خشک کردن یکی از قدیمی ترین روش های نگهداری مواد غذایی است. روش های مختلفی برای نگهداری غذا یا مواد اولیه آن به این روش وجود دارد. خشک کردن صنعتی مواد غذایی از اواخر قرن نوزدهم آغاز شد و امروزه هنوز در بسیاری از مناطق مورد استفاده قرار می گیرد. روش های مختلفی برای خشک کردن مواد غذایی وجود دارد که تأثیرات متفاوتی بر روی مواد تشکیل دهنده و کیفیت محصول دارد. نه تنها دما نقش اصلی را ایفا می کند، بلکه مدت زمانی که غذا در معرض گرما قرار می گیرد نیز، نقش مهمی دارد. یکی از این فرآیندها که از مقیاس آزمایشگاهی تا تولید در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد، خشک کردن با اسپری درایر است.

اصول اسپری درایر

خشک کردن با اسپری درایر به طور موثر از اصل افزایش سطح استفاده می کند. اسپری درایر متعلق به کلاس خشک کن های همرفتی است که در آن انرژی برای تبخیر حلال (اغلب آب) از گاز خشک کن به ماده ای که قرار است با هدایت حرارتی خشک شود، منتقل می شود. خشک کردن با اسپری درایر ترتیبی از چهار فرآیند است و در مقیاس ثانیه انجام می شود.

مرحله 1: اتمیزه کردن

محصولات مایع با کمک یک واحد به قطرات ریز در انتهای بالایی اسپری درایر اتمیزه می شوند. اساساً دو نوع مختلف اتمیزه کردن وجود دارد:
الف) اتمیزه کردن چرخشی یا گریز از مرکز
ب) اتمیزه کردن نازل.

با اتمیزه کردن نیروی چرخشی یا گریز از مرکز، ماده ای که باید خشک شود، توسط یک دیسک چرخان در جهت جریان هوای گرم خرد می شود. با توجه به جهت پرواز افقی اولیه قطرات پاشیده شده، اسپری درایر های چرخشی به قطر برج نسبتاً زیادی نیاز دارند.
با اتمیزه کردن نازل، ماده اولیه از طریق یک نازل به جریان هوای گرم اتمیزه می شود، یا در جهت جریان هوای گرم (هم جریان) یا در جهت مخالف.

مرحله 2: تماس/اختلاط محلول اسپری با محیط خشک کن (هوای گرم)

ذرات مایع ریز پاشیده شده با هوای گرم در تماس هستند. پس از تشکیل قطرات، آنها باید با گاز خشک کننده گرم به اندازه کافی مخلوط شوند. اختلاط در اتومایزرها به دلیل سرعت بالای قطرات در هنگام ورود به خشک کن اتفاق می افتد.

مرحله 3: خشک کردن

95 درصد از آب موجود در قطرات در عرض چند ثانیه تبخیر می شود. قطرات گردی که در حین اتمیزه شدن تشکیل می شوند، به دلیل سطح بزرگ و در نتیجه سطح تماس زیاد با جریان گاز داغ خیلی سریع خشک می شوند. حتی زمانی که دمای هوای عرضه بالا است، خنکی تبخیر دمای محصول را پایین نگه می دارد، به طوری که خشک شدن ملایم تضمین می شود.

در حالت ایده آل، مواد اسپری دقیقاً در لحظه‌ای که تمام آب تبخیر شده است، اسپری درایر را ترک می کند. ذرات حاصل از نظر شکل، اندازه، توزیع اندازه و پایداری بسته به پارامترهای فرآیند و ماده اولیه مورد استفاده متفاوت است.

مرحله 4: جداسازی

اکثر ذرات در اثر گرانش در اسپری درایر می ریزند و در مجرای هوای انتقال تخلیه می شوند. هوای اصلی از طریق بادهای پایین دست هدایت می شود. این امر سرعت جریان را کاهش می دهد و هر ذره ای که در کنار آن حمل می شود، جدا می شود و به مجرای هوای انتقال وارد می‌شود. سپس محصول در ظروف پر می شود.

شکل: شماتیک فرآیند اسپری درایر

مزایای اسپری درایر

مزایای اسپری درایر عبارتند از:

• خشک کردن و شکل دادن به ذرات در یک مرحله
• خشک کردن ملایم محصولات حساس به دما
• توان عملیاتی بزرگ محصول
• روند مداوم

کیفیت پودر و مواد افزودنی کمکی

غذا، به ویژه عصاره های گیاهی، عمدتاً محصولات طبیعی هستند. اینها در معرض نوسانات در مواد تشکیل دهنده‌ی خود هستند. همیشه نمی توان از پارامترهای مشابه مانند دمای ورودی و خروجی برای اسپری درایر استفاده کرد. با توجه به تفاوت‌ها، دانش گسترده‌ای برای به دست آوردن کیفیت پودر مطلوب مورد نیاز است.

هم مواد تشکیل دهنده و هم مواد حامل گاهی اوقات خشک کردن غذا را به صورت پودری با جریان آزاد بسیار دشوار می کند. این ممکن است نیاز به افزودن مواد افزودنی مانند سیلیس دود داشته باشد.

سیلیس دود شده در طول فرآیند خشک کردن اضافه می شود. این رفتار جریان طیف گسترده ای از پودرها را اصلاح می کند. این افزودنی مستقیماً در جریان محصول قرار می گیرد تا بهترین نتیجه‌ی ممکن حاصل شود.