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Produktverbehandlung
Notwendige Produktvorbehandlungen, wie z.B. Pasteurisation oder Zugabe von Zusatzstoffen vor der Sprühung können durchgeführt werden.
Eine Dosiervorrichtung für Fliesshilfsmittel wie z.B. Siliciumdioxid während der Sprühtrocknung ist vorhanden.
Lebensmittelkonservierung durch Trocknung
Der Mensch entwickelte im Laufe der Jahrhunderte verschiedene Methoden, um Lebensmittel haltbar zu machen und sie zu bevorraten. Eine Methode ist die Konservierung durch Wasserentzug, die sogenannte Trocknung. Die industrielle Trocknung von Lebensmitteln begann gegen Ende des 19. Jahrhunderts und wird noch heute in vielen Bereichen eingesetzt. Dabei wurden nicht nur die Lebensmittel als Ganzes getrocknet, sondern auch deren entzogene Aromen und Extrakte.
Es gibt verschiedene Verfahren zur Trocknung von Lebensmitteln, welche sich auf Inhaltsstoffe und Produktequalität unterschiedlich auswirken. Dabei spielt nicht nur die Temperatur eine grosse Rolle, sondern auch die Dauer, während der das Lebensmittel der Wärme ausgesetzt ist. Eines dieser Verfahren, welches vom Labormassstab bis zur grosstechnischen Produktion eingesetzt wird, ist die Sprühtrocknung.
Das Prinzip der Sprühtrocknung
Die Sprühtrocknung nutzt effektiv das Prinzip der Oberflächenvergrösserung. Der Sprühtrockner gehört zur Klasse der konvektiven Trockner, bei welchen die Energie zur Verdampfung des Lösemittels (oftmals Wasser) durch Wärmeleitung aus dem Trocknungsgas auf den zu trocknenden Stoff übertragen wird. Die Sprühtrocknung ist eine Sequenz von vier Prozessen und läuft im Sekundenmassstab ab.
Schritt 1: die Zerstäubung
Flüssige Produkte werden am oberen Ende des Trockners, mit Hilfe eines Aggregates, zu feinen Tröpfchen zerstäubt. Dabei unterscheidet man grundsätzlich zwei unterschiedliche Zerstäubungsarten:
a) Rotations- bzw. Fliehkraftzerstäubung
b) Düsenzerstäubung
Bei der Rotations- bzw. Fliehkraftzerstäubung wird das zu trocknende Material über eine rotierende Scheibe in Richtung des Heissluftstroms fein zerstäubt. Aufgrund der zunächst horizontalen Flugrichtung der versprühten Tröpfchen benötigen Rotationssprühtrockner einen relativ grossen Turmdurchmesser.
Bei der Düsenzerstäubung wird der Ausgangsstoff über eine Düse in den Heissluftstrom zerstäubt und zwar entweder in Richtung des Heissluftstroms (Gleichstrom) oder entgegengesetzt (Gegenstrom).
Schritt 2: Kontakt/Mischen der Sprühlösung mit dem Trocknungsmedium (Heissluft)
Die fein versprühten Flüssigkeitsteilchen kommen mit der Heissluft in Kontakt. Sobald die Tropfen gebildet sind, müssen sie mit genügend warmem Trocknungsgas vermischt werden. Die Vermischung geschieht bei den Zerstäubern durch die hohe Geschwindigkeit der Tropfen beim Eintritt in den Trockner.
Schritt 3: die Trocknung
95% des Wassers in den Tröpfchen verdunsten innert Sekunden. Die bei der Zerstäubung entstehenden runden Tröpfchen werden aufgrund ihrer grossen Ober- und damit auch grossen Kontaktfläche zu dem heissen Gasstrom sehr schnell getrocknet. Selbst bei hoher Zulufttemperatur hält die Verdunstungskälte die Guttemperatur dabei niedrig, so dass eine schonende Trocknung gewährleistet wird.
Im Idealfall verlässt das Sprühgut den Trockner genau in dem Moment, in dem das gesamte Wasser verdampft ist. Dabei unterscheiden sich die entstehenden Partikel in Form, Grösse, Grössenverteilung und Stabilität je nach eingestellten Prozessparametern und eingesetztem Ausgangsmaterial.
Schritt 4: die Separierung
Die Hauptmenge der Partikel fällt im Sprühtrockner aufgrund der Schwerkraft nach unten und wird im Transportluftkanal abgeführt. Die Hauptluft wird durch nachgeschaltete Zyklone geführt. Dadurch verlangsamt sich die Strömungsgeschwindigkeit und eventuell mitgeführte Partikel werden abgeschieden und dem Transportluftkanal zugeführt. Danach wird das Produkt in Gebinde abgefüllt.