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影响喷雾干燥的主要因素

浏览次数:151发布日期:2021-04-29

影响喷雾干燥的主要因素

一、进出口温度

喷雾干燥室的温度通常指热风进入塔内的温度。干燥温度是影响喷雾干燥粉末物理化学性质最重要的因素。较高的干燥温度为干燥室提供更多的热量,这增加了干燥速率并降低了喷雾干燥产品的水分。

喷雾干燥温度从120℃增加到200℃能使干燥粉末中的水从5.29%降低到3.88%。喷雾干燥产品的粒度也取决于干燥器入口温度。干燥温度的升高导致水分蒸发加快,这使得微球更快地形成而没有足够的时间收缩,导致得到的颗粒粒径较大。

随着入口干燥温度从138℃升高到202℃,巴西莓粉的粒径从13.38μm增加到20.11μm。类似地,番石榴汁粉末的粒度随着入口温度的增加而显著(p<1%)增加。喷雾干燥粉末的堆积密度随着温度的升高而降低。较大的颗粒可能内部是中空的,或者由于较高的水蒸发速率而具有多孔性或破碎的结构。通常,多孔或碎片颗粒呈现较低的堆积密度。

因为水比大多数干燥食品固体的密度更大,所以在较高温度下生产的粉末堆积密度低于在低温下生产的粉末,还观察到具有较小尺寸的粉末颗粒具有较大的堆积密度。

喷雾干燥粉末的流动性在一定程度上也受干燥温度的影响,随着温度的升高,流动性会降低。溶解度也是粉末产品的重要质量特性,可直接影响喷雾干燥食品的重构行为。随着喷雾干燥温度从120℃升至160℃,粉末的溶解度增加。

二、壁 材

富含糖的物质,如果汁和蔬菜汁,很难在没有包埋剂的情况下直接喷雾干燥,而壁材就是在喷雾干燥过程中包埋活性成分的聚合物,是喷雾干燥中最重要的因素之一。

壁材在喷雾干燥中可以提高玻璃化转变温度和产率,并降低粉末产品的黏性和吸湿性。常见的壁材有阿拉伯树胶、麦芽糊精、明胶、淀粉、果胶、甲基纤维素、藻酸盐和磷酸三钙及其组合等。

壁材的选择主要取决于喷雾干燥的目的和加工材料的物理化学性质。壁材应高度溶于工艺溶剂,具有足够的成膜能力,即使在高浓度下也能产生低黏度溶液。对于喷雾干燥,它们必须具有高分子量和高玻璃化转变温度,以改善最终产品的抗黏性。它们必须能够保护敏感化合物免受热、氧和光等的影响。

喷雾干燥的常用壁材为碳水化合物,主要有:

1)淀粉及其衍生物(淀粉、麦芽糖糊精、糊精和环糊精);

2)树胶(阿拉伯树胶或阿拉伯树胶和刺梧桐胶混合物);

3)纤维素及其衍生物(纤维素、羧甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素等)。

淀粉及其衍生物具有良好的喷雾干燥性能,例如,高分子量和高玻璃化转变温度,在低黏度的冷水中高度可溶,具有抗黏性并且能够产生相对致密的粉末。然而,它们的成膜能力较差,这对于干燥效率尤其是敏感化合物的保存十分不利。

与淀粉相比,树胶具有较好的成膜能力,但玻璃化转变温度相对较低。纤维素及其衍生物具有良好的成膜特性和表面活性,但不易消化。淀粉或淀粉衍生物和树胶的组合可以改善喷雾干燥的性能,但树胶的含量应低于淀粉或淀粉衍生物。

有报道指出,蛋白质,特别是乳清蛋白,具有优异的成膜能力和营养保留能力,经常与淀粉或淀粉衍生物一起使用。

三、进料速度

在喷雾干燥过程中,进料速度是重要影响因素之一。进料速度决定物料在干燥室、分离器和输送机中的停留时间,同时还影响着物料雾化以及液滴的大小。进料速度基本上取决于雾化器的速度,泵速越高,进料速度越快。但是,较高的进料速度会使热量传递变慢,使得液滴难以充分干燥,容易导致粘壁现象。

液滴直接滴落在干燥室内的现象,这是由于在高料液流速下物料雾化不完全,导致产率降低。较高的进料速度导致液滴和热空气之间没有足够的作用时间,增加了喷雾干燥粉末的水分;另外,较短的接触时间会导致传热和传质效率降低,并导致最终产品中的水分含量较高。

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