อะไรเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดความหนืดในการอบแห้งแบบสเปรย์ดราย... จะควบคุมได้อย่างไร

อะไรเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดความหนืดในการอบแห้งแบบสเปรย์ดราย... จะควบคุมได้อย่างไร

 สรุป:

อาหารที่ผ่านการอบแห้งแบบสเปรย์แบ่งออกเป็นสองประเภท คือ ไม่เหนียว และ เหนียว ส่วนผสมที่ไม่เหนียวนั้นอบแห้งแบบสเปรย์ได้ง่าย การออกแบบเครื่องอบแห้งไม่ซับซ้อน และผงที่ได้จะไหลได้สะดวก ตัวอย่างของวัสดุที่ไม่เหนียว ได้แก่ ผงไข่ ผงนม สารละลาย และมอลโทเดกซ์ทริน เหงือก และโปรตีน ส่วนในกรณีของอาหารที่เหนียว มักจะมีปัญหาในการอบแห้งภายใต้สภาวะการอบแห้งแบบสเปรย์ปกติ อาหารที่เหนียวมักจะติดกับผนังของเครื่องอบแห้ง หรือกลายเป็นอาหารที่เหนียวใช้การไม่ได้ในห้องอบแห้งและระบบลำเลียง ทำให้เกิดปัญหาในการใช้งานและผลผลิตต่ำ อาหารที่มีน้ำตาลและกรดเป็นตัวอย่างที่พบได้ทั่วไป

ความหนืดเป็นปรากฏการณ์ที่พบในกระบวนการอบแห้งของวัตถุดิบอาหารที่มีกรดไกลโคลิกสูง ความหนืดของผงเป็นลักษณะเฉพาะของการยึดเกาะระหว่างอนุภาค สามารถอธิบายความหนืดระหว่างอนุภาค (การยึดเกาะ) และความหนืดระหว่างอนุภาคกับผนัง (การยึดเกาะ) การวัดแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคผงเกิดจากลักษณะภายในที่เรียกว่าการยึดเกาะ ทำให้เกิดมวลในชั้นผง ดังนั้น แรงที่ต้องใช้ในการทำลายก้อนผงควรมากกว่าการยึดเกาะ การยึดเกาะเป็นลักษณะของส่วนต่อประสาน และอนุภาคผงจะยึดเกาะตามแนวโน้มของอุปกรณ์อบแห้งแบบสเปรย์ การยึดเกาะและการยึดเกาะเป็นพารามิเตอร์สำคัญในการออกแบบการอบแห้งและสภาวะการอบแห้ง องค์ประกอบพื้นผิวของอนุภาคผงเป็นตัวกำหนดความหนืดเป็นหลัก แนวโน้มการยึดเกาะและการยึดเกาะของวัสดุพื้นผิวอนุภาคผงนั้นแตกต่างกัน เนื่องจากกระบวนการอบแห้งต้องการการถ่ายโอนสารละลายจำนวนมากไปยังพื้นผิวอนุภาค จึงเกิดขึ้นในปริมาณมาก ลักษณะความหนืดสองแบบ (การเกาะติดและการยึดเกาะ) สามารถเกิดขึ้นพร้อมกันได้ในวัสดุอาหารที่มีน้ำตาลสูงที่ผ่านกระบวนการอบแห้งแบบสเปรย์ ความหนืดระหว่างอนุภาคเกิดจากการก่อตัวของสะพานของเหลวคงที่ สะพานของเหลวเคลื่อนที่ โซ่เชิงกลระหว่างโมเลกุล และแรงโน้มถ่วงทางไฟฟ้าสถิตและสะพานของแข็ง สาเหตุหลักของการยึดเกาะของอนุภาคผงกับผนังในห้องอบแห้งคือการสูญเสียวัสดุในอาหารที่มีน้ำตาลและกรดสูงที่ผ่านกระบวนการอบแห้งแบบสเปรย์ เมื่อผงถูกทิ้งไว้นานขึ้น มันจะแห้งติดอยู่บนผนัง

มันนำไปสู่ความหนืด

Sเทคโนโลยีการอบแห้งแบบสเปรย์เพื่อรีไซเคิลผงอาหารที่มีโปรตีนสูง น้ำตาลที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (กลูโคส ฟรุกโตส) และกรดอินทรีย์ (กรดซิตริก กรดมาลิก กรดทาร์ทาริก) เป็นสิ่งที่ท้าทายมาก สารที่มีโมเลกุลขนาดเล็ก เช่น การดูดซับน้ำสูง ความเป็นเทอร์โมพลาสติก และอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว (Tg) ต่ำ ส่งผลให้เกิดปัญหาเรื่องความหนืด อุณหภูมิการอบแห้งแบบสเปรย์จึงสูงกว่า Tg20°ค. ส่วนประกอบส่วนใหญ่เหล่านี้จะก่อตัวเป็นอนุภาคอ่อนบนพื้นผิวที่มีความหนืด ทำให้เกิดความหนืดแบบผง และในที่สุดก็จะก่อตัวเป็นโครงสร้างแบบวางแทนที่จะเป็นผง ความคล่องตัวของโมเลกุลสูงของโมเลกุลนี้เกิดจากอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว (Tg) ที่ต่ำ ซึ่งนำไปสู่ปัญหาความหนืดในเครื่องอบแห้งแบบสเปรย์ที่มักใช้ที่อุณหภูมิต่ำ คุณลักษณะหลักของอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วและอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นอสัณฐาน เหตุการณ์การเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วเกิดขึ้นในของแข็งที่แข็ง คือ น้ำตาลอสัณฐาน ซึ่งผ่านการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเฟสของเหลวยางที่อ่อนนุ่ม พลังงานพื้นผิวและแก้วแข็งมีพลังงานพื้นผิวต่ำและไม่เกาะติดกับพื้นผิวของแข็งที่มีพลังงานต่ำ เนื่องจากสถานะจากแก้วเป็นยาง (หรือของเหลว) พื้นผิวของวัสดุสามารถยกสูงขึ้นได้ และปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลกับพื้นผิวของแข็งสามารถเริ่มต้นได้ ในกระบวนการอบแห้งอาหาร ผลิตภัณฑ์จะอยู่ในสถานะของเหลวหรือเหนียว และอาหารที่เป็นของเหลว/เหนียวที่กำจัดสารทำให้พลาสติก (น้ำ) ออกไปจะกลายเป็นแก้ว หากวัตถุดิบอาหารไม่เปลี่ยนจากอุณหภูมิการอบแห้งสูงกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว ผลิตภัณฑ์จะยังคงมีความหนืดสูง หากอาหารประเภทนี้สัมผัสกับพื้นผิวแข็งที่มีพลังงานสูง มันจะติดหรือเกาะติดกับพื้นผิวนั้น

การควบคุมความหนืด 

มีวิธีการทางวิทยาศาสตร์วัสดุและกระบวนการหลายวิธีในการลดความหนืด วิธีการพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์วัสดุ ได้แก่ วัสดุที่มีสารเติมแต่งที่ทำให้แห้งด้วยของเหลวที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงเพื่อเพิ่มอุณหภูมิภายนอกจุดเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว และวิธีการเชิงกระบวนการ ได้แก่ ผนังและก้นของห้องเชิงกล