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影響噴霧干燥的主要因素
影響噴霧干燥的主要因素
一、進(jìn)出口溫度
噴霧干燥室的溫度通常指熱風(fēng)進(jìn)入塔內(nèi)的溫度。干燥溫度是影響噴霧干燥粉末物理化學(xué)性質(zhì)重要的因素。較高的干燥溫度為干燥室提供更多的熱量，這增加了干燥速率并降低了噴霧干燥產(chǎn)品的水分。
噴霧干燥溫度從120℃增加到200℃能使干燥粉末中的水從5.29%降低到3.88%。噴霧干燥產(chǎn)品的粒度也取決于干燥器入口溫度。干燥溫度的升高導(dǎo)致水分蒸發(fā)加快，這使得微球更快地形成而沒(méi)有足夠的時(shí)間收縮，導(dǎo)致得到的顆粒粒徑較大。
隨著入口干燥溫度從138℃升高到202℃，巴西莓粉的粒徑從13.38μm增加到20.11μm。類似地，番石榴汁粉末的粒度隨著入口溫度的增加而顯著(p<1%)增加。噴霧干燥粉末的堆積密度隨著溫度的升高而降低。較大的顆粒可能內(nèi)部是中空的，或者由于較高的水蒸發(fā)速率而具有多孔性或破碎的結(jié)構(gòu)。通常，多孔或碎片顆粒呈現(xiàn)較低的堆積密度。
因?yàn)樗却蠖鄶?shù)干燥食品固體的密度更大，所以在較高溫度下生產(chǎn)的粉末堆積密度低于在低溫下生產(chǎn)的粉末，還觀察到具有較小尺寸的粉末顆粒具有較大的堆積密度。
噴霧干燥粉末的流動(dòng)性在一定程度上也受干燥溫度的影響，隨著溫度的升高，流動(dòng)性會(huì)降低。溶解度也是粉末產(chǎn)品的重要質(zhì)量特性，可直接影響噴霧干燥食品的重構(gòu)行為。隨著噴霧干燥溫度從120℃升至160℃，粉末的溶解度增加。
二、壁 材
富含糖的物質(zhì)，如果汁和蔬菜汁，很難在沒(méi)有包埋劑的情況下直接噴霧干燥，而壁材就是在噴霧干燥過(guò)程中包埋活性成分的聚合物，是噴霧干燥中重要的因素之一。
壁材在噴霧干燥中可以提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和產(chǎn)率，并降低粉末產(chǎn)品的黏性和吸濕性。常見(jiàn)的壁材有阿拉伯樹(shù)膠、麥芽糊精、明膠、淀粉、果膠、甲基纖維素、藻酸鹽和磷酸三鈣及其組合等。
壁材的選擇主要取決于噴霧干燥的目的和加工材料的物理化學(xué)性質(zhì)。壁材應(yīng)高度溶于工藝溶劑，具有足夠的成膜能力，即使在高濃度下也能產(chǎn)生低黏度溶液。對(duì)于噴霧干燥，它們必須具有高分子量和高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，以改善終產(chǎn)品的抗黏性。它們必須能夠保護(hù)敏感化合物免受熱、氧和光等的影響。
噴霧干燥的常用壁材為碳水化合物，主要有：
1)淀粉及其衍生物(淀粉、麥芽糖糊精、糊精和環(huán)糊精);
2)樹(shù)膠(阿拉伯樹(shù)膠或阿拉伯樹(shù)膠和刺梧桐膠混合物);
3)纖維素及其衍生物(纖維素、羧甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素等)。
淀粉及其衍生物具有良好的噴霧干燥性能，例如，高分子量和高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，在低黏度的冷水中高度可溶，具有抗黏性并且能夠產(chǎn)生相對(duì)致密的粉末。然而，它們的成膜能力較差，這對(duì)于干燥效率尤其是敏感化合物的保存十分不利。
與淀粉相比，樹(shù)膠具有較好的成膜能力，但玻璃化轉(zhuǎn)變溫度相對(duì)較低。纖維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樹(shù)膠的組合可以改善噴霧干燥的性能，但樹(shù)膠的含量應(yīng)低于淀粉或淀粉衍生物。
有報(bào)道指出，蛋白質(zhì)，特別是乳清蛋白，具有優(yōu)異的成膜能力和營(yíng)養(yǎng)保留能力，經(jīng)常與淀粉或淀粉衍生物一起使用。
三、進(jìn)料速度
在噴霧干燥過(guò)程中，進(jìn)料速度是重要影響因素之一。進(jìn)料速度決定物料在干燥室、分離器和輸送機(jī)中的停留時(shí)間，同時(shí)還影響著物料霧化以及液滴的大小。進(jìn)料速度基本上取決于霧化器的速度，泵速越高，進(jìn)料速度越快。但是，較高的進(jìn)料速度會(huì)使熱量傳遞變慢，使得液滴難以充分干燥，容易導(dǎo)致粘壁現(xiàn)象。
液滴直接滴落在干燥室內(nèi)的現(xiàn)象，這是由于在高料液流速下物料霧化不*，導(dǎo)致產(chǎn)率降低。較高的進(jìn)料速度導(dǎo)致液滴和熱空氣之間沒(méi)有足夠的作用時(shí)間，增加了噴霧干燥粉末的水分;另外，較短的接觸時(shí)間會(huì)導(dǎo)致傳熱和傳質(zhì)效率降低，并導(dǎo)致終產(chǎn)品中的水分含量較高。