Laptele este extrem de perisabil și totuși, din mai multe motive, trebuie conservat pentru consum ulterior. Îndepărtarea apei previne creșterea microorganismelor și facilitează conservarea și depozitarea constituenților laptelui. Uscarea prin pulverizare este una dintre cele mai convenabile tehnici pentru producerea pulberilor de lapte și pentru stabilizarea constituenților laptelui.

recenzie

Înainte de uscare prin pulverizare, laptele suferă mai multe procese (cum ar fi tratamentul termic, separarea cremei, procesele cu membrană, evaporarea și omogenizarea în vid). Proprietățile chimice, fizice, tehnologice, nutriționale, funcționale și microbiologice ale produselor finale sunt influențate de o serie de factori precum condițiile de funcționare, proprietățile produselor lactate și condițiile de depozitare. Acest articol descrie procesul de uscare prin pulverizare a produselor lactate și analizează progresele în cunoașterea proprietăților produselor din lapte uscate prin pulverizare; modelare și simulare a transferului de apă (uscare și rehidratare), pulberi de lapte, echipamente de uscare prin pulverizare și consum de energie.

Din anii 1980, industria laptelui a dezvoltat noi procese tehnologice pentru extragerea și purificarea proteinelor (de exemplu, cazeină, cazeinați, proteine ​​din zer etc.) 2, cum ar fi proteinele lactate și concentratele din zer3, concentratele de cazeină micelară4, suspensia de fosfocazinat nativ (NPCS) 5, concentrate demineralizate selectiv6 și concentrate super-curate de lapte degresat4 - în principal datorită progreselor în tehnologia filtrării (microfiltrare, ultrafiltrare, nanofiltrare și osmoză inversă).

Majoritatea acestor proteine ​​sunt comercializate sub formă deshidratată și utilizate fie ca ingrediente nutriționale, fie funcționale. „Crăparea” laptelui în diferite forme uscate și stabile a dus la o creștere bruscă a utilizării produselor lactate intermediare. Multe noi utilizări ale acestor constituenți au apărut apoi odată cu fabricarea produselor de formulă, a înlocuitorilor și a materiilor prime adaptate.

Cea mai frecvent utilizată tehnică pentru deshidratarea produselor lactate este uscarea prin pulverizare. Figura 1 prezintă diferite metode de stabilizare biologică în care uscarea prin pulverizare este o metodă de stabilizare bazată pe inhibarea biologică și reducerea activității apei. Uscarea prin pulverizare a devenit populară în lumea industrială în anii 1970, dar în acea perioadă existau puține studii științifice sau tehnice despre practică și, în special, niciunul asupra efectelor parametrilor de uscare prin pulverizare, nici compoziția fizico-chimică sau microbiologia se concentrează pe calitatea pudrei. Producătorii au dobândit expertiză în uscarea laptelui și în cele din urmă în procesele de uscare a zerului prin încercări și erori. Datorită varietății și complexității amestecurilor care trebuie uscate, a devenit necesară o metodă mai riguroasă, bazată pe proprietăți fizico-chimice și termodinamice. Înțelegerea mai bună a proprietăților biochimice ale produselor din lapte înainte de uscare, transferul de apă în timpul uscării prin pulverizare, proprietățile pulberilor și factorii de influență au devenit acum indispensabile în producția de lapte praf. Lipsa informațiilor tehnice și economice și a metodelor științifice a împiedicat producătorii să optimizeze echipamentele în ceea ce privește costurile energetice și calitatea pulberii.

Scopul acestei revizuiri este de a oferi un scurt rezumat al procesului de uscare prin pulverizare a produselor lactate și de a revizui cunoștințele actuale cu privire la proprietățile produselor lactate uscate prin pulverizare, modelarea și simularea proceselor de transfer de apă (uscare și rehidratare), pulberile lactate, echipament de uscare prin pulverizare și consum de energie.

Proprietățile produselor lactate uscate prin pulverizare

Modelare, simulare și transfer de apă

Pulberi lactate

Diferitele procese de uscare prin pulverizare, combinate cu filtrarea cu membrană, afectează, de asemenea, mediul fizico-chimic, puritatea și proprietățile biochimice ale pulberilor de lapte și produc o gamă de pulberi cu proprietăți fizice și funcționale diferite, cum ar fi praf cu conținut ridicat de proteine ​​din lapte, proteine ​​din zer. pulbere, lapte praf integral sau pudră bogată în grăsimi28,29,30. Factorii fizico-chimici ajută în prezent industria laptelui să optimizeze parametrii de uscare și să caracterizeze aceste noi concentrate lactate (cu excepția materiei uscate și a vâscozității). Metodele utilizate în general pentru a analiza solubilitatea, dispersabilitatea și umezeala pulberilor de lapte8,9,10 oferă rezultate nesatisfăcătoare, deoarece nu țin cont pe deplin de noile funcții31.

Consumul de echipamente și energie

De mai bine de 30 de ani, uscarea prin pulverizare a fost cea mai frecvent utilizată tehnică de uscare a laptelui. Este, de asemenea, cea mai convenabilă tehnică pentru producerea pulberilor direct din furaje pompabile. Într-adevăr, începând cu anii 1970 a existat o creștere a capacității uscatoarelor cu pulverizare turn (de la 1 la 6 t de apă drenată pe oră). Uscătoare turnate cu pulverizare care tratează între 10 și 15 t de apă pe oră au fost instalate recent în Noua Zeelandă și în Australia. Capacitatea totală și numărul de uscătoare cu pulverizare turn s-au dublat într-un timp scurt în anumite țări32.

Uscarea prin pulverizare implică atomizarea alimentării într-un spray de picături care sunt puse în contact cu aerul fierbinte într-o cameră de uscare. Există trei moduri de contact: co-curent, contracurent și flux mixt. Spray-urile sunt produse de un atomizor rotativ (roată) sau de duză11.

Există și alte modele de uscător prin pulverizare, cum ar fi turnul cu formă înaltă, camera cu fund plat, camera cu înălțime limitată, cameră cu temperatură ridicată sau extra înaltă, uscător cu cutie, cameră cu curea integrată (Filtermat®) și uscător cu filtru integrat (IFD®) . Tipul de uscător prin pulverizare turn depinde de proprietățile specifice ale produsului care trebuie uscat (conținut ridicat de grăsimi, amidon, maltodextrină, produse din ouă, produse higroscopice etc.) 11 și alegerea tehnologiei utilizate depinde de eficiența termică în funcție de metode35,36,37,38), calitățile și proprietățile produsului de uscat și pulberile de obținut. Un senzor termohigrometric este utilizat pentru unele exemple de astfel de măsurători (temperatura, umiditatea absolută și relativă, debitul de aer uscat, activitatea apei), pentru calcularea masei și umidității absolute pentru a preveni lipirea în camera uscată și pentru a optimiza umiditatea pulberii și activitatea apei. în raport cu umiditatea relativă a aerului de ieșire39.

Recomandări pentru prevenirea incendiilor în uscarea laptelui prin pulverizare

Incendiul în uscătoarele cu pulverizare pentru lapte sau produse lactate poate duce la situații periculoase pentru operatori și poate provoca daune grave plantelor și clădirilor. Prevenirea incendiilor în astfel de zone se realizează în primul rând prin eforturi de evitare a situațiilor care implică un pericol de incendiu. Prin urmare, orice situație care poate implica un pericol de incendiu trebuie detectată rapid, fie printr-un sistem de înregistrare și alarme automate, fie prin inspecție vizuală. În cazul în care izbucnește un incendiu în ciuda tuturor măsurilor de precauție, trebuie să existe dispoziții pentru a evita rănirea personalului, pentru a preveni și a limita daunele.

Concluzii

Acest articol discută despre complexitatea procesului de uscare prin pulverizare pentru producătorii de produse lactate care doresc să optimizeze producția. Este imposibil să se furnizeze un model matematic simplu care să ia în considerare simultan toți parametrii pentru procesele complexe în uscarea prin pulverizare a produselor lactate.

În plus, studiile existente, axate în principal pe laptele degresat, nu pot fi extrapolate cu ușurință la alte produse lactate. Sunt necesare mai multe informații despre procesele de interacțiune, producția și funcțiile produselor lactate pentru a ne spori cunoștințele despre mecanismele de transfer de apă, parametrii de uscare, condițiile de depozitare și rehidratarea pulberilor lactate.

Confirmare

Acest articol folosește informații din lucrarea originală a autorului intitulată „Stadiul tehnicii în uscarea prin pulverizare a produselor lactate” în revista Le Lait din 2002.