スプレードライは、熱伝達が速く、水分蒸発が速く、乾燥時間が短いという特徴があります。さらに、製品の品質、パリッとした食感、良好な溶解性を備えており、一部の製剤の溶解速度を向上させることができ、熱に敏感な薬剤にも適しています。さらに、スプレードライはマイクロカプセルの製造にも利用でき、染料の乾燥に広く用いられています。
染料を霧化して水分を除去する乾燥方法。様々な染料の乾燥に適しており、微細染料粉末、超微粉末、無塵粉末、中空顆粒などの乾燥が可能です。
染料の霧化方法によって、次の3つのカテゴリーに分けられます。
（１）気流霧化法：圧縮空気または水蒸気を利用して物質液を霧化する方法。
（２）圧力霧化法は、高圧ポンプの圧力で原料液をノズルから高速で押し出し、霧状にする方式である。
（3）回転霧化法は、原料液を噴霧器内の高速回転ディスク（7000～20000回転/分）に投入し、原料液を急速に噴出させて霧化する方法です。この方法は、優れた効果、短時間、高い労働生産性を特徴としており、染色業界で好まれています。欠点としては、設備投資額が高く、エネルギー消費量が多いことが挙げられます。
噴霧乾燥の原理は、乾燥する物質を機械的な作用で霧のような微粒子に分散させ、（水の蒸発面積を増やし、乾燥過程を加速させ）熱風と接触させ、ほとんどの水分を瞬時に除去し、物質中の固形物を粉末状に乾燥させることです。
スプレー乾燥の利点と欠点 スプレー乾燥の利点:
1. 乾燥プロセスが非常に速い。
2. 直接乾燥させて粉末にすることができます。
3. 乾燥条件の変更や製品の品質基準の調整が容易。
4. 瞬間蒸発のため、機器材料の選択要件は厳しくありません。
5. 乾燥室は一定の負圧を保ち、生産中の衛生状態を確保し、作業場に粉塵が飛散するのを防ぎ、製品の純度を向上させます。
6. 少ないオペレーターで高い生産効率を実現。
スプレー乾燥の欠点:
1. 設備が比較的複雑で、広い面積をカバーし、一度に多額の投資が必要です。
2. 噴霧器と粉末回収装置の価格は比較的高い。
3. 大量の空気が必要となり、送風機の電気消費量と回収装置の容量が増加します。
4. 熱効率が低く、熱消費量が多い。
スプレー乾燥装置の要件:
1. 製品と接触する部品は洗浄および滅菌が容易でなければなりません。
2. コークス粉末が熱風中に渦流や逆流を生じないように対策を講じる必要があります。
3. 空気が製品内に不純物を持ち込むのを防ぐ。
4. 生産操作の検査を容易にするために温度と圧力の表示および記録装置を装備しています。
５．回収率の高い粉塵回収装置。
6. 粉末は溶解性と即時溶解性を向上させるために、素早く排出および冷却する必要があります。
7.安全性と品質を確保するために、乾燥室内の温度と排気温度は100℃を超えてはなりません。
8. 噴霧時に濃縮ミルク滴が熱風と均一に接触し、熱効率が向上します。
9. 粘性物質の壁面への付着をできる限り最小限に抑えます。
噴霧乾燥装置の分類は、造粒方法によって異なります。
1) 加圧噴霧乾燥法：
①原理：高圧ポンプを使用し、70～200気圧の圧力でアトマイザー（スプレーガン）を通して材料を10～200個の霧状の粒子に凝縮し、熱風と直接接触させて熱交換を行い、短時間で乾燥を完了します。
② 加圧噴霧造粒装置：M型とS型があり、液流を旋回させるガイド溝を備えています。M型ガイド溝の軸はノズル軸に垂直で、交差しません。S型ガイド溝の軸は水平面に対して一定の角度をなしています。これは、噴霧時の溶液の乱流を増加させることを目的としています。
2) 遠心噴霧乾燥法：
①原理：水平方向に高速回転するディスクを使用して溶液に遠心力を加え、溶液を高速で投げ出し、薄膜、細線、または液滴を形成します。空気の摩擦、妨害、引き裂きにより、ディスクの回転によって発生する接線加速度と遠心力によって発生する半径加速度が、ディスク上を移動する合成速度をもたらし、軌跡は螺旋状になります。この螺旋線より上のディスクから液体が投げ出された後、非常に小さな液滴に分散され、ディスクの接線方向に沿って平均速度で移動します。同時に、噴霧された粒子のサイズが異なるため、液滴は地球の中心の重力の影響を受けて落下します。そのため、飛行距離も異なり、異なる距離で落下する粒子は回転軸を中心に対称な円筒を形成します。
②より均一な液滴を得るための要件：
a. ディスク回転時の振動を低減する
b. ディスクに入る液体の量は単位時間あたり一定である
c. ディスク表面は平滑であること。d. ディスクの回転速度は小さくしすぎず、rmin=60m/s以下でなければならない。エマルジョン（100～160m/s）が60m/s未満の場合、噴霧液滴は不均一となる。噴霧距離は主に液滴群とディスク近傍に沈む微細液滴群で構成され、回転速度の増加とともに減少する。
③ 遠心噴霧の構造：要件：濡れ周囲長が長く、溶液が高速回転に達し、噴霧が均一で、構造が堅牢で軽量、シンプルで死角がなく、分解・洗浄が容易で、生産性が高い。乾燥室の形状は、乾燥室内の熱風と乾燥粒子の移動方向によって、並流式、向流式、混流式に分類されます。並流式は牛乳でよく使用されます。並流式は、より高い入口空気温度で乾燥できるため、製品の品質に影響を与えません。
a. 水平平行流パターン
b. 垂直降下と流れのパターン
c. 垂直降下斜流式。
d. 垂直に上昇・流動する食品の噴霧乾燥 植物栄養素の中には、高温によって失われるものがあります。このような植物の場合、凍結乾燥は濃縮・保存に効果的な方法です。しかし、一部の植物は毒性を除去するために一定の温度を必要とします。このような植物には噴霧乾燥技術が最適です。大豆を例に挙げましょう。濃縮工程では、消化とタンパク質分解を阻害するトリプシンインヒビターと呼ばれる物質を除去するために一定の温度が必要です。
噴霧乾燥は製造工程の最後のステップであることが多く、連続噴霧、混合、乾燥によって物質を液体から粉末に変える方法です。多くの食品保存技術の中で、噴霧乾燥には独自の利点があります。この技術で使用される温度はそれほど高くないため、微生物汚染を除去しながら、食品の味、色、栄養を効果的に保つことができます。噴霧乾燥は通常、原料から水分を除去するために使用されます。さらに、物質のサイズ、形状、密度を変更するなど、さまざまな用途があります。製造工程中に他の成分を追加するのに役立ち、最も厳しい品質基準の製品を生産するのに役立ちます。噴霧乾燥法の操作噴霧乾燥の前に、大豆を洗浄して皮をむき、脂肪などの非タンパク質成分を減らして、大豆の最も栄養価の高い成分を濃縮する必要があります。このように濃縮した後、大豆を噴霧乾燥することができます。
スプレー乾燥の実際のプロセスは、いくつかのステップに分けられます。
まず、液体製品がアトマイザーに送り込まれ、高速回転ホイールによって液体が霧化され、製品が固体と液体の混合粒子の状態になります。
第二段階では、霧化された粒子は温度と気流を制御できる乾燥室に導かれ、熱風によって粒子内の水分が蒸発します。最終製品が基準を満たすためには、粉末製品中の水分量を一定に保つために、粒子と熱風の接触時間を適切に設定する必要があります。同時に、乾燥室の容積や気流条件は製品の栄養価に影響を与える可能性があるため、乾燥室の状態も適切に管理する必要があります。
プログラム全体の 3 番目で最後のステップは、最終製品をパッケージ化したり、他のコンポーネントと混合したりできるように、空気流内の粉末をセパレーターを通して容器に収集することです。
特徴：乾燥速度が速い。遠心噴霧後、原料液の表面積が大幅に増加します。高温気流中で95%～98%の水分が瞬時に蒸発し、乾燥時間はわずか数秒です。並流噴霧乾燥では、液滴が熱風と同じ方向に流れるため、高温気流の温度が高くても乾燥室内に流入した熱風がすぐに噴霧液滴と接触し、室内温度が急激に低下します。一方、材料の湿球温度はほぼ一定であるため、熱に弱い材料の乾燥にも適しています。
投稿日時: 2023年4月26日