Wat veroorzaakt viscositeit bij het drogen met een sproeidroger? Hoe kan ik dit beheersen?
Samenvatting:
Spuitgedroogde voedingsmiddelen worden onderverdeeld in twee categorieën: niet-kleverig en stroperig. Niet-kleverige ingrediënten zijn gemakkelijk te spuitdrogen, hebben een eenvoudig drogerontwerp en het uiteindelijke poeder stroomt vrij. Voorbeelden van niet-kleverige materialen zijn eipoeder, melkpoeder, oplossingen en andere maltodextrine, gommen en eiwitten. Bij kleverige voedingsmiddelen doet zich onder normale spuitdroogomstandigheden een droogprobleem voor. Kleverige voedingsmiddelen kleven meestal aan de wanden van de droger of worden onbruikbaar kleverig voedsel in de droogkamers en transportsystemen, wat leidt tot operationele problemen en een lage productopbrengst. Suikerhoudende en zure voedingsmiddelen zijn typische voorbeelden.
Viscositeit is een fenomeen dat optreedt tijdens het droogproces van voedingsmiddelen die rijk zijn aan glycolzuur. Poederviscositeit is een vorm van cohesie-adhesie. Het kan de viscositeit tussen deeltjes onderling (cohesie) en de viscositeit tussen deeltjes en de wand (adhesie) verklaren. De mate van bindingskracht tussen poederdeeltjes wordt bepaald door hun interne eigenschappen, cohesie genaamd, die massa's vormen in het poederbed. Daarom moet de kracht die nodig is om de poederagglomeraten te doorbreken groter zijn dan de cohesie. Adhesie is een grensvlakeigenschap en de poederdeeltjes hechten zich aan de sproeidroogapparatuur. Cohesie en adhesie zijn belangrijke parameters voor het ontwerpen van het droogproces en de droogomstandigheden. De oppervlaktesamenstelling van de poederdeeltjes is voornamelijk verantwoordelijk voor de viscositeit. De cohesie- en adhesie-tendensen van de oppervlaktematerialen van poederdeeltjes verschillen. Omdat bij het drogen een grote hoeveelheid opgeloste stof naar het deeltjesoppervlak moet worden getransporteerd, is dit in bulk. Beide viscositeitseigenschappen (cohesie en adhesie) kunnen naast elkaar bestaan bij het sproeidrogen van suikerrijke voedingsmiddelen. De viscositeit tussen de deeltjes wordt veroorzaakt door de vorming van vaste vloeistofbruggen, bewegende vloeistofbruggen, mechanische ketens tussen moleculen en elektrostatische zwaartekracht- en vaste bruggen. De belangrijkste reden voor de hechting van poederdeeltjes aan de wand van de droogkamer is het materiaalverlies tijdens het sproeidrogen van suiker en zure voedingsmiddelen. Wanneer het poeder gedurende langere tijd wordt bewaard, droogt het op aan de wand.
Het leidt tot stroperigheid
SHet recyclen van poeder voor het drogen van voedsel met een hoog poedergehalte met behulp van sproeidroogtechnologie. Suikers met een laag moleculair gewicht (glucose, fructose) en organische zuren (citroenzuur, appelzuur, wijnsteenzuur) vormen een grote uitdaging. Stoffen met een laag moleculair gewicht, zoals stoffen met een hoge waterabsorptie, thermoplastische eigenschappen en een lage verglaastemperatuur (Tg), dragen bij aan viscositeitsproblemen. De sproeidroogtemperatuur ligt hoger dan Tg20.°C. De meeste van deze componenten vormen zachte deeltjes op het viskeuze oppervlak, wat poederviscositeit veroorzaakt en uiteindelijk een pasta-achtige structuur vormt in plaats van poeder. De hoge moleculaire mobiliteit van dit molecuul is te wijten aan de lage glasovergangstemperatuur (Tg), wat leidt tot viscositeitsproblemen in sproeidrogers die doorgaans bij hoge temperaturen worden gebruikt. De belangrijkste kenmerken zijn de glasovergangstemperatuur en de amorfe faseovergangstemperatuur. De glasovergang vindt plaats in een harde vaste stof, amorfe suiker, die transformeert in een zachte, rubberachtige vloeibare fase. Oppervlakte-energie en vast glas hebben een lage oppervlakte-energie en hechten zich niet aan vaste oppervlakken met een lage energie. Door de overgang van glas naar rubber (of vloeistof) kan het oppervlak van het materiaal omhoog komen en kan de interactie tussen het molecuul en het vaste oppervlak beginnen. Bij het drogen van voedsel bevindt het product zich in een vloeibare of kleverige toestand, en het vloeibare/kleverige voedsel dat het plasticiteitsmiddel (water) verwijdert, wordt glasachtig. Als de grondstoffen voor voedsel niet van een hoge droogtemperatuur naar een glasovergangstemperatuur veranderen, zal het product een hoge viscositeit behouden. Als dit soort voedsel in contact komt met een vast oppervlak met een hoge energiedichtheid, zal het eraan blijven plakken of hechten.
Het beheersen van de viscositeit
Er bestaan veel materiaalkundige en procesmatige methoden om de viscositeit te verlagen. De basisprincipes van de materiaalkunde omvatten het gebruik van materialen met additieven voor het drogen van vloeistoffen met een hoog moleculair gewicht om de temperatuur buiten de vitrificatiekamer te verhogen. Procesmatige methoden omvatten het aanpassen van de wanden en bodems van de mechanische kamer.
Geplaatst op: 22 februari 2024