خشک کردن پاششی

در بین انواع روش های خشک کردن، خشک کردن پاششی گسترده ترین فرایند صنعتی مورد استفاده شامل تولید ذرات و خشک نمودن آن هاست. این روش برای تولید مداوم مواد جامد خشک در اشکال پودر، گرانول و آگلومره ها از خوراک مایع به شکل محلول، امولسیون و سوسپانسیون های قابل پمپ بسیار مناسب می باشد.

خشک کردن پاششی، تغییر شکل از حالت مایع به شکل ذره خشک شده به وسیله پاشیدن مایع به داخل محیط خشک کننده داغ می باشد. در این فرایند تک مرحله ای برای تبدیل شکل های مختلف مایع مانند محلول های آبی و آلی امولسیون ها و سوسپانسیون به پودرهای خشک استفاده می شود.

ریز پوشانی توسط خشک کردن پاششی به طور موفقیت آمیزی در صنایع غذایی برای چندین دهه استفاده شده است. در خشک کردن پاششی، ترکیبات غذایی توسط ماده حامل مناسب، پوشش داده می شوند. کیفیت محصول نهایی و کارایی پودر در خشک کردن پاششی به شرایط عملیات مانند دمای هوای ورودی و خروجی، سرعت جریان هوای ورودی، فشار یا سرعت اتمایزر، غلظت ماده ورودی و نسبت ماده ورودی به حامل بستگی دارد. برخی مشکلات در خشک کردن عصاره های مواد غذایی و آبمیوه ها، به دلیل دمای انتقال شیشه ای پایین آن ها است؛ نظیر بالا بودن شکر و اسید های آلی که منجر به مشکلات چسبندگی می گردد. برای رفع و جلوگیری از این مشکلات و به دست آوردن پودری با ویژگی های قابل قبول، استفاده از حامل ( مانند مالتودکسترین) یا اصطلاحا مواد کمک خشک کن پیشنهاد شده است. این مواد موجب افزایش دمای انتقال شیشه ای و در نتیجه کاهش چسبندگی پودر می گردد.

راندمان فرایند از طریق تعیین نسبت مقدار پودر به دست آمده و مقدار خوراک ورودی به خشک کن محاسبه می شود. راندمان کمتر ناشی از چسبیدن ذرات به یکدیگر و به دیواره های خشک کن و کشیده شدن محصول به داخل جریان خلاء می باشد. بر اساس تحقیقات انجام شده، بازده تولید بیش از ۵۰ درصد، نشان دهنده فرایند خشک کردن موفق تولید در مقیاس آزمایشگاهی است.

مزایای خشک کردن پاششی

از مزایای خشک کردن پاششی می توان به اقتصادی و انعطاف پذیر بودن فرایند اشاره کرد. همچنین به دلیل زمان بسیار کوتاه فرایند و عدم افزایش دمای محصول به بیش از C°۱۰۰، ارزش تغذیه ای و کیفیت محصول حفظ می شود. این ویژگی سبب کاربرد گسترده این فرایند برای ریزپوشانی انواع ترکیبات دارویی و زیست فعال حساس به اکسیداسیون، حرارت یا سایر شرایط نامساعد محیطی در صنایع غذایی و داروسازی شده است.

کاربرد خشک کردن پاششی

استفاده برای درون پوشانی طعم دهنده ها، ویتامین ها، مواد معدنی، نمک ها، رنگ ها، روغن ها و چربی ها، ادویه ها، پلی فنول ها، پروتئین ها، کاروتنوئیدها، آنتی اکسیدن ها، سلول های زنده پروبیوتیک، آنزیم ها، پپتیدها و بسیاری موارد دیگر می باشد.

مشکلات تولید نانوذره با روش خشک کردن پاششی

• سیکلون های معمولی قادر به جمع آوری ذرات زیر ۲ میکرومتر نیستند حتی با یک سیکلون شیشه ای با عملکرد بالا، متوسط اندازه ذره نمی تواند به زیر ۱/۴ میکرومتر کاهش داده شود.
• محدودیت دیگر جریان گاز ناهمسان (آشفته) است که باعث رسوب ذرات بر دیواره محفظه خشک کن می شود.
• اتمیزه کننده های مرسوم اجازه تولید قطرات به اندازه کمتر از میکرون را نمی دهند.

مکانیسم جمع آوری ذره

این مکانیسم در خشک کن پاششی نانو بر اساس باردهی الکترواستاتیک است که بر خلاف سیکلون ها مستقل از جرم ذره می باشد.

کارکرد جمع کننده ذره الکترواستاتیک شامل مراحل زیر است

• تولید یک میدان الکتریکی حدود ۱۵ کیلوولت بین الکترودهای تخلیه و جمع کننده
• تولید یون های باردار منفی در گاز
• باردهی ذرات خشک شده پاششی
• انحراف ذرات به الکترود جمع آوری کننده

مورفولوژی ذره

برای تایید درون پوشانی از میکروسکوپ نوری فلورسنت استفاده می شود. مورفولوژی ذرات تهیه شده به وسیله روش خشک کردن پاششی نانو شامل تراکم، خالی بودن، تخلخل و ساختارهای درونپوشانی شده با شکل های کروی، چروکیده و شبیه دونات می باشد. خشک کردن آهسته باعث ذرات متراکم تر و خشک کردن سریع باعث ذرات توخالی می شود.

شکل کروی پایدارترین شکل برای یک قطره است در حالی که ذرات شبیه دونات نتیجه از دست رفتن پایداری ساختاری قطرات پاشیده شده به واسطه ویسکوزیته بالا است.

منابع

۱.Effect of maltodextrin addition during spray drying of tomato pulp indehumidified air: II. Powder properties
۲.Advantages and challenges of the spray-drying technology for the production of pure drug particles and drug-loaded polymeric carriers
۳.Encapsulation efficiency of food flavours and oils during spray drying

مطالب مرتبط: سنتز نانوکورکومین بر پایه پلی‌ساکارید – میکروانکپسولاسیون
خدمات مرتبط: خدمات علمی پژوهشی در حوزه علم بیوتکنولوژی – تولید نانو ذرات و نانوساختارها با رویکرد پژوهشی و درمانی