแปลงเป็นรูปแบบผง ขั้นตอนพิเศษนี้เรียกว่า สเปรย์อบแห้ง.

กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการกระจายของเหลวหรือสารละลายในก๊าซร้อนและแห้งเพื่อให้ได้ผงที่มีการกระจายขนาดอนุภาคที่สอดคล้องกัน อากาศธรรมดาหรือก๊าซเฉื่อยอาจใช้ในกระบวนการนี้ ตัวอย่างเช่นเอทานอลและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ที่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนสามารถประมวลผลด้วยไนโตรเจนร้อนแทนอากาศ

ในอุปกรณ์การอบแห้งสเปรย์อะตอมหรือหัวฉีดต่าง ๆ จะใช้เพื่อทำลายของเหลวหรือ slurries เป็นหยดอะตอมที่มีขนาดอนุภาคขนาดเล็กมาก

หัวฉีดหมุนวนแรงดันสูงและหัวฉีดดิสก์หมุนเป็นชนิดหัวฉีดที่ใช้กันมากที่สุด การกระจายขนาดอนุภาคที่กว้างขึ้นสามารถทำได้ด้วยล้อเครื่องฉีดน้ำ แต่ไม่ว่าจะมีขนาดอนุภาคที่สอดคล้องกันในทั้งสองวิธี

สามารถรับขนาดหยดได้ระหว่าง 10 ถึง 500 μmโดยใช้หัวฉีดเฉพาะในกระบวนการเฉพาะ ช่วงเส้นผ่าศูนย์กลาง 100 ถึง 200 μmเป็นขนาดอนุภาคที่ใช้กันมากที่สุด

ปัจจัยหลักที่มีผลต่อการอบแห้งสเปรย์

อุณหภูมิทางเข้าและทางออก

อุณหภูมิของห้องอบแห้งสเปรย์มักหมายถึงอุณหภูมิของอากาศร้อนที่เข้าสู่หอคอย อุณหภูมิการอบแห้งเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่มีผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของผงแห้งสเปรย์

อุณหภูมิการอบแห้งสเปรย์กำหนดปริมาณความชื้นของผงแม่พิมพ์ การเพิ่มอุณหภูมิการอบแห้งสเปรย์จาก 120 ° C เป็น 200 ° C สามารถลดน้ำในผงแห้งจาก 5.29% เป็น 3.88%

ขนาดอนุภาคของผลิตภัณฑ์แห้งสเปรย์ยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิทางเข้าอากาศร้อน การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิการอบแห้งส่งผลให้เกิดการระเหยของน้ำเร็วขึ้นซึ่งทำให้ไมโครสเฟียร์เกิดขึ้นได้เร็วขึ้นโดยไม่มีเวลามากพอที่จะหดตัวส่งผลให้ขนาดอนุภาคขนาดใหญ่ขึ้น

เมื่ออุณหภูมิการอบแห้งทางเข้าเพิ่มขึ้นจาก 138 ° C เป็น 202 ° C ขนาดอนุภาคของผง Acai Berry เพิ่มขึ้นจาก 13.38 μmเป็น 20.11 μm ในทำนองเดียวกันขนาดอนุภาคของผงน้ำกาวาก็เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่ออุณหภูมิทางเข้าเพิ่มขึ้น

ความหนาแน่นจำนวนมากของผงแห้งสเปรย์ลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อนุภาคขนาดใหญ่อาจกลวงภายในหรือมีโครงสร้างที่มีรูพรุนหรือแตกเนื่องจากอัตราการระเหยของน้ำที่สูงขึ้น โดยทั่วไปอนุภาคที่มีรูพรุนหรือส่วนที่แยกส่วนแสดงความหนาแน่นของการบรรจุที่ต่ำกว่า

นอกจากนี้เนื่องจากความชื้นของอนุภาคมีความสัมพันธ์แบบผกผันกับอุณหภูมิการอบแห้งและน้ำนั้นหนาแน่นกว่าของแข็งอาหารแห้งส่วนใหญ่ผงที่ผลิตที่อุณหภูมิสูงกว่ามีความหนาแน่นต่ำกว่าผงที่ผลิตที่อุณหภูมิต่ำกว่า

การไหลของผงแห้งสเปรย์ยังได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิการอบแห้งในระดับหนึ่ง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความลื่นไหลจะลดลง

นี่อาจเป็นเพราะความแปรปรวนของสัณฐานวิทยาของอนุภาคที่เกิดจากอัตราการระเหยของน้ำที่สูงขึ้นมุมสัมผัสพื้นผิวที่เล็กกว่าที่เกิดจากความพรุนหรือโครงสร้างที่แตกซึ่งเพิ่มแรงเสียดทานระหว่างผงและพื้นผิวและความต้านทานภายในระหว่างอนุภาค ขนาดใหญ่ส่งผลให้สภาพคล่องลดลง

ความสามารถในการละลายยังเป็นลักษณะคุณภาพที่สำคัญของผลิตภัณฑ์ผงและสามารถมีอิทธิพลโดยตรงต่อพฤติกรรมการสร้างอาหารใหม่ของอาหารแห้งสเปรย์ เมื่ออุณหภูมิการอบแห้งสเปรย์เพิ่มขึ้นจาก 120 ° C เป็น 160 ° C ความสามารถในการละลายของผงจะเพิ่มขึ้น

วัสดุผนัง

สารที่อุดมด้วยน้ำตาลเช่นน้ำผลไม้และน้ำผลไม้เป็นเรื่องยากที่จะพ่นแห้งโดยตรงโดยไม่ต้องฝังสาร วัสดุผนังเป็นโพลีเมอร์ที่ฝังส่วนผสมที่ใช้งานอยู่ในระหว่างกระบวนการทำแห้งแบบสเปรย์และเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในการทำแห้งแบบสเปรย์ หนึ่งในปัจจัย

วัสดุผนังสามารถเพิ่มอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของแก้วและผลผลิตในระหว่างการอบแห้งสเปรย์และลดความหนืดและการดูดความชื้นของผลิตภัณฑ์ผง วัสดุผนังที่พบบ่อย ได้แก่ หมากฝรั่งอาหรับ, มอลโตกตริน, เจลาติน, แป้ง, เพกติน, เมธิลเซลลูโลส, อัลจิเนต, เทอร์เซียมฟอสเฟตและการรวมกันของพวกเขา

ทางเลือกของวัสดุผนังส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการอบแห้งสเปรย์และคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของวัสดุแปรรูป วัสดุผนังควรละลายได้อย่างมากในตัวทำละลายกระบวนการและมีความสามารถในการสร้างภาพยนตร์ที่เพียงพอในการผลิตโซลูชั่นความหนืดต่ำแม้ในระดับความเข้มข้นสูง

สำหรับการอบแห้งสเปรย์พวกเขาจะต้องมีน้ำหนักโมเลกุลสูงและอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของแก้วสูงเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติต่อต้านการยึดติดของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย พวกเขาจะต้องสามารถปกป้องสารประกอบที่ละเอียดอ่อนจากผลกระทบของความร้อนออกซิเจนแสง ฯลฯ

วัสดุผนังที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการอบแห้งสเปรย์คือคาร์โบไฮเดรต

•แป้งและอนุพันธ์ (แป้ง, Maltodextrin, Dextrin และ cyclodextrin)

แป้งและอนุพันธ์ของมันมีคุณสมบัติการอบแห้งสเปรย์ที่ดีเช่นน้ำหนักโมเลกุลสูงและอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของแก้วสูงความสามารถในการละลายสูงในน้ำเย็นที่มีความหนืดต่ำคุณสมบัติต่อต้านแท่งและความสามารถในการผลิตผงที่ค่อนข้างหนาแน่น

อย่างไรก็ตามแป้งขาดความสามารถในการสร้างภาพยนตร์ซึ่งเป็นอันตรายต่อประสิทธิภาพการอบแห้งโดยเฉพาะอย่างยิ่งการเก็บรักษาสารประกอบที่ละเอียดอ่อน

•หมากฝรั่ง (หมากฝรั่งอาหรับหรือส่วนผสมของอะคาเซียและคายา)

เหงือก. เมื่อเทียบกับแป้งหมากฝรั่งมีความสามารถในการขึ้นรูปฟิล์มที่ดีขึ้น แต่อุณหภูมิการเปลี่ยนแก้วของมันค่อนข้างต่ำ

•เซลลูโลสและอนุพันธ์ (เซลลูโลส, carboxymethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose ฯลฯ )

เซลลูโลสและอนุพันธ์ของมันมีคุณสมบัติการขึ้นรูปฟิล์มและกิจกรรมพื้นผิว แต่ไม่สามารถย่อยได้ง่าย

การรวมกันของอนุพันธ์แป้งหรือแป้งและหมากฝรั่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของการอบแห้งสเปรย์ แต่เนื้อหาของหมากฝรั่งควรต่ำกว่าของอนุพันธ์แป้งหรือแป้ง

มีรายงานว่าโปรตีนโดยเฉพาะเวย์โปรตีนมีความสามารถในการสร้างภาพยนตร์ที่ยอดเยี่ยมและความสามารถในการเก็บรักษาสารอาหารและมักจะใช้ร่วมกับอนุพันธ์ของแป้งหรือแป้ง

ความเร็วฟีด

ในกระบวนการอบแห้งสเปรย์ความเร็วฟีดเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญ ความเร็วอาหารสัตว์กำหนดเวลาที่อยู่อาศัยของวัสดุในห้องอบแห้งตัวคั่นและสายพานลำเลียงและยังส่งผลต่อการทำให้เป็นละอองของวัสดุและขนาดของหยด

อัตราการป้อนโดยทั่วไปขึ้นอยู่กับความเร็วของเครื่องฉีดน้ำมากเท่าไหร่ความเร็วของปั๊มก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตามอัตราการป้อนที่สูงขึ้นจะทำให้การถ่ายเทความร้อนช้าลงทำให้เป็นเรื่องยากสำหรับหยดน้ำที่แห้งสนิทและนำไปสู่การติดผนังได้อย่างง่ายดาย

นอกจากนี้ความเร็วฟีดที่สูงเกินไปจะทำให้หยดหยดลงไปในห้องอบแห้งโดยตรง นี่เป็นเพราะอากาศร้อนอิ่มตัวและหยดความเร็วสูงไม่สามารถทำให้เป็นอะตอมได้อย่างเต็มที่ในที่สุดก็นำไปสู่การลดลงของผลผลิตผง

อัตราการป้อนที่สูงขึ้นส่งผลให้เวลาในการโต้ตอบไม่เพียงพอระหว่างหยดและอากาศร้อนเพิ่มปริมาณความชื้นของผงแห้งสเปรย์

อัตราการป้อนที่สูงเกินไปเป็นการดำเนินการที่ไม่เหมาะสมซึ่งจำเป็นต้องหลีกเลี่ยงในระหว่างกระบวนการอบแห้งสเปรย์ ความเร็วในการป้อนสูงเกินไปมักเป็นปัจจัยสำคัญในการติดผนังกับผนังดูดซับความชื้นและท่ออุดตัน นอกเหนือจากการลดผลผลิตของผงแล้วยังนำมาซึ่งปัญหาเพิ่มเติมในการทำความสะอาดในสถานที่