Sprey kurutucu ile kurutma işlemi başlangıçta yapışkanlığa yol açıyor… Nasıl kontrol edilir?

Sprey kurutucu ile kurutma işlemi başlangıçta yapışkanlığa yol açıyor… Nasıl kontrol edilir?

Sprey kurutma yöntemiyle kurutulan gıdalar iki kategoriye ayrılır: yapışkan olmayan ve yapışkan. Yapışkan olmayan malzemeler, basit kurutucu tasarımlarıyla kolayca sprey kurutulabilir ve son tozlar akışkan özelliktedir. Viskoz olmayan malzemelere örnek olarak toz yumurta, toz süt, çözelti halindeki maltodekstrinler, sakızlar ve proteinler verilebilir. Yapışkan gıdalarda ise normal sprey kurutma koşullarında kurutma sorunları yaşanır. Yapışkan gıdalar genellikle kurutucu duvarlarına yapışır veya kurutma odalarında ve taşıma sistemlerinde kullanılamaz hale gelir, bu da operasyonel sorunlara ve düşük ürün verimine yol açar. Şeker ve asit içeren gıdalar tipik örneklerdir.

Yapışkanlık, sık sık püskürtme yöntemiyle kurutulan şeker ve asit bakımından zengin gıda maddelerinde karşılaşılan bir olgudur. Toz yapışkanlığı, kohezif bir yapışma özelliğidir. Parçacıklar arası yapışma (kohezyon) ve parçacık-duvar yapışması (adezyon) açısından açıklanabilir. Toz parçacıklarının birbirine bağlanma kuvveti, kohezyon olarak bilinen iç özelliklerinden kaynaklanır ve toz yatağında topaklar oluşturur. Bu nedenle, toz topaklarını kırmak için gereken kuvvet, kohezyon kuvvetinden daha büyük olmalıdır. Adezyon, toz parçacıklarının püskürtmeli kurutma ekipmanının duvarlarına yapışma eğilimi olan bir arayüz özelliğidir. Kohezyon ve adezyon, kurutma ve kurutma koşullarının tasarımında kilit parametrelerdir. Toz parçacıklarının yüzey bileşimi, adezyon probleminden esas olarak sorumludur. Toz parçacık yüzey malzemelerinin kohezyon ve adezyon eğilimleri farklıdır. Kurutma, parçacık yüzeyine büyük miktarda çözücü transferi gerektirdiğinden, hacimseldir. İki viskoz özellik (kohezyon ve adezyon), püskürtmeli kurutma yöntemiyle kurutulan şeker bakımından zengin gıda maddelerinde bir arada bulunabilir. Parçacıklar arasındaki yapışma, sabit sıvı köprülerinin, hareketli sıvı köprülerinin, moleküller arasındaki mekanik kenetlenmenin, elektrostatik çekim kuvvetinin ve katı köprülerin oluşumudur. Şeker ve asit bakımından zengin gıdaların püskürtmeli kurutulmasında, toz halindeki parçacıkların kurutma odası duvarına yapışması esas olarak malzeme kaybına neden olur. Toz halindeki maddeler duvarda daha uzun süre kaldığında kuruma kaybına uğrar.

Yapışmanın Nedenleri:

Şeker ve Asitçe Zengin Gıdaların Püskürtmeli Kurutma Yöntemiyle Toz Geri Kazanımı: Püskürtmeli kurutma teknolojisi kullanılarak, düşük molekül ağırlıklı şekerler (glikoz, fruktoz) ve organik asitler (sitrik, malik, tartarik) oldukça zorlayıcıdır. Yüksek su emme, termoplastiklik ve düşük cam geçiş sıcaklığı (Tg) bu küçük moleküllerin yapışkanlık sorununa katkıda bulunur. Tg 20°C'nin üzerindeki püskürtmeli kurutma sıcaklıklarında, bu bileşenler çoğunlukla yapışkan yüzeylerde yumuşak parçacıklar oluşturarak tozun yapışmasına ve toz yerine macun benzeri bir yapıya dönüşmesine neden olur. Bu tür moleküllerin yüksek moleküler hareketliliği, düşük cam geçiş sıcaklıklarından (Tg) kaynaklanır ve bu da püskürtmeli kurutucularda genellikle popüler olan sıcaklıklarda yapışkanlık sorunlarına yol açar. Cam geçiş sıcaklığı, amorf faz geçiş sıcaklığının ana özelliğidir. Cam geçiş olayı, sert bir katı olan amorf şekerin yumuşak, kauçuksu, sıvı bir faza dönüşmesiyle gerçekleşir. Yüzey enerjisi, katı camın düşük yüzey enerjisine sahip olması ve düşük enerjili katı yüzeylere yapışmaması gibi özelliklere sahiptir. Cam halinden kauçuksu (veya sıvı) hale geçiş sonucunda, malzemenin yüzeyi yükselebilir ve moleküler ve katı yüzey etkileşimleri başlayabilir. Gıda kurutma işleminde, ürün sıvı veya bağlı haldedir ve plastikleştiricinin (suyun) uzaklaştırılması nedeniyle sıvı/bağlı gıda ürünü camsı bir hale gelir. Gıda ürünü, yüksek kurutma sıcaklığından vitrifikasyon sıcaklığındaki bir değişikliğe kadar geçiş yapmazsa, gıda maddesi yüksek enerjili viskoz kalacaktır. Bu gıda ürünü yüksek enerjili bir katı yüzeyle temas halindeyse, ona yapışacak veya tutunacaktır.

Viskoziteyi Kontrol Etme:

Viskoziteyi azaltmak için çeşitli malzeme bilimi ve süreç tabanlı yaklaşımlar mevcuttur. Malzeme bilimi tabanlı yöntemler arasında, sıcaklığı cam geçiş sıcaklığının ötesine çıkarmak için yüksek molekül ağırlıklı malzemeler ve sıvı kurutucu katkı maddeleri yer alırken, süreç tabanlı yöntemler arasında mekanik odaların duvarları, tabanları vb. bulunur.