การอบแห้งแบบพ่นฝอยในเครื่องเดิมซึ่งทำให้เกิดความเหนียว… วิธีการควบคุม

การอบแห้งแบบพ่นฝอยในเครื่องเดิมซึ่งทำให้เกิดความเหนียว… วิธีการควบคุม

อาหารแห้งแบบพ่นฝอยแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ อาหารไม่เหนียวเหนอะหนะและอาหารเหนียวเหนอะหนะ ส่วนผสมที่ไม่เหนียวเหนอะหนะสามารถพ่นฝอยให้แห้งได้ง่ายด้วยการออกแบบเครื่องอบแห้งที่เรียบง่ายและผงสำเร็จรูปที่ไหลอิสระ ตัวอย่างของวัสดุที่ไม่หนืด ได้แก่ ไข่ผง นมผง มอลโตเด็กซ์ตริน เช่น สารละลาย หมากฝรั่ง และโปรตีน ในกรณีของอาหารเหนียวเหนอะหนะ มักจะมีปัญหาในการอบแห้งภายใต้สภาวะการอบแห้งแบบพ่นฝอยปกติ อาหารเหนียวเหนอะหนะมักจะติดอยู่กับผนังเครื่องอบแห้งหรือกลายเป็นอาหารเหนียวไร้ประโยชน์ในห้องอบแห้งและระบบขนส่งซึ่งมีปัญหาในการทำงานและผลผลิตต่ำ ตัวอย่างทั่วไปของอาหารที่มีน้ำตาลและกรดเป็นส่วนประกอบ

ความเหนียวเป็นปรากฏการณ์ที่พบระหว่างการอบแห้งวัสดุอาหารที่มีน้ำตาลและกรดสูงที่ฉีดพ่นบ่อยครั้ง การยึดติดของผงเป็นคุณสมบัติการยึดเกาะแบบเหนียวแน่น ซึ่งสามารถอธิบายได้ในแง่ของการยึดเกาะระหว่างอนุภาค (การยึดเกาะ) และการยึดเกาะระหว่างผนังอนุภาค (การยึดเกาะ) การวัดแรงที่อนุภาคผงยึดเกาะนั้นเกิดจากคุณสมบัติภายในที่เรียกว่าการยึดเกาะ ซึ่งทำให้เกิดก้อนในชั้นผง ดังนั้น แรงที่จำเป็นในการทะลุกลุ่มผงจึงควรมากกว่าแรงยึดเกาะ การยึดเกาะเป็นคุณสมบัติของส่วนต่อประสาน แนวโน้มของอนุภาคผงที่จะยึดติดกับผนังของอุปกรณ์การอบแห้งแบบพ่น การยึดเกาะและการยึดเกาะเป็นพารามิเตอร์สำคัญในการออกแบบสภาวะการอบแห้งและการทำให้แห้ง องค์ประกอบพื้นผิวของอนุภาคผงเป็นสาเหตุหลักของปัญหาการยึดเกาะ แนวโน้มการยึดเกาะและการยึดเกาะของวัสดุบนพื้นผิวของอนุภาคผงนั้นแตกต่างกัน เนื่องจากการอบแห้งต้องการการถ่ายโอนสารละลายจำนวนมากไปยังพื้นผิวของอนุภาค จึงทำให้มีมวลรวม ลักษณะหนืดสองประการ (การยึดเกาะและการยึดติด) สามารถอยู่ร่วมกันได้ในวัสดุอาหารที่มีน้ำตาลสูงที่ผ่านการทำให้แห้งด้วยการพ่น การยึดเกาะระหว่างอนุภาคคือการยึดเกาะซึ่งเกิดจากการก่อตัวของสะพานของเหลวที่คงที่ สะพานของเหลวที่เคลื่อนที่ การประสานกันทางกลระหว่างโมเลกุล แรงโน้มถ่วงไฟฟ้าสถิตย์ และสะพานของแข็ง โดยที่อนุภาคผงที่ผนังห้องอบแห้งจะเกาะติดกันเป็นส่วนใหญ่เนื่องมาจากการสูญเสียวัสดุในการพ่นแห้งของน้ำตาลและอาหารที่มีกรดสูง สารที่เป็นผงเมื่อถูกกักไว้ในผนังนานขึ้นจะสูญเสียการอบแห้ง

สาเหตุของการติด：

การกู้คืนผงแห้งของน้ำตาลสเปรย์และอาหารที่มีกรดสูง การใช้เทคโนโลยีการอบแห้งแบบพ่น น้ำตาลที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (กลูโคส ฟรุกโตส) และกรดอินทรีย์ (ซิตริก มาลิก ทาร์ทาริก) เป็นสิ่งที่ท้าทายมาก การดูดซึมน้ำสูง เทอร์โมพลาสติก และอุณหภูมิเปลี่ยนผ่านแก้ว (Tg) ต่ำ โมเลกุลขนาดเล็กเหล่านี้มีส่วนทำให้เกิดปัญหาความเหนียว อุณหภูมิการอบแห้งแบบพ่นที่สูงกว่า Tg 20°C ส่วนผสมเหล่านี้ส่วนใหญ่สร้างอนุภาคอ่อนบนพื้นผิวที่เหนียว ทำให้ผงเกาะติดและจบลงด้วยโครงสร้างคล้ายแป้งแทนที่จะเป็นผง ความคล่องตัวของโมเลกุลสูงของโมเลกุลดังกล่าวเกิดจากอุณหภูมิเปลี่ยนผ่านแก้ว (Tg) ที่ต่ำกว่า ซึ่งนำไปสู่ปัญหาความเหนียวที่อุณหภูมิที่มักนิยมใช้ในเครื่องอบแห้งแบบพ่น อุณหภูมิเปลี่ยนผ่านแก้วเป็นลักษณะสำคัญของอุณหภูมิเปลี่ยนผ่านเฟสอะมอร์ฟัส เหตุการณ์เปลี่ยนผ่านแก้วเกิดขึ้นเมื่อน้ำตาลอะมอร์ฟัสแข็งที่แข็ง เปลี่ยนเป็นเฟสของเหลวที่นิ่มคล้ายยาง พลังงานพื้นผิว แก้วแข็งมีพลังงานพื้นผิวต่ำและไม่ยึดติดกับพื้นผิวแข็งที่มีพลังงานต่ำ จากผลของการเปลี่ยนสถานะจากแก้วเป็นยาง (หรือของเหลว) พื้นผิวของวัสดุสามารถยกขึ้นได้ และเริ่มมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลและพื้นผิวของแข็ง ในขั้นตอนการอบแห้งอาหาร ผลิตภัณฑ์จะอยู่ในสถานะของเหลวหรือสถานะที่เชื่อมติดกัน และเนื่องจากการกำจัดพลาสติไซเซอร์ (น้ำ) ผลิตภัณฑ์อาหารที่เป็นของเหลว/ที่เชื่อมติดกันจึงกลายเป็นสถานะแก้ว วัสดุอาหารจะยังคงมีความหนืดของพลังงานสูงหากผลิตภัณฑ์อาหารไม่เปลี่ยนจากอุณหภูมิการอบแห้งที่สูงเป็นการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิการกลายเป็นแก้ว หากผลิตภัณฑ์อาหารนี้สัมผัสกับพื้นผิวของแข็งที่มีพลังงานสูง ผลิตภัณฑ์อาหารจะเกาะติดหรือยึดติดกับพื้นผิวนั้น

การควบคุมความหนืด：

มีวิธีการทางวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุและกระบวนการมากมายในการลดความหนืด วิธีการทางวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุได้แก่ การใช้สารเติมแต่งที่ทำให้ของเหลวที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงแห้งเพื่อเพิ่มอุณหภูมิให้สูงกว่าจุดเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว และวิธีการทางวิทยาศาสตร์ด้านกระบวนการได้แก่ การใช้ผนัง ด้านล่าง เป็นต้น ของห้องกล