Распылительная сушка обезжиренного, концентрированного и цельного молока
Используемое оборудование: распылительная сушка BUCHI Mini Spray Dryer B-290, ротационный испаритель BUCHI Rotavapor R-300.
Отрасль: пищевая промышленность и напитки.
Вид образцов: молочные продукты.
Определение выхода продукции при распылительной сушки молока
Распылительная сушка используются для преобразования жидкостей, в том числе и растворов, суспензий или эмульсий, в порошок. Данный метод применяется в химической, фармацевтической, биотехнологической и пищевой промышленности. Это простой, мягкий и непрерывный процесс, который чаще всего применяется для производства сухого молока. В этом примере используется Mini Spray Dryer B-290 для изучения влияния температуры сушки на выход продукции различных типов молока при его переработки в сухое.
Подготовка пробы
Все материалы были приобретены в супермаркете Москвы. Состав пробы молока (%твердых веществ) показан ниже в Таблице 1.
- Натуральное обезжиренное молоко использовалось в жидкой форме, без изменений после покупки.
- Концентрированное молоко получали путем растворения 82,4 грамм сухого молок в 117,6 граммами дистиллированной воды при 50°С (обезжиренное и цельное молоко).
- Концентрированное цельное молоко получали в ротационном испарителе Rotavapor R-300: из 700 мл жидкого молока получили 200 гр концентрированного молока путем испарения 500 г воды.
- Параметры ротационного испарителя представлены в Таблице 2.
Таблица 1. Состав пробы молока
| Проба молока |
Концентрация твердого вещества (% от общего веса веса) |
Обработанное количество |
Жирность (% содержания) |
Белок (% содержания) |
Углеводы (% содержания) |
| Натуральное обезжиренное молоко* | 8,2 | 250 мл | 0 | 36,6 | 62,2 |
| Обезжиренный концентрат (порошок)** | 41,2 | 200 гр | 1,2 | 32,6 | 56,2 |
| Цельное молоко (порошок)** | 41,2 | 200 гр | 28,5 | 23,8 | 41,6 |
| Концентрированное цельное молоко* | 41,2 | 200 гр | 30,2 | 25,9 | 43,1 |
*посчитаны на основе информации с упаковки, ** информация с упаковки.
Таблица 2. Параметры Rotavapor® R-300 для концентрирования цельного молока
| Температура водяной бани | +50°С |
| Вакуумное давление | 50 мБар |
| Скорость вращения | 200 об/мин |
| Температура конденсирования | +5°С |
Параметры распылительной сушки
Эксперимент распылительной сушки проводился при трех различных температурах на входе +120°C, +160°C и +200°C, в то время как остальные параметры оставались без изменений, как показано в Таблице 3. Выходная температура не может быть установлена заранее, так как она зависит от входной температуры, производительности аспиратора, скорости подачи, и скорости распыления газа.
Таблица 3. Параметры распылительной сушки
| Входная температура | +200°C | +160°C | +120°C | |
| Выходная температура | Натуральное обезжиренное молоко | +83°C | +50°C | +41°C |
| Обезжиренный концентрат (порошок) | +103°C | +92°C | +71°C | |
| Цельное молоко (порошок) | +115°C | +102°C | +66°C | |
| Концентрированное цельное молоко | +110°C | +85°C | +60°C | |
| Аспиратор | 100% | 100% | 100% | |
| Скорость подачи | 8 мл/мин | 8 мл/мин | 8 мл/мин | |
| Распыляемый поток газа | 40 мм | 40 мм | 40 мм | |
- Уравнение (1) описывает выход продукции путем деления сухой массы, собранной из накопительной емкости, на массу обработанного твердого вещества.
- Уравнение (2) описывает общий выход продукции и показывает отношение массы сухого порошка из накопительной емкости к массе порошка, осевшего на стеклянном цилиндре прибора. Таким образом, общий выход продукции либо равен выходу, либо выше его.
Подобные эксперименты помогают компания BUCHI стремиться оптимизировать работу распылительной сушки так, чтобы пользователи могли получать максимальный уровень выхода продукции.
Результаты распылительной сушки
Из таблицы ниже видно, при какой температуре получается больший выход сухого молока из различных образцов.
| Входная температура | Выход продукции | Натуральное обезжиренное молоко | Обезжиренный концентрат (порошок) | Цельный концентрат (порошок) | Концентрированное цельное молоко |
| +120°C | Выход | 65% | 47% | 37% | 17% |
| Общий выход | 94% | 78% | 73% | 51% | |
| +160°C | Выход | 78% | 54% | 43% | 51% |
| Общий выход | 96% | 76% | 78% | 92% | |
| +200°C | Выход | 73% | 59% | 40% | 28% |
| Общий выход | 88% | 83% | 85% | 78% |
Выводы
Производительность получения сухих порошков из различных молочных продуктов были определены с помощью распылительной сушки Mini Spray Dryer B-290. Были исследованы влияние входной температуры на выход продукции. Преимущества заключаются в том, что условия сушки можно воспроизводить, действия легко контролировать и оптимизировать для более высокого результата. Данные, собранные в этом исследовании, могут также служить в качестве основы для оптимизации процессов сушки промышленного распыления.