在许多食品及中草药中均含有较多多糖类物质。多糖及其衍生物的喷雾干燥比较容易,用常规的食品(或药品)类物料的干燥方法即可进行。但单糖及有粘性的低分子糖则比较难喷雾干燥,易发生热熔性粘壁。
如含有多糖的药材黄芪、当归等,其浸膏粉具有热熔性,在一定的温度(熔点温度)下熔融而发粘,粘附在热壁上。今天小编就对喷雾干燥中热熔性粘壁现象产生的原因及解决方法进行分析。
什么是热熔性粘壁
粘壁的类型分为三种,分别为半湿物料粘壁、热熔性粘壁、干粉表面粘附。其中,粉末颗粒在一定温度下熔融发粘,粘附在干燥器热壁上而产生的粘壁成为热熔性粘壁。
热熔性粘壁是最常见也是最难解决的粘壁类型。粘性物料具有较低的玻璃化转变温度(Tg)和较强的吸湿性,对直接干燥过程中的干燥条件非常敏感,几摄氏度变化就会使其变成类似糖浆状态的粘稠液体,在干燥器内壁上产生不可控的团聚现象,导致产品的得率大大降低。
热熔性粘壁的原因
热熔性粘壁的根本原因为粘性物料具有较低的玻璃化转变温度(Tg)和较强的吸湿性。在喷雾干燥过程中,干燥室内的温度或干燥塔壁的温度高于物料玻璃化转变温度,使物料复熔,造成粘壁。
热熔性粘壁的解决途径
一、物料方面
1、选择合适物料
选用高玻璃化转变温度的物料,常见的几种糖类Tg值参考下表:
几种糖类的Tg值比较
2、改变物料形态
在无法改变物料本身性质时,可采用微胶囊包埋等方法改变物料形态。如不能兼容的蛋白质-糖溶液体系,为防止蛋白质优先迁移至空气-富糖类料液的界面,可将蛋白进行包埋。
3、添加助干剂
通过添加辅料提高物料熔点或者软化点,使之在干燥温度下无软化现象,从而解决粘壁问题。通常在浓缩液中加入糊精、淀粉。
不同DE值麦芽糊精的Tg值比较
二、设备方面
1、改良干燥塔结构
①适当加大塔壁直径,使半干物料碰不到壁面就向下掉落,避免与高温的塔壁接触。但塔径不宜过大,否则不仅增加设备材料费和设备占地面积,还会降低热风在塔内的运行速度,影响干燥质量。
②现已有专门针对低熔点中药制剂的喷雾干燥塔,塔底锥口,即雾滴完成干燥的位置,加装冷空气入口,通过制冷设备将空气除湿制冷后送入塔内将物料迅速冷却,其难点在于空气分布和冷热风的风速、风量控制。
2、合理选择雾化器
对于高粘度、难以雾化的物料,王开润在研究中药桔梗浸膏喷雾干燥时,主张采用三流体式喷嘴代替二流体式喷嘴。
3、正确安装雾化器
如果喷雾塔中只安装一个喷嘴,则喷嘴的轴线要安装在塔的中心线上,即二者重合;如果需要安装多个喷嘴,则各喷嘴雾矩间不能重叠,通过调节喷射角度使雾滴不要直接喷射到对面的壁上。
4、降低塔壁温度
采用冷风夹套对塔内壁进行冷却降温,保持低壁温,防止半干物料碰到塔壁而出现粘壁。
三、操作方面
1、控制塔内温度
通过控制进风温度,降低塔内温度,限制塔内高温分布区域,除瞬间干燥区域外,其余区域的温度不超过物料的熔点或软化点。
2、适当缩小雾滴直径
物料喷雾直径变小可以加快蒸发的速度,缩短干燥的时间,进而避免物料粘壁。
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来源:食品邦特膳实验室,转载请联系。封面图来源:创客贴
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