Sấy khô bằng máy sấy phun ở bước đầu tiên dẫn đến tình trạng dính... Làm thế nào để kiểm soát điều này?

Sấy khô bằng máy sấy phun ở bước đầu tiên dẫn đến tình trạng dính... Làm thế nào để kiểm soát điều này?

Thực phẩm sấy phun được chia thành hai loại: không dính và dính. Các nguyên liệu không dính dễ dàng sấy phun với thiết kế máy sấy đơn giản và bột thành phẩm có độ chảy tự do. Ví dụ về các nguyên liệu không nhớt bao gồm trứng bột, sữa bột, maltodextrin (như dạng dung dịch), gôm và protein. Trong trường hợp thực phẩm dính, sẽ gặp vấn đề khi sấy phun trong điều kiện thông thường. Thực phẩm dính thường bám vào thành máy sấy hoặc trở nên vô dụng trong buồng sấy và hệ thống vận chuyển, gây ra các vấn đề vận hành và năng suất sản phẩm thấp. Thực phẩm chứa đường và axit là những ví dụ điển hình.

Hiện tượng dính là hiện tượng gặp phải trong quá trình sấy các nguyên liệu thực phẩm giàu đường và axit được phun thường xuyên. Độ dính của bột là đặc tính kết dính nội tại. Nó có thể được giải thích dựa trên sự kết dính giữa các hạt (lực nội tại) và sự kết dính giữa hạt với thành thiết bị (lực bám dính). Lực liên kết giữa các hạt bột là do đặc tính bên trong của chúng, được gọi là lực nội tại, tạo thành các cục vón trong lớp bột. Do đó, lực cần thiết để phá vỡ các cục bột phải lớn hơn lực nội tại. Lực bám dính là đặc tính giao diện, là xu hướng các hạt bột bám dính vào thành thiết bị sấy phun. Lực nội tại và lực bám dính là các thông số quan trọng trong thiết kế quá trình sấy và điều kiện sấy. Thành phần bề mặt của các hạt bột chủ yếu chịu trách nhiệm cho vấn đề bám dính. Xu hướng lực nội tại và lực bám dính của các vật liệu bề mặt hạt bột là khác nhau. Vì quá trình sấy đòi hỏi một lượng lớn chất tan được chuyển lên bề mặt hạt, nên nó diễn ra trên diện rộng. Hai đặc tính nhớt (lực nội tại và lực bám dính) có thể cùng tồn tại trong các nguyên liệu thực phẩm giàu đường được sấy phun. Sự bám dính giữa các hạt là sự hình thành các cầu nối lỏng cố định, cầu nối lỏng di động, sự liên kết cơ học giữa các phân tử và lực hấp dẫn tĩnh điện cũng như các cầu nối rắn. Các hạt bột bám vào thành buồng sấy chủ yếu do sự hao hụt vật chất trong quá trình sấy phun đường và thực phẩm giàu axit. Các chất dạng bột khi bám lâu trên thành buồng sấy sẽ gây hao hụt vật chất trong quá trình sấy.

Nguyên nhân gây dính:

Thu hồi bột sau khi sấy phun đường và thực phẩm giàu axit: Sử dụng công nghệ sấy phun, việc xử lý các loại đường có trọng lượng phân tử thấp (glucose, fructose) và các axit hữu cơ (axit citric, malic, tartaric) rất khó khăn. Khả năng hấp thụ nước cao, tính dẻo nhiệt và nhiệt độ chuyển pha thủy tinh (Tg) thấp của các phân tử nhỏ này góp phần gây ra vấn đề dính. Ở nhiệt độ sấy phun trên Tg 20°C, các thành phần này chủ yếu tạo thành các hạt mềm trên bề mặt dính, khiến bột bị dính và cuối cùng có cấu trúc giống như bột nhão thay vì dạng bột. Tính linh động phân tử cao của các phân tử này là do nhiệt độ chuyển pha thủy tinh (Tg) thấp hơn của chúng, dẫn đến các vấn đề dính ở nhiệt độ thường được sử dụng trong máy sấy phun. Nhiệt độ chuyển pha thủy tinh là đặc điểm chính của nhiệt độ chuyển pha vô định hình. Sự kiện chuyển pha thủy tinh xảy ra khi một chất rắn cứng, đường vô định hình, trải qua quá trình chuyển đổi thành một pha lỏng, mềm như cao su. Năng lượng bề mặt, thủy tinh rắn có năng lượng bề mặt thấp và không bám dính vào các bề mặt rắn có năng lượng thấp. Do sự chuyển đổi từ trạng thái thủy tinh sang trạng thái cao su (hoặc lỏng), bề mặt vật liệu có thể bị nâng lên, và các tương tác giữa phân tử và bề mặt rắn có thể bắt đầu. Trong quá trình sấy thực phẩm, sản phẩm ở trạng thái lỏng hoặc liên kết, và do việc loại bỏ chất làm dẻo (nước), sản phẩm thực phẩm lỏng/liên kết chuyển sang trạng thái thủy tinh. Vật liệu thực phẩm sẽ vẫn có độ nhớt năng lượng cao nếu sản phẩm thực phẩm không trải qua quá trình chuyển đổi từ nhiệt độ sấy cao sang nhiệt độ thủy tinh hóa. Nếu sản phẩm thực phẩm này tiếp xúc với bề mặt rắn có năng lượng cao, nó sẽ dính hoặc bám vào bề mặt đó.

Kiểm soát độ nhớt:

Có một số phương pháp dựa trên khoa học vật liệu và quy trình để giảm độ nhớt. Các phương pháp dựa trên khoa học vật liệu bao gồm sử dụng vật liệu có khối lượng phân tử cao, chất phụ gia làm khô dạng lỏng để nâng nhiệt độ vượt quá nhiệt độ chuyển pha thủy tinh, và các phương pháp dựa trên quy trình bao gồm các thành, đáy, v.v. của các buồng cơ khí.