การอบแห้งด้วยสเปรย์ในสภาพเดิมทำให้เกิดความเหนียว... จะควบคุมอย่างไรดี

การอบแห้งด้วยสเปรย์ในสภาพเดิมทำให้เกิดความเหนียว... จะควบคุมอย่างไรดี

อาหารที่ผ่านการอบแห้งแบบสเปรย์แบ่งออกเป็นสองประเภท คือ ไม่เหนียว และเหนียว ส่วนผสมที่ไม่เหนียวสามารถอบแห้งแบบสเปรย์ได้ง่ายด้วยเครื่องอบแห้งที่มีการออกแบบไม่ซับซ้อน และได้ผงที่ไหลได้ดี ตัวอย่างของวัสดุที่ไม่เหนียว ได้แก่ ไข่ผง นมผง มอลโทเดกซ์ทริน เช่น สารละลาย กัม และโปรตีน ส่วนอาหารเหนียว มักมีปัญหาในการอบแห้งภายใต้สภาวะการอบแห้งแบบสเปรย์ปกติ อาหารเหนียวมักจะติดกับผนังเครื่องอบแห้ง หรือกลายเป็นอาหารเหนียวที่ใช้ไม่ได้ในห้องอบแห้งและระบบขนส่ง ทำให้เกิดปัญหาในการใช้งานและได้ผลผลิตต่ำ อาหารที่มีน้ำตาลและกรดเป็นตัวอย่างที่พบได้ทั่วไป

ความเหนียวเป็นปรากฏการณ์ที่พบได้ในระหว่างการอบแห้งวัสดุอาหารที่มีน้ำตาลและกรดสูงซึ่งมีการพ่นบ่อยครั้ง ความเหนียวของผงเป็นคุณสมบัติการยึดเกาะแบบเหนียวแน่น สามารถอธิบายได้ในแง่ของการยึดเกาะระหว่างอนุภาค (การเกาะติด) และการยึดเกาะระหว่างอนุภาคกับผนัง (การยึดเกาะ) การวัดแรงที่อนุภาคผงยึดเกาะกันนั้นเกิดจากคุณสมบัติภายในที่เรียกว่าการเกาะติด ทำให้เกิดก้อนในชั้นผง ดังนั้นแรงที่ต้องใช้ในการทำลายก้อนผงจึงควรมากกว่าแรงเกาะติด การยึดเกาะเป็นคุณสมบัติของพื้นผิวสัมผัส คือแนวโน้มที่อนุภาคผงจะเกาะติดกับผนังของอุปกรณ์อบแห้งแบบพ่น การเกาะติดและการยึดเกาะเป็นพารามิเตอร์สำคัญในการออกแบบการอบแห้งและสภาวะการอบแห้ง องค์ประกอบพื้นผิวของอนุภาคผงเป็นสาเหตุหลักของปัญหาการยึดเกาะ แนวโน้มการเกาะติดและการยึดเกาะของวัสดุพื้นผิวอนุภาคผงนั้นแตกต่างกัน เนื่องจากการอบแห้งต้องการการถ่ายโอนสารละลายจำนวนมากไปยังพื้นผิวอนุภาค จึงเป็นการอบแห้งแบบปริมาณมาก คุณสมบัติความหนืดสองอย่าง (การเกาะตัวกันและการยึดเกาะ) สามารถเกิดขึ้นพร้อมกันได้ในวัสดุอาหารที่มีน้ำตาลสูงซึ่งผ่านกระบวนการอบแห้งแบบสเปรย์ การยึดเกาะระหว่างอนุภาคคือการเกาะตัวกัน ซึ่งเกิดจากการก่อตัวของสะพานของเหลวคงที่ สะพานของเหลวที่เคลื่อนที่ การประสานกันทางกลระหว่างโมเลกุล และแรงโน้มถ่วงทางไฟฟ้าสถิตและสะพานของแข็ง อนุภาคผงจะเกาะติดกับผนังห้องอบแห้งเป็นหลักเนื่องจากการสูญเสียวัสดุในกระบวนการอบแห้งแบบสเปรย์ของอาหารที่มีน้ำตาลและกรดสูง สารผงจะสูญเสียไปเมื่อตกค้างอยู่ในผนังห้องอบแห้งนานขึ้น

สาเหตุของการติด:

การกู้คืนผงจากการอบแห้งแบบสเปรย์สำหรับอาหารที่มีน้ำตาลและกรดสูง การใช้เทคโนโลยีการอบแห้งแบบสเปรย์นั้น น้ำตาลที่มีโมเลกุลต่ำ (กลูโคส ฟรุกโตส) และกรดอินทรีย์ (กรดซิตริก กรดมาลิก กรดทาร์ทาริก) เป็นสารที่ท้าทายมาก เนื่องจากโมเลกุลขนาดเล็กเหล่านี้มีการดูดซับน้ำสูง มีคุณสมบัติเป็นเทอร์โมพลาสติก และมีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว (Tg) ต่ำ จึงทำให้เกิดปัญหาการเกาะติด ที่อุณหภูมิการอบแห้งแบบสเปรย์สูงกว่า Tg 20°C ส่วนผสมเหล่านี้ส่วนใหญ่จะก่อตัวเป็นอนุภาคอ่อนบนพื้นผิวที่เหนียว ทำให้ผงเกาะติดและกลายเป็นโครงสร้างคล้ายกาวแทนที่จะเป็นผง การเคลื่อนที่ของโมเลกุลสูงของโมเลกุลเหล่านี้เกิดจากอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว (Tg) ที่ต่ำกว่า ซึ่งนำไปสู่ปัญหาการเกาะติดที่อุณหภูมิที่นิยมใช้ในเครื่องอบแห้งแบบสเปรย์ อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วเป็นลักษณะสำคัญของอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นอสัณฐาน เหตุการณ์การเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วเกิดขึ้นเมื่อของแข็งอสัณฐาน น้ำตาล เปลี่ยนไปเป็นเฟสของเหลวที่อ่อนนุ่มคล้ายยาง พลังงานพื้นผิว แก้วที่เป็นของแข็งมีพลังงานพื้นผิวต่ำและไม่เกาะติดกับพื้นผิวของแข็งที่มีพลังงานต่ำ จากการเปลี่ยนสถานะจากสถานะแก้วไปเป็นสถานะยาง (หรือของเหลว) พื้นผิวของวัสดุอาจยกตัวขึ้น และปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลและพื้นผิวของแข็งสามารถเริ่มต้นได้ ในกระบวนการอบแห้งอาหาร ผลิตภัณฑ์จะอยู่ในสถานะของเหลวหรือสถานะยึดติด และเนื่องจากการกำจัดพลาสติไซเซอร์ (น้ำ) ผลิตภัณฑ์อาหารที่เป็นของเหลว/ยึดติดจึงกลายเป็นสถานะแก้ว วัสดุอาหารจะยังคงมีความหนืดสูงหากผลิตภัณฑ์อาหารไม่ผ่านการเปลี่ยนสถานะจากอุณหภูมิการอบแห้งสูงไปสู่อุณหภูมิการทำให้เป็นแก้ว หากผลิตภัณฑ์อาหารนี้สัมผัสกับพื้นผิวของแข็งที่มีพลังงานสูง มันจะเกาะติดหรือยึดเกาะกับพื้นผิวนั้น

การควบคุมความหนืด:

มีวิธีการทางด้านวัสดุศาสตร์และกระบวนการหลายวิธีในการลดความหนืด วิธีการทางด้านวัสดุศาสตร์ ได้แก่ วัสดุที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง สารเติมแต่งที่ทำให้ของเหลวแห้งเพื่อเพิ่มอุณหภูมิให้สูงกว่าจุดเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว และวิธีการทางด้านกระบวนการ ได้แก่ ผนัง ก้น ฯลฯ ของห้องเชิงกล