تجفيف المجفف بالرش في الأصل مما يؤدي إلى اللزوجة... كيفية التحكم
تنقسم الأطعمة المجففة بالرش إلى فئتين: غير لزجة ولزجة. يسهل تجفيف المكونات غير اللزجة بالرش بفضل تصميمات المجفف البسيطة ومساحيقها النهائية التي تتدفق بسلاسة. من أمثلة المواد غير اللزجة: البيض المجفف، والحليب المجفف، والمالتوديكسترينات مثل المحاليل، والصمغ، والبروتينات. أما الأطعمة اللزجة، فتواجه مشاكل في التجفيف في ظروف التجفيف بالرش العادية. عادةً ما تلتصق الأطعمة اللزجة بجدران المجفف، أو تصبح عديمة الفائدة في غرف التجفيف وأنظمة النقل، مما يؤدي إلى مشاكل تشغيلية وانخفاض إنتاجية المنتج. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك الأطعمة التي تحتوي على السكر والأحماض.
اللزوجة هي ظاهرة تحدث أثناء تجفيف المواد الغذائية الغنية بالسكر والأحماض التي يتم رشها بشكل متكرر. التصاق المسحوق هو خاصية التصاق متماسكة. يمكن تفسيره من حيث التصاق الجسيمات بالجسيمات (التماسك) والتصاق الجسيمات بالجدار (الالتصاق). يرجع قياس القوة التي ترتبط بها جزيئات المسحوق إلى خصائصها الداخلية المعروفة باسم التماسك، مما يشكل كتلًا في فراش المسحوق. لذلك يجب أن تكون القوة المطلوبة لاختراق تكتلات المسحوق أكبر من قوة التماسك. الالتصاق هو خاصية بينية، وميل جزيئات المسحوق إلى الالتصاق بجدران معدات التجفيف بالرش. التماسك والالتصاق هما معلمتان رئيسيتان في تصميم ظروف التجفيف والتجفيف. التركيب السطحي لجزيئات المسحوق مسؤول بشكل أساسي عن مشكلة الالتصاق. تختلف اتجاهات التماسك والالتصاق لمواد سطح جزيئات المسحوق. نظرًا لأن التجفيف يتطلب نقل كمية كبيرة من المذاب إلى سطح الجسيمات، فهو ضخم. يمكن أن تتواجد خاصيتا اللزوجة (التماسك والالتصاق) معًا في المواد الغذائية الغنية بالسكر المجففة بالرش. الالتصاق بين الجزيئات هو تكوين جسور سائلة ثابتة، وجسور سائلة متحركة، وتشابك ميكانيكي بين الجزيئات، وجسور الجاذبية الكهروستاتيكية والصلبة. تلتصق جزيئات المسحوق بجدار غرفة التجفيف بشكل رئيسي بسبب فقدان المادة أثناء تجفيف السكر والأطعمة الغنية بالأحماض بالرش. المواد المسحوقة تفقد خواصها عند بقاءها لفترة أطول في جدار التجفيف.
أسباب الالتصاق:
مسحوق تجفيف الأطعمة الغنية بالسكر والأحماض باستخدام تقنية التجفيف بالرش، تُعدّ السكريات منخفضة الوزن الجزيئي (الجلوكوز والفركتوز) والأحماض العضوية (الستريك والماليك والطرطريك) صعبة للغاية. تُساهم هذه الجزيئات الصغيرة، بفضل امتصاصها العالي للماء وقدرتها الحرارية اللدونية ودرجة حرارة انتقالها الزجاجي المنخفضة (Tg)، في مشكلة الالتصاق. عند درجات حرارة تجفيف الرش التي تزيد عن 20 درجة مئوية (Tg)، تُشكّل هذه المكونات جزيئات ناعمة على الأسطح اللاصقة، مما يُؤدي إلى التصاق المسحوق وينتهي به الأمر بتركيب يشبه المعجون بدلاً من المسحوق. ترجع الحركة الجزيئية العالية لهذه الجزيئات إلى درجة حرارة انتقالها الزجاجي المنخفضة (Tg)، مما يؤدي إلى مشاكل الالتصاق عند درجات حرارة شائعة عادةً في مجففات الرش. تُعد درجة حرارة انتقال الزجاج السمة الرئيسية لدرجة حرارة انتقال الطور غير المتبلور. تحدث عملية انتقال الزجاج عندما يتحول سكر صلب غير متبلور إلى طور سائل مطاطي ناعم. يتميز الزجاج الصلب بطاقة سطحية منخفضة ولا يلتصق بالأسطح الصلبة منخفضة الطاقة. نتيجةً للانتقال من الحالة الزجاجية إلى الحالة المطاطية (أو السائلة)، يمكن رفع سطح المادة، وبدء تفاعلات جزيئية وصلبة على السطح. في عملية تجفيف الطعام، يكون المنتج في حالة سائلة أو مترابطة، ونتيجةً لإزالة الملدن (الماء)، يصبح المنتج الغذائي السائل/المترابط زجاجيًا. ستبقى المادة الغذائية لزجة عالية الطاقة إذا لم تنتقل من درجة حرارة تجفيف عالية إلى درجة حرارة تزجيج. إذا لامس هذا المنتج الغذائي سطحًا صلبًا عالي الطاقة، فسوف يلتصق به.
التحكم في اللزوجة:
هناك العديد من الأساليب القائمة على علم المواد والعمليات لتقليل اللزوجة. تتضمن هذه الأساليب استخدام مواد عالية الوزن الجزيئي، مثل إضافات التجفيف السائل لرفع درجة الحرارة إلى ما يتجاوز درجة التزجج، بينما تشمل الأساليب القائمة على العمليات جدران وقواعد الغرف الميكانيكية، وما إلى ذلك.
وقت النشر: ١٥ مارس ٢٠٢٥