發展歷史
泡沫噴霧乾燥,是食品噴霧乾燥的一項特有技術,也是國內外研究者很感興趣的新課題。這項技術雖然在20世紀50年代國外就有人提出,但當時主要是想提高噴霧乾燥過程的熱效率。60年代人們開始注意採用泡沫法調整產品的密度和改進產品的性能,直到80年代,對這項技術的實質和效果才有比較全面系統的認識,特別是用於食品的噴霧乾燥上,更加顯示出很多優點,對它的研究者也越來越多,如西紅柿、香蕉、甜桔、山楂等。總之,可以進行噴霧乾燥的食品幾乎都可以進行泡沫噴霧乾燥。
簡介
泡沫噴霧乾燥的主要過程是把氣體壓入到待乾燥的料液中,使料液發泡,然後進行噴霧乾燥。發泡的方法有兩種:一種是氣體吸收法,將CO氣體壓入到料液中,由於氣體的過飽和而發泡;另一種是氣體混合法,將高壓氣體注入進料泵與霧化器之間的氣體混合器中,使氣體與液體充分混合併經霧化後形成泡沫。為了使氣體和液體能充分混合併達到發泡目的,選擇混合器時主要應考慮液體的汽化性質、固體顆粒的存在、主要傳質阻力所在的部位、傳熱所需要的最佳條件、氣體脫出和泡沫生成的性質。泡沫噴霧乾燥的主要優點是縮短降速乾燥階段乾燥時間,提高了設備的蒸發強度,可達到小設備大生產目的。產品表面呈粗糙、多凹陷、多孔質結構,因此具有良好的沖調性及溶解性,提高了熱效率,縮短了液滴在乾燥器內停留時間,有效保證了產品的營養成分和芳香組分不被破壞,提高了食品食用價值。
工作原理
泡沫噴霧乾燥的工作原理 當液體中混入一定量的氣體時,霧化後的液滴在不同的部位有許多微小的氣泡,在高溫的條件下膨脹、破裂,加大了傳質表面積,也提高了傳質速率,降低降速乾燥階段的乾燥時間,霧滴中的非結合水已經蒸發完成,霧滴已形成固體顆粒。當顆粒溫度升高時,蒸發速率受顆粒內部水分的擴散速率和毛細管內流動所控制,顆粒表面以及內部有許多氣泡逸出,而產生空穴,使水分向外遷移路徑縮短,減少了內部阻力,提高了蒸發效率。
設備構造
泡沫噴霧乾燥的主要設備包括氮氣(或二氧化碳)鋼瓶、混合噴射器、汽缸、霧化器、乾燥器、加熱器、旋風分離器、引風機等裝置。該流程主要採用了特殊噴射器,將原料液與氣體混合後,以速溶脫脂乳粉為例,按溶液的1:6的比例(體積)混合後進入霧化器霧化,獲得乾燥的產品。根據不同的物料性質,混合比略有調整。熱風進口溫度一般可以控制在160~180℃;出口溫度一般可控制在70~80℃。
食品泡沫噴霧乾燥的優點
由於料液中混入一定量的液體,霧化後霧滴的不同部位有許多微小的氣泡,這些氣泡在高溫下膨脹、破裂,加大了傳質表面積,也提高了傳質速率。在降速乾燥階段時,霧滴中的非結合水分已經蒸發完成,霧滴已形成固體顆粒。當顆粒溫度升高時,蒸發速率受顆粒內部水分擴散速率和毛細流動控制,顆粒表面以及內部有許多氣泡逸出後產生空穴,使水分向外遷移路徑縮短,減少了內部阻力,提高了蒸發效率。由於降速乾燥階段時間的縮短,也提高了設備的蒸發強度。
研究者對牛奶的泡沫噴霧乾燥實驗結果分析認為,產品表面呈粗糙,多凹陷,多孔質結構。產品的面積平均直徑略高於常規的噴霧乾燥產品,具有良好的沖調性,在泡沫噴霧乾燥提高熱效率的同時,意味著可以縮短物料在乾燥器內,特別是減速乾燥階段的時間,能夠有效保證產品的營養成分和芳香組分不被破壞,更提高了食品的食用價值。
套用實例
脫脂乳經一系列殺菌、加熱、真空蒸發濃縮、結晶處理後,料漿用高壓泵將其打入混合室,按溶液1:6的比例混入氮氣,送入噴霧乾燥器。熱風溫度為132℃,得到乳粉的堆密度為0.37g/cm ,水分為3.6%,粒徑比普通噴霧乾燥法大了約2~3倍,特別是有良好的分散性和溶解性。