สาเหตุของความหนืดในการอบแห้งด้วยเครื่องพ่นฝอย… วิธีควบคุม

สาเหตุของความหนืดในการอบแห้งด้วยเครื่องพ่นฝอย… วิธีควบคุม

 สรุป:

อาหารแห้งแบบพ่นฝอยแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ อาหารไม่เหนียวเหนอะหนะและอาหารหนืด ส่วนผสมที่ไม่เหนียวเหนอะหนะทำให้แห้งได้ง่ายด้วยการออกแบบเครื่องอบแห้งที่เรียบง่าย และผงสุดท้ายไหลได้อย่างอิสระ ตัวอย่างของวัสดุที่ไม่ติดกระทะ ได้แก่ ไข่ผง นมผง สารละลาย และมอลโทเดกซ์ทรินอื่นๆ กัม และโปรตีน ในกรณีของอาหารเหนียว จะมีปัญหาในการทำให้แห้งภายใต้สภาวะการอบแห้งแบบพ่นฝอยปกติ อาหารเหนียวมักจะติดอยู่กับผนังของเครื่องอบแห้ง หรือกลายเป็นอาหารเหนียวไร้ประโยชน์ในห้องอบแห้งและระบบขนส่ง ทำให้มีปัญหาในการทำงานและผลผลิตต่ำ ตัวอย่างทั่วไปคืออาหารที่มีน้ำตาลและกรด

ความหนืด (viscos) เป็นปรากฏการณ์ที่พบในกระบวนการอบแห้งวัตถุดิบอาหารที่อุดมด้วยกรดไกลโคลิก ความหนืดของผงเป็นคุณสมบัติการยึดเกาะชนิดหนึ่ง ซึ่งสามารถอธิบายความหนืดระหว่างอนุภาค (cohesion) และความหนืดระหว่างผนังอนุภาค (adhesion) ได้ แรงยึดเกาะกับอนุภาคผงเกิดจากลักษณะภายในที่เรียกว่าการยึดเกาะ ซึ่งก่อให้เกิดมวลในชั้นผง ดังนั้น แรงที่ต้องใช้ในการทะลุผ่านกลุ่มผงควรมากกว่าแรงยึดเกาะ การยึดเกาะเป็นประสิทธิภาพการเกาะติด และอนุภาคผงจะเกาะติดตามแนวโน้มของอุปกรณ์อบแห้งแบบพ่นฝอย การยึดเกาะและการยึดเกาะเป็นพารามิเตอร์สำคัญในการออกแบบสภาวะการอบแห้งและการทำให้แห้ง องค์ประกอบพื้นผิวของอนุภาคผงมีส่วนสำคัญต่อความหนืด แนวโน้มการยึดเกาะและการยึดเกาะของวัสดุพื้นผิวอนุภาคผงมีความแตกต่างกัน เนื่องจากการอบแห้งต้องใช้สารละลายจำนวนมากเพื่อถ่ายโอนไปยังพื้นผิวของอนุภาค จึงทำให้มีปริมาณมาก วัตถุดิบอาหารที่มีน้ำตาลสูงที่ผ่านการอบแห้งแบบพ่นฝอยมีคุณสมบัติความหนืดสองประการ (การยึดเกาะและการยึดติด) ร่วมกัน ความหนืดระหว่างอนุภาคเกิดจากการก่อตัวของสะพานของเหลวคงที่ สะพานของเหลวเคลื่อนที่ โซ่กลระหว่างโมเลกุล และสะพานแรงโน้มถ่วงสถิตและสะพานของแข็ง สาเหตุหลักของการยึดเกาะของผงที่ผนังในห้องอบแห้งคือการสูญเสียวัตถุดิบในน้ำตาลที่ผ่านกระบวนการอบแห้งแบบพ่นฝอยและอาหารที่มีกรดสูง เมื่อเก็บผงไว้เป็นเวลานาน ผงจะแห้งบนผนัง

มันทำให้เกิดความหนืด

Sเทคโนโลยีการอบแห้งแบบพ่นฝอยรีไซเคิลผงอาหารเข้มข้น น้ำตาลที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (กลูโคส ฟรุกโตส) และกรดอินทรีย์ (กรดซิตริก กรดมาลิก กรดทาร์ทาริก) เป็นสิ่งที่ท้าทายมาก สารโมเลกุลขนาดเล็ก เช่น การดูดซึมน้ำสูง เทอร์โมพลาสติก และอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว (Tg) ต่ำ ล้วนเป็นสาเหตุของปัญหาความหนืด อุณหภูมิการอบแห้งแบบพ่นฝอยสูงกว่า Tg20°C. ส่วนประกอบเหล่านี้ส่วนใหญ่ก่อตัวเป็นอนุภาคอ่อนบนพื้นผิวหนืด ทำให้เกิดความหนืดแบบผง และในที่สุดก็ก่อตัวเป็นโครงสร้างเพสต์แทนที่จะเป็นผง ความสามารถในการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่สูงของโมเลกุลนี้เกิดจากอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว (Tg) ต่ำ ซึ่งนำไปสู่ปัญหาความหนืดในเครื่องอบแห้งแบบพ่นฝอย ซึ่งมักนิยมใช้ที่อุณหภูมิต่ำ ลักษณะสำคัญของอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้วและอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเฟสอะมอร์ฟัส คือ เหตุการณ์การเปลี่ยนสถานะแก้วเกิดขึ้นในของแข็งแข็ง น้ำตาลอะมอร์ฟัส ซึ่งผ่านกระบวนการเปลี่ยนสถานะไปเป็นเฟสของเหลวยางนุ่ม พลังงานพื้นผิวและแก้วแข็งมีพลังงานพื้นผิวต่ำและไม่ยึดติดกับพื้นผิวของแข็งพลังงานต่ำ เนื่องจากสถานะของแก้วที่เปลี่ยนสถานะเป็นยาง (หรือของเหลว) ทำให้พื้นผิวของวัสดุสามารถยกขึ้นได้ และปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลและพื้นผิวของแข็งสามารถเริ่มต้นได้ ในกระบวนการอบแห้งอาหาร ผลิตภัณฑ์จะอยู่ในสถานะของเหลวหรือสารยึดเกาะ และอาหารที่เป็นของเหลว/สารยึดเกาะที่กำจัดสารพลาสติก (น้ำ) จะกลายเป็นแก้ว หากวัตถุดิบอาหารไม่เปลี่ยนแปลงจากอุณหภูมิการอบแห้งที่สูงกว่าอุณหภูมิแก้ว ผลิตภัณฑ์จะยังคงมีความหนืดพลังงานสูง หากอาหารประเภทนี้สัมผัสกับพื้นผิวแข็งที่มีพลังงานสูง อาหารจะติดหรือยึดติดกับพื้นผิวนั้น

การควบคุมความหนืด 

มีวิธีการทางวัสดุศาสตร์และกระบวนการมากมายที่ช่วยลดความหนืด วิธีการพื้นฐานของวัสดุศาสตร์ประกอบด้วยวัสดุที่มีสารเติมแต่งที่ทำให้แห้งด้วยของเหลวที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงเพื่อเพิ่มอุณหภูมิภายนอกกระบวนการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว และวิธีการทางกระบวนการประกอบด้วยผนังและก้นของห้องกล