Was verursacht die Viskosität beim Sprühtrocknen? Wie lässt sie sich kontrollieren?
Zusammenfassung:
Sprühgetrocknete Lebensmittel werden in zwei Kategorien unterteilt: nicht klebrige und zähflüssige. Nicht klebrige Zutaten lassen sich leicht sprühtrocknen, da der Trockner einfach aufgebaut ist und das Pulver frei fließt. Beispiele für nicht klebrige Materialien sind Eipulver, Milchpulver, Lösungen und andere Maltodextrine, Gummis und Proteine. Bei klebrigen Lebensmitteln treten unter normalen Sprühtrocknungsbedingungen Trocknungsprobleme auf. Klebrige Lebensmittel haften meist an der Trocknerwand oder werden in Trockenkammern und Transportsystemen unbrauchbar, was zu geringen Betriebsproblemen und Produkterträgen führt. Typische Beispiele sind zucker- und säurehaltige Lebensmittel.
Viskosität ist ein Phänomen, das beim Trocknen von glykolsäurereichen Lebensmitteln auftritt. Die Pulverviskosität ist eine Art Kohäsions- und Adhäsionsverhalten. Sie kann die Partikel-Partikel-Viskosität (Kohäsion) und die Partikel-Wand-Viskosität (Adhäsion) erklären. Die Bindekraft von Pulverpartikeln wird durch ihre inneren Eigenschaften, die sogenannte Kohäsion, gemessen, die im Pulverbett Massen bilden. Deshalb muss die Kraft, die zum Durchbrechen des Pulveragglomerats erforderlich ist, größer sein als die Kohäsion. Adhäsion ist ein Grenzflächenverhalten, und die Pulverpartikel haften der Tendenz der Sprühtrocknungsanlage. Kohäsion und Adhäsion sind die wichtigsten Parameter zur Gestaltung der Trocknungs- und Trocknungsbedingungen. Die Oberflächenzusammensetzung der Pulverpartikel ist hauptsächlich für die Viskosität verantwortlich. Die Oberflächenmaterialien der Pulverpartikel haben unterschiedliche Kohäsion und Adhäsionsneigung. Da beim Trocknen eine große Menge gelöster Stoffe auf die Partikeloberfläche übertragen werden muss, erfolgt dies in Masse. Beim Sprühtrocknen zuckerreicher Lebensmittel können zwei Viskositätseigenschaften (Kohäsion und Adhäsion) nebeneinander auftreten. Die Viskosität zwischen Partikeln entsteht durch die Bildung von festen Flüssigkeitsbrücken, beweglichen Flüssigkeitsbrücken, mechanischen Ketten zwischen Molekülen sowie elektrostatischer Schwerkraft und festen Brücken. Der Hauptgrund für die Haftung von Pulverpartikeln an der Wand in der Trockenkammer ist der Materialverlust beim Sprühtrocknen von zucker- und säurehaltigen Lebensmitteln. Bei längerer Lagerung trocknet das Pulver an der Wand.
Es führt zu zähflüssigen
SSprühtrocknungstechnologie für das Recycling von betereichem Lebensmitteltrocknungspulver. Niedrigmolekulare Zucker (Glukose, Fruktose) und organische Säuren (Zitronensäure, Apfelsäure, Weinsäure) sind sehr anspruchsvoll. Niedermolekulare Substanzen wie hohe Wasseraufnahme, Thermoplastizität und niedrige Verglasungsübergangstemperatur (Tg) tragen zu Viskositätsproblemen bei. Die Sprühtrocknungstemperatur liegt über Tg20°C. Die meisten dieser Komponenten bilden weiche Partikel auf der viskosen Oberfläche, was zu Pulverviskosität führt und schließlich eine pastöse Struktur anstelle von Pulver bildet. Die hohe Molekülbeweglichkeit dieses Moleküls ist auf seine niedrige Verglasungsübergangstemperatur (Tg) zurückzuführen, die zu Viskositätsproblemen in Sprühtrocknern führt, die üblicherweise bei hohen Temperaturen eingesetzt werden. Die Hauptmerkmale sind die Glasübergangstemperatur und die amorphe Phasenumwandlungstemperatur. Der Glasübergang erfolgt in einem harten, festen, amorphen Zucker, der sich in eine weiche, gummiartige Flüssigphase verwandelt. Festes Glas hat eine niedrige Oberflächenenergie und haftet nicht an festen Oberflächen mit niedriger Energie. Durch den Übergang von Glas zu Gummi (oder Flüssigkeit) kann sich die Materialoberfläche anheben, und die Wechselwirkung zwischen Molekül und fester Oberfläche kann beginnen. Bei der Lebensmitteltrocknung befindet sich das Produkt in einem flüssigen oder klebrigen Zustand, und das flüssige/klebrige Lebensmittel wird nach dem Entfernen des plastischen Mittels (Wasser) zu Glas. Wenn Lebensmittelrohstoffe von einer hohen Trocknungstemperatur nicht zur Glastemperatur wechseln, behält das Produkt seine hohe Viskosität. Wenn diese Art von Lebensmitteln mit einer festen Oberfläche mit hoher Energie in Berührung kommt, bleiben sie daran haften.
Kontrolle der Viskosität
Es gibt viele materialwissenschaftliche und prozessbasierte Methoden zur Reduzierung der Viskosität. Zu den grundlegenden Methoden der Materialwissenschaft gehören Materialien mit hochmolekularen flüssigen Trocknungszusätzen zur Erhöhung der Temperatur außerhalb der Verglasungsumwandlung, und prozessbasierte Methoden umfassen die Wände und Böden der mechanischen Kammer.
Veröffentlichungszeit: 22. Februar 2024