スプレードライヤー乾燥における粘度の原因と制御方法

スプレードライヤー乾燥における粘度の原因と制御方法

 まとめ：

噴霧乾燥食品は、非粘着性と粘性の2種類に分けられます。非粘着性の原料は噴霧乾燥が容易で、乾燥機の設計もシンプルで、最終的な粉末はスムーズに流れます。非粘着性原料の例としては、卵粉、粉乳、溶液、その他マルトデキストリン、ガム、タンパク質などが挙げられます。一方、粘着性のある食品は、通常の噴霧乾燥条件下では乾燥に問題が生じます。粘着性のある食品は、乾燥機の壁に付着したり、乾燥室や搬送システム内で使用不能な粘着性食品となったりするため、運転上の問題や製品収率の低下につながります。砂糖や酸性食品が典型的な例です。

粘度は、グリコール酸を多く含む食品材料の乾燥プロセスで発生する現象です。粉体の粘度は、凝集力と付着力の一種です。粒子間粘度（凝集力）と粒子壁間粘度（付着力）を説明できます。粉体粒子との結合力の尺度は、粉体内部の特性である凝集力によって決まり、粉体層に塊を形成します。したがって、粉体凝集塊を破るために必要な力は、凝集力よりも大きくなければなりません。付着力は界面特性であり、粉体粒子は噴霧乾燥装置の傾向に付着します。凝集力と付着力は、乾燥設計と乾燥条件の重要なパラメータです。粉体粒子の表面組成が粘度の主な原因です。粉体粒子表面材料の凝集力と付着力の傾向は異なります。乾燥には大量の溶質を粒子表面に移動させる必要があるため、バルクで行われます。2つの粘度特性（凝集力と付着力）は、糖分を多く含む食品材料の噴霧乾燥で共存できます。粒子間の粘性は、固定液架橋、移動液架橋、分子間の機械的鎖、静電気重力、および固体架橋の形成によって生じます。乾燥室の壁面に粉末粒子が付着する主な原因は、砂糖や酸性食品の噴霧乾燥における材料の損失です。粉末を長時間放置すると、壁面に乾燥して付着します。

それは粘性につながる

S噴霧乾燥技術は、食品乾燥粉末のリサイクルに使用されます。低分子量糖類（グルコース、フルクトース）や有機酸（クエン酸、リンゴ酸、酒石酸）は非常に扱いが難しいです。吸水性が高く、熱可塑性があり、ガラス転移温度（Tg）が低いなどの低分子物質は、粘度の問題を引き起こします。噴霧乾燥温度はTg20よりも高くなっています。°C. これらの成分のほとんどは粘性表面に軟らかい粒子を形成し、粉末の粘性を引き起こし、最終的には粉末ではなくペースト構造を形成します。この分子の高い分子運動性は、ガラス転移温度（Tg）が低いことに起因し、通常、温度で普及しているスプレードライヤーで粘度の問題を引き起こします。ガラス転移温度と非晶質相転移温度の主な特徴。ガラス転移イベントは、硬い固体である非晶質糖で発生し、柔らかいゴム状の液体相に変化しました。表面エネルギーと固体ガラスは表面エネルギーが低く、低エネルギーの固体表面に付着しません。ガラスからゴム状（または液体）の状態により、材料の表面が上昇し、分子と固体表面との相互作用を開始できます。食品乾燥操作では、製品は液体または粘着性の状態であり、可塑剤（水）を除去した液体/粘着性食品はガラスになります。食品原料がガラス化温度よりも高い乾燥温度から変化しない場合、製品は高エネルギー粘度を維持します。このような食品が高エネルギーの固体表面に触れると、くっついたり付着したりする。

粘度を制御する 

粘度を下げるための材料科学およびプロセスベースの方法は数多く存在する。材料科学の基本的な方法としては、ガラス転移温度の上昇を促すために高分子量の液体乾燥添加剤を含む材料を用いる方法があり、プロセスベースの方法としては、機械室の壁面や底面に添加剤を用いる方法がある。