การอบแห้งแบบพ่นฝอยในเครื่องอบแห้งแบบดั้งเดิมซึ่งทำให้เกิดความเหนียว… วิธีการควบคุม

การอบแห้งแบบพ่นฝอยในเครื่องอบแห้งแบบดั้งเดิมซึ่งทำให้เกิดความเหนียว… วิธีการควบคุม

อาหารแห้งแบบพ่นฝอยแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ อาหารไม่เหนียวและอาหารที่มีลักษณะเหนียว ส่วนผสมที่ไม่เหนียวสามารถอบแห้งด้วยเครื่องอบแห้งแบบง่าย ๆ และผงสำเร็จรูปที่ไหลได้อย่างอิสระ ตัวอย่างของวัสดุที่ไม่หนืด ได้แก่ ไข่ผง นมผง มอลโทเดกซ์ทริน เช่น สารละลาย หมากฝรั่ง และโปรตีน ในกรณีของอาหารเหนียว จะมีปัญหาในการอบแห้งภายใต้สภาวะการอบแห้งแบบพ่นฝอยปกติ อาหารเหนียวมักจะติดอยู่กับผนังของเครื่องอบแห้ง หรือกลายเป็นอาหารเหนียวไร้ประโยชน์ในห้องอบแห้งและระบบขนส่ง ซึ่งมีปัญหาในการดำเนินงานและให้ผลผลิตต่ำ ตัวอย่างทั่วไปคืออาหารที่มีน้ำตาลและกรด

ความเหนียวเป็นปรากฏการณ์ที่พบระหว่างการอบแห้งวัสดุอาหารที่อุดมด้วยน้ำตาลและกรดที่ถูกพ่นบ่อยครั้ง การยึดติดของผงเป็นคุณสมบัติการยึดเกาะแบบเหนียวแน่น ซึ่งสามารถอธิบายได้ในรูปของการยึดเกาะระหว่างอนุภาค (การยึดเกาะ) และการยึดเกาะระหว่างผนังอนุภาค (การยึดเกาะ) แรงที่อนุภาคผงยึดเกาะนั้นเกิดจากคุณสมบัติภายในที่เรียกว่าการยึดเกาะ ซึ่งทำให้เกิดก้อนในชั้นผง ดังนั้นแรงที่ใช้ในการทะลุผ่านกลุ่มผงจึงควรมากกว่าแรงยึดเกาะ การยึดเกาะเป็นคุณสมบัติที่ผิวสัมผัส หมายถึงแนวโน้มที่อนุภาคผงจะเกาะติดกับผนังของอุปกรณ์อบแห้งแบบพ่นฝอย การยึดเกาะและการยึดเกาะเป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบสภาวะการอบแห้งและการทำให้แห้ง องค์ประกอบพื้นผิวของอนุภาคผงเป็นสาเหตุหลักของปัญหาการยึดเกาะ แนวโน้มการยึดเกาะและการยึดเกาะของวัสดุบนพื้นผิวของอนุภาคผงมีความแตกต่างกัน เนื่องจากการอบแห้งต้องการการถ่ายโอนตัวละลายจำนวนมากไปยังพื้นผิวของอนุภาค จึงทำให้มีมวลมาก คุณสมบัติความหนืดสองประการ (การยึดเกาะและการยึดติด) สามารถอยู่ร่วมกันได้ในวัตถุดิบอาหารที่มีน้ำตาลสูงที่ผ่านการอบแห้งแบบพ่นฝอย การยึดเกาะระหว่างอนุภาคคือการก่อตัวของสะพานของเหลวที่คงที่ สะพานของเหลวที่เคลื่อนที่ การประสานกันเชิงกลระหว่างโมเลกุล แรงโน้มถ่วงไฟฟ้าสถิต และสะพานของแข็ง อนุภาคผงที่ผนังห้องอบแห้งจะเกาะติดกันส่วนใหญ่เนื่องจากการสูญเสียวัตถุดิบในการอบแห้งแบบพ่นฝอยของน้ำตาลและอาหารที่มีกรดสูง สารผงเมื่อถูกกักเก็บไว้ในผนังนานขึ้นจะสูญเสียการอบแห้ง

สาเหตุของการติด：

การกู้คืนผงแห้งสำหรับน้ำตาลสเปรย์และอาหารที่มีกรดสูง ด้วยเทคโนโลยีการทำแห้งแบบพ่นฝอย น้ำตาลที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (กลูโคส ฟรุกโตส) และกรดอินทรีย์ (ซิตริก มาลิก ทาร์ทาริก) ถือเป็นความท้าทายอย่างยิ่ง โมเลกุลขนาดเล็กเหล่านี้มีการดูดซึมน้ำสูง เทอร์โมพลาสติก และอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว (Tg) ต่ำ ก่อให้เกิดปัญหาความเหนียว อุณหภูมิการทำแห้งแบบพ่นฝอยสูงกว่า Tg 20°C ส่วนผสมเหล่านี้ส่วนใหญ่ก่อตัวเป็นอนุภาคอ่อนบนพื้นผิวที่เหนียว ทำให้ผงเกาะติดและกลายเป็นโครงสร้างคล้ายแป้งแทนที่จะเป็นผง โมเลกุลเหล่านี้มีการเคลื่อนที่ของโมเลกุลสูงเนื่องจากอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว (Tg) ที่ต่ำกว่า ซึ่งนำไปสู่ปัญหาความเหนียวที่อุณหภูมิซึ่งมักพบในเครื่องอบแห้งแบบพ่นฝอย อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วเป็นลักษณะสำคัญของอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว เหตุการณ์การเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วเกิดขึ้นเมื่อน้ำตาลอะมอร์ฟัสแข็งแข็ง เปลี่ยนเป็นเฟสของเหลวที่อ่อนนุ่มคล้ายยาง พลังงานพื้นผิว แก้วแข็งมีพลังงานพื้นผิวต่ำและไม่ยึดติดกับพื้นผิวของแข็งพลังงานต่ำ ผลจากการเปลี่ยนสถานะจากแก้วเป็นยาง (หรือของเหลว) ทำให้พื้นผิววัสดุถูกยกขึ้น และปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลและพื้นผิวของแข็งสามารถเริ่มต้นขึ้นได้ ในกระบวนการอบแห้งอาหาร ผลิตภัณฑ์จะอยู่ในสถานะของเหลวหรือสถานะที่ยึดติดกัน และเนื่องจากการกำจัดพลาสติไซเซอร์ (น้ำ) ออกไป ผลิตภัณฑ์อาหารที่เป็นของเหลว/ที่ยึดติดกันจะกลายเป็นสถานะคล้ายแก้ว วัสดุอาหารจะยังคงมีความหนืดพลังงานสูง หากผลิตภัณฑ์อาหารไม่ผ่านการเปลี่ยนจากอุณหภูมิการอบแห้งที่สูงไปเป็นการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิการเผาเป็นแก้ว หากผลิตภัณฑ์อาหารนี้สัมผัสกับพื้นผิวของแข็งที่มีพลังงานสูง ก็จะเกาะติดหรือเกาะติด

การควบคุมความหนืด：

มีวิธีการทางวัสดุศาสตร์และกระบวนการมากมายในการลดความหนืด วิธีการทางวัสดุศาสตร์ประกอบด้วยการใช้สารเติมแต่งที่ทำให้วัสดุมีน้ำหนักโมเลกุลสูงในการทำให้แห้งด้วยของเหลวเพื่อเพิ่มอุณหภูมิให้สูงกว่าจุดเปลี่ยนสถานะแก้ว และวิธีการทางกระบวนการประกอบด้วยการใช้ผนัง ก้น ฯลฯ ของห้องกล