Una nueva tcnica para el secado por pulverizacin el concentrado de jugo de naranja

Una nueva tcnica para el secado por pulverizacin el concentrado de jugo de naranja Athanasia M. Goulaun,b,,,, Konstantinos G. AdamopoulosbMostrar msdoi: 10.1016 / j.ifset.2009.12.001Obtener los derechos y contenidos

AbstractoUna nueva tcnica para el secado por pulverizacin se concentr zumo de naranja con aire deshumidificado como medio de secado y maltodextrina fue desarrollado como agente de secado.Un secador por pulverizacin a escala piloto se utiliz para el proceso de secado por pulverizacin.La modificacin introducida en el diseo original consista en la conexin de la toma de aire de entrada del secador a un secador de aire de absorcin.21 DE, 12 DE, y 6 DE maltodextrinas se utilizan como agentes de secado.Jugo de naranja concentrado se sec por pulverizacin a temperaturas del aire de entrada de 110, 120, 130, y 140 C y (concentrado de slidos de zumo de naranja) / (slidos) de maltodextrina proporciones de 4, 2, 1, y 0,25.Los datos para el residuo que queda en las paredes se recogieron y se analizaron los polvos el contenido de humedad, densidad aparente, la rehidratacin, higroscopicidad, y el grado de apelmazamiento.La combinacin de la adicin de maltodextrina y el uso de aire deshumidificado se demostr ser una manera eficaz de reducir la formacin de residuos.Relevancia IndustrialPolvo de jugo de naranja tiene muchos beneficios y potencialidades econmicas durante sus homlogos lquidos y proporciona un ingrediente natural, fcilmente dosificable estable, que generalmente se encuentra el uso en muchos alimentos y productos farmacuticos como agentes aromatizantes y colorantes.Sin embargo, la deshidratacin de zumo de naranja no es una tarea simple.Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue desarrollar una nueva tcnica para el zumo de naranja secado por aspersin utilizando aire deshumidificado secado medio y maltodextrina como agente de secado.Palabras clave Deshumidificacin; Transicin vtrea; La maltodextrina; El contenido de humedad; Polvo de jugo de naranja; Recuperacin de productos; Acumulacin de residuos; Roce secador; Pegajosidad

1. IntroduccinEl secado por pulverizacin es la transformacin de los piensos de una forma lquida o en suspensin a un polvo seco.La alimentacin se atomiza en una cmara donde la pulverizacin resultante se mezcla con el gas caliente, que se evapora el componente lquido de la pulverizacin dejando partculas secas.Uno de los principales ndices de rendimiento de un secador por pulverizacin es la recuperacin del producto.Prdida de material en un sistema de secado por pulverizacin se debe principalmente a la adhesin de gotitas a la pared del aparato (Maa et al., 1998yMasters, 1979).La retencin de producto en la pared de la cmara durante largo tiempo no es deseable.Afecta a la calidad del producto, ya que los depsitos pueden llegar a ser quemada y cuando desalojado, mezcla y contamina todo el producto.Adems, no es rentable debido a un cierre ms frecuentes hacia abajo de la secadora para la limpieza.Los productos a ser secado por aspersin se pueden clasificar en dos grandes grupos: los productos no pegajosos y pegajosas.Productos pegajosos son generalmente difciles de secar por pulverizacin.Durante el proceso de secado pueden permanecer como jarabe o pegarse en la pared secadora, o formar aglomerados no deseados en la cmara de secado y el sistema de transporte (Bhandari y Howes, 2005yHennings et al., 2001).El problema de la pegajosidad del polvo es principalmente debido a la baja temperatura de transicin vtrea (Tg) de los azcares de bajo peso molecular presentes en tales productos, esencialmente sacarosa, glucosa, y fructosa (Bhandari et al., 1993yRoos et al., 1996) .Polvos de jugo de frutas tienen muchos beneficios y potencialidades econmicas sobre sus contrapartes de lquidos, tales como la reduccin de volumen o peso, embalaje reducido, un manejo ms fcil y el transporte, y la cantidad de vida til ms larga.Adems, su estado fsico proporciona un ingrediente estable, natural y fcilmente dosificable, que generalmente se encuentra el uso en muchos alimentos y productos farmacuticos como agentes saborizantes y colorantes (Shrestha, Ua-arak, Adhikari, Howes y Bhandari, 2007).Sin embargo, la deshidratacin de los zumos de fruta no es una tarea sencilla.La bajaTgde los principales componentes de jugo (azcares de bajo peso molecular y cidos orgnicos), as como su alta higroscopicidad, bajo punto de fusin, y el resultado de alta solubilidad en agua en producto altamente pegajosa cuando se seca por pulverizacin.Se han propuesto varios mtodos capaces de producir un polvo de zumo de fruta de flujo libre: adicin de ayudas de secado (maltodextrinas, glucosa, protena de soja, cloruro sdico, y leche desnatada en polvo) (. Adhikari et al, 2003,. Adhikari et al, 2004,Bhandari et al., 1993,Bhandari et al., 1997a,Brennan et al., 1971,Chegini y Ghobadian, 2005,Chegini et al., 2008,Jaya y Das, 2004,Lazar et al., 1956,Papadakis et al., 2006,Quek et al., 2007,Rao y Gupta, 2002,Roustapour et al., 2006,Shrestha et al., 2007yTsourouflis et al., 1976), el desguace de superficies secadora (Karatas y Esin, 1994), enfriamiento de las paredes de la cmara de secado (Chegini y Ghobadian, 2005,Chegini et al., 2008,Gransmith, 1971,Jayaraman y Das Gupta, 1995ySpicer, 1974), y la admisin de aire atmosfrico cerca del fondo de la cmara, que permite el transporte del polvo a un colector que tiene una atmsfera de baja humedad (Ponting, Stanley, y Copley, 1973).Los componentes principales del zumo de naranja como la fructosa, glucosa, y cido ctrico tienen muy bajaTgde 5, 31, y 16 C, respectivamente, en un estado puro y seco, que disminuyen drsticamente cuando se absorbe la humedad.Debido a esta caracterstica, el secado por pulverizacin de jugo de naranja es compleja.Shrestha et al.(2007)producido naranja polvo de jugo mediante secado por pulverizacin una mezcla de zumo y maltodextrina con DE de 6 a 160 C.Tsourouflis et al.(1976)menciona que cuando se utilizan como auxiliares de secado para el jugo de naranja, se encontraron maltodextrinas equivalentes bajo dextrosa dar temperaturas de colapso ms altas que las maltodextrinas altos-DE en las mismas concentraciones.Chegini y Ghobadian (2005)llevaron a cabo el secado por atomizacin de jugo de naranja utilizando aditivos (maltodextrina, glucosa, y metilcelulosa) a concentraciones altas y un secador modificado con una pared de encamisado para el aire de refrigeracin.Las principales limitaciones del uso de ayudas de secado son la subsiguiente cambio en las propiedades del producto y el coste.En lo que se refiere a la refrigeracin de las paredes de la cmara de secado, la pared fra ser favorable para reducir al mnimo las partculas termoplsticas se pegue, como la pared ser suficiente fro para enfriar y solidificar la superficie exterior de las partculas termoplsticas que entran en contacto.Este mtodo, sin embargo, fue encontrado para mejorar el proceso, pero no para resolver el problema.La razn es que la pared de la cmara de fro tambin se enfriar el medio ambiente circundante y causar un aumento en la humedad relativa del aire cerca de la superficie de la pared.Teniendo en cuenta la dificultad de obtener naranja polvo de jugo, el objetivo de este estudio fue desarrollar una nueva tcnica para la naranja de secado por atomizacin de jugo concentrado utilizando aire deshumidificado como medio de secado y maltodextrina como agente de secado.2. Materiales y mtodos2.1.Materias primasJugo de naranja concentrado y con un total de slidos concentracin en masa de 62,0 0,3%, que contiene 43,1 0,5 g / 100 mL azcares y 4,3 0,1 g de cido ctrico 100 / ml, obtenidas a partir de un fabricante local, se utiliz.21 DE 12 DE, y 6 DE maltodextrinas (Glucidex, Roquette, Francia) fueron utilizados como agentes de secado.Teniendo en cuenta el contenido de humedad del concentrado de jugo de naranja y de polvos de maltodextrina (2,5, 3,5, y 4,5%, respectivamente), soluciones con la concentracin total de slidos deseado y la proporcin deseada de slidos (zumo de naranja concentrado) / (slidos de maltodextrina) eran preparado.Estas soluciones se utilizaron posteriormente como se alimenta al secador por pulverizacin.2.2.El secado por pulverizacinUn secador por pulverizacin a escala piloto (Buchi, B-191, Buchi Laboratoriums-Technik, Flawil, Suiza) con el rgimen a favor de corriente y una boquilla del atomizador de dos fluidos se utiliza para el proceso de secado por pulverizacin.El atomizador tena un dimetro interior de 0,5 mm y se utiliza aire comprimido con un caudal que fue controlado por un medidor de flujo de rea variable.La alimentacin se dosifica en la secadora por medio de una bomba peristltica.Aire de secado Inlet, despus de pasar por un calentador elctrico, fluy simultneamente con la pulverizacin a travs de la cmara principal.La cmara principal fue hecha de espesor de cristal transparente y tena un dimetro interior de 10,5 cm y una altura total de 52,5 cm.La distancia entre la punta del atomizador y el eje del tubo de salida lateral fue 34,9 cm.El fondo de la cmara tiene forma de cono y forma un ngulo de 60 con las paredes.Se utiliz un sistema de recuperacin de cicln separador de aire / polvo.Muestras de polvo secado se obtuvieron de la base del cicln.El diseo del secador es tal que la temperatura del aire de salida, contraria a la temperatura de entrada, no se puede ajustar con un regulador de temperatura, pero los resultados de una combinacin de la temperatura de entrada, el ajuste de aspirador, el ajuste de la bomba, as como la concentracin de la alimentacin.La modificacin realizada en el diseo original consisti en la conexin del secador por pulverizacin pezn de admisin de aire de entrada con una unidad de secado de aire por un conducto de aire de plstico flexible.El aire comprimido tambin se deshumidifica antes de su suministro a la boquilla de dos fluidos.Un secador de adsorcin Ultrapac 2000 (Modelo 0005, Ultrafilter International AG, Haan, Alemania) con dos cartuchos de desecante se utiliza para secar el aire hasta 0,01 g de agua por kg de aire seco.Cuarenta y ocho experimentos diferentes se llevaron a cabo por triplicado.Los parmetros controlados fueron el DE de la maltodextrina (DE), la relacin (concentrado de slidos de zumo de naranja) / (slidos de maltodextrina) (o: m), y la temperatura del aire de entrada (Ti).21 DE, 12 DE, y 6 DE maltodextrinas se utilizan como agentes de secado.Jugo de naranja concentrado se sec por pulverizacin a temperaturas del aire de entrada de 110, 120, 130, y 140 C ( 1 C) y (concentrado de slidos de zumo de naranja) / (slidos) de maltodextrina proporciones de 4, 2, 1, y 0,25.En todos los experimentos la presin del atomizador, la velocidad de alimentacin, la concentracin de slidos de alimentacin, y la temperatura de alimentacin se mantuvo a 5,0 0,1 bar, 1,8 0,1 g / min, 35,0 0,2% y 32,0 0,5 C, respectivamente.Por otra parte, en un trabajo anterior, se encontr que la tasa de deposicin de la pared ms bajo se logr a una tasa de flujo de aire de secado de 22,8 0,2 m3/ h y un caudal de aire comprimido de 800 20 L / h (Goula y Adamopoulos, 2005a).Estas condiciones se utilizaron para todos los experimentos aqu.2.3.Rendimiento de la secadora de pulverizacinLos pesos de la cmara de secado y el recipiente receptor para el polvo se determinaron antes y despus de secado por pulverizacin por una balanza electrnica con una precisin de 10-2g.Rendimiento residuo (nr) se determina dividiendo el peso de la masa slida recogida en la cmara con la cantidad total de masa slida a secar por pulverizacin.2.4.Medicin de la temperatura de transicin vtreaLas muestras de polvo de jugo de naranja de aproximadamente 1 g ( 0,01 g), producido mediante secado por pulverizacin de jugo de naranja concentrado a 140 C sin maltodextrina, se acondicionaron a 25 C utilizando soluciones de cido sulfrico para mantener la actividad de agua en diez niveles entre 0,04 y 0,95, segn la metodologa isoterma de sorcin (Al-Muhtaseb, McMinn, y Magee, 2004).Despus de que se alcanza el equilibrio, se tomaron muestras de aproximadamente 10 mg para el anlisis de calorimetra diferencial de barrido (DSC) y el material restante se analiz el contenido de humedad por secado en un horno de vaco a 70 C hasta pesadas consecutivas, hechas a intervalos de 2 h, dieron menos de variacin de 0,3%.La temperatura de transicin vtrea se determin mediante DSC, con un calormetro de barrido diferencial (Perkin-Elmer Pyris 1, PerkinElmer Life y Analytical Sciences Inc., Wellesley, MA) que se suministra con el software apropiado.La velocidad de la exploracin trmica se llev a cabo en el siguiente orden: 1) isotrmico a -80 C durante 1 min;2) calentamiento a 10 C / min desde -80 C a una temperatura justo por encima de la aparente predeterminadaTg;3) enfriamiento a 50 C / min a -80 C;4) calentamiento a 10 C / min desde -80 hasta 60 C.El punto medio de la transicin vtrea se considera como la temperatura caracterstica de la transicin.Todas las mediciones se realizaron por triplicado.La temperatura de transicin vtrea de una mezcla binaria de agua slida es fuertemente dependiente de la concentracin de agua.Una vez que se conoce el contenido de humedad, laTgse puede determinar usando el modelo propuesto por Gordon y Taylor (Ozmen y Langrish, 2002):ecuacin(1)

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dondeTg,Tgs, yTgwson las temperaturas de transicin vtrea de la mezcla, slidos, y el agua, respectivamente,xwes la fraccin de masa de agua, ykes el parmetro Gordon-Taylor.2.5.Anlisis de polvosHumedad: El contenido de humedad se determin mediante el secado en un horno de vaco a 70 C hasta pesadas consecutivas, hechas a intervalos de 2 h, dio variacin de menos de 0,3%.El contenido de humedad se expres en trminos de la base de porcentaje en hmedo (wb) (/ kg material hmedo 100 kg de agua).Densidad aparente: 2 g de polvo se transfirieron a un 50 ml cilindro graduado.La densidad aparente se calcul dividiendo la masa de polvo por el volumen ocupado en el cilindro (Goula et al., 2004,Goula y Adamopoulos, 2005byGoula y Adamopoulos, 2008b).Rehidratacin: La rehidratacin del polvo se llev a cabo mediante la adicin de 2 g del material a 50 ml de agua destilada a 26 C.La mezcla se agit en una forma baja vaso de vidrio de 100 ml con un agitador magntico Heidolph (No 50382, MR 82, Heidolph Instruments GmbH & Co. KG, Schwabach, Alemania) a 892 rpm, usando una barra de agitacin con un tamao de 2 mm 7 mm.El tiempo requerido para el material a ser rehidratado por completo fue grabado (Goula y Adamopoulos, 2005byGoula y Adamopoulos, 2008b).Higroscopicidad: se extendi a aproximadamente 1 g de polvo de manera uniforme sobre placas de Petri (9 cm de dimetro) para permitir un rea superficial alta entre el aire hmedo y el polvo.Las muestras de cada polvo en los platos se colocaron en un desecador bajo las siguientes condiciones: 23 C y 76% de humedad relativa usando HNO3solucin.Un intervalo de 10 min fue seleccionada para conseguir la cintica de sorcin de humedad.La ganancia en peso de las muestras fue considerablemente ms bajo despus de 90 min.Aunque higroscopicidad se basa en el contenido de humedad de equilibrio, para comparar hygroscopicities, el aumento de peso por gramo de slidos en polvo despus de ser sometido a la atmsfera con una humedad relativa de 76% se determin por 90 min (Goula et al., 2004yGoula y Adamopoulos , 2008b).Grado de apelmazamiento: Despus de la determinacin de la higroscopicidad, la muestra hmeda se coloc en un horno de vaco a 70 C hasta pesadas consecutivas, hecho a intervalos de 2 h, dio variacin de menos de 0,3%.Despus de enfriar, la muestra seca se pes y se transfiere a un tamiz de 500 micras de tamao.A continuacin, el tamiz se agit durante 5 min en un aparato de agitacin.Se midi el peso del polvo que queda en el tamiz.El grado de apelmazamiento se calcul como (Jaya y Das, 2004):ecuacin(2)

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donde CD es el grado de apelmazamiento (%),unaes la cantidad del polvo se mantuvo en el tamiz tras el tamizado, ybes la cantidad de polvo utilizado en el tamizado.Todos los anlisis se realizaron por triplicado y se registraron los promedios de estas mediciones por triplicado.Determinaciones adicionales se llevaron a cabo si los valores individuales de los triplicados desviado en ms de 1,5% de la triplicado significan.2.6.El anlisis estadsticoLos datos fueron analizados utilizando el software estadstico MINITAB (versin 13.32).Se utiliz un anlisis de regresin para adaptarse a un polinomio de segundo orden completa, reducida polinomios de segundo orden, y los modelos lineales a los datos de cada una de las variables evaluadas (variables de respuesta).Fvalores para todos los modelos reducidos y lineales con unR2se calcularon 0,70 para determinar si los modelos podran ser usados en lugar de los plenos polinomios de segundo orden para predecir la respuesta de una variable para las variables independientes.ElFvalor se calcul como:ecuacin(3)

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dondeSSRes la suma de cuadrados debido a la regresin,SSEes la suma de cuadrados debida al error,Nes el nmero de mediciones,Kes el nmero de trminos del modelo completo,qes el nmero de trminos del modelo reducido, y el subndicefyrrefieren al completo y el modelo reducido, respectivamente.ElFvalor indica que no hay diferencia significativa entre el polinomio de segundo orden reducido o modelo lineal y su modelo completo correspondiente (p