Порошковые экстракты фруктов, овощей, растений (пробиотики) меняют свои физико-химические свойства в зависимости от условий окружающей среды. «Только зная свойства материала, разработчики продукта могут подобрать параметры процесса в псевдоожиженном слое, позволяющие достичь желаемых свойств частиц и избежать сбоев в производстве», — считает Томас Вайзе (Thomas Wiese), специалист компании GLATT. В технологическом центре в немецком Веймаре эксперты Glatt помогут вам разработать уникальный продукт.
Многие пищевые продукты и добавки используются в виде порошка, так как за счет низкого содержания влаги продлевается срок их годности и дешевле транспортировка. При этом продукт должен сохранить свои функциональные качества, быть простым в использовании в процессе производства и для конечного пользователя.
Влияние стеклования аморфных порошков на агломерацию в псевдоожиженном слое
Технология псевдоожиженного слоя позволяет производить пористые грануляты с заданными характеристиками частиц, что дает возможность целенаправленно улучшать текучесть, растворимость, диспергируемость и таблетируемость порошкообразных пищевых продуктов и пищевых добавок. Благодаря одновременной сушке можно производить грануляты как из порошка, так и из жидкостей, содержащих твердые вещества (растворы, суспензии, эмульсии). Принцип подачи материала в рабочую камеру всегда остается неизменным, но в зависимости от типа сырья (порошок или жидкость) размер и форма аппарата меняются.
Тип процесса (периодический или непрерывный) зависит от необходимого объема производства. Водорастворимые порошки могут быть гранулированы при добавлении воды, которая вводится в рабочую камеру с порошком. В псевдоожиженном слое, из-за смачивания поверхности и постоянного столкновения частиц, при увеличении сил сцепления образуются жидкостные мостики на поверхности частиц. Жидкостные мостики, содержащие твердое вещество, затвердевают, и в результате агрегирования мелкозернистого порошка образуются пористые гранулы. Последующий этап сушки удаляет оставшуюся влагу и позволяет получить стабильный продукт.
Стеклование аморфных веществ
Большинство пищевых порошков, таких как фруктовый и овощной порошок, биополимеры (гуммиарабик, крахмал и продукты их распада), дрожжевые и мясные экстракты, гидролизованные растительные и рыбные белки, сухое молоко, лактоза и органические кислоты имеют аморфную структуру. При поглощении молекул воды такими веществами возникает пластифицирующий эффект, а физико-химические свойства могут меняться при изменении условий окружающей среды. Фазовый переход от твердого тела к эластичному и вязко-пластичному состоянию называют стеклованием.
Температура стеклования изменяется в зависимости от влажности продукта и температуры окружающей среды и играет решающую роль в росте частиц при агломерации аморфных пищевых порошков в псевдоожиженном слое. С увеличением влажности температура стеклования падает, что сопровождается резким падением вязкости. При агломерации в псевдоожиженном слое температуру и влажность продукта в технологической камере можно регулировать с помощью различных параметров — таких как температура и скорость газа на входе, размер капель и скорость распыления жидкости. При подборе параметров процесса важно учитывать температуру стеклования конкретного материала. При ее превышении отдельные частицы в процессе становятся более липкими. Используя длительность пребывания частиц в технологической камере, можно целенаправленно влиять на свойства частиц: их размер, морфологию и насыпную плотность. Если температура стеклования сильно превышена, существует риск комкования или полного схлопывания псевдоожиженного слоя из-за внезапного падения вязкости.
Агломерация солодового экстракта
Агломераты (от 100 мкм до 3 мм)
Солодовый экстракт чувствителен к влаге и склонен к слеживанию. На лабораторной установке Glatt ProCell LabSystem были проведены эксперименты по агломерации порошков аморфного солодового экстракта. С помощью термического анализа была определена температура стеклования и подобраны параметры процесса, что позволило сэкономить время при запуске процесса в производственном масштабе. На основании температуры стеклования были получены данные о требуемом остаточном содержании влаги при хранении, чтобы предотвратить снижение качества из-за слеживания. Для проверки воспроизводимости данных были проведены сравнительные испытания с глюкозным сиропом.
Глюкозный сироп имеет такое же содержание сахара и сравнимую температуру стеклования, что и солодовый экстракт. Но глюкозный сироп агломерирует иначе, так как, помимо сахара, солодовый экстракт содержит около 6 % белка. При сушке белки образуют оболочку вокруг сахарной матрицы, и из-за снижения липкости параметры процесса агломерации необходимо корректировать. Эксперименты показывают, что параметры процесса для похожих материалов далеко не всегда будут одинаковыми.
Различные пищевые порошки представляют собой сложные системы материалов; состав и метод их производства влияет на кинетику роста частиц в процессе агломерации. Но благодаря знаниям свойств материала лабораторные испытания позволяют быстро достичь необходимого результата по улучшению свойств частиц или оптимизировать существующие параметры производственного процесса при изменении рецептуры продукта. Технологический центр Glatt в г. Веймар располагает соответствующим аналитическим оборудованием и оснащен современными установками псевдоожиженного слоя (от лабораторных-пилотных до производственных масштабов).
