식품의 분무건조

식품 분무건조의 원리

• 열에 민감한 액상 원료를 분말로 전환시키는 건조 방법
• 액상원료를 미립화 후 표면적을 최대학 확대시켜 열풍 속에 분무하여 수분이 순간적으로 증발, 건조되어 분말이 됨
• 수분함량이 높은 액체의 건조에 유리하며 열변성에 의한 품질 저하 방지 효과가 높음

식품 분무건조의 특징

건조 대상물이 액상 원료이며 공정 종료 후 분립상 제품 생산 가능(ex. 분유)

농축, 여과, 분쇄 등의 추가 공정이 필요하지 않음

열풍에 노출되는 분무 입자의 표면적이 커서 단시간에 건조 가능

연속공정 및 대량생산, 완전자동화 가능

분무건조기 챔버의 온도는 높으나, 증발 잠열로 인해 입자의 온도는 과도하게 상승하지 않고 순간적임

열에 민감한 식품의 건조가 가능

영양분, 방향성분 등의 손실이 적음

수분, 입도, 회수율, 형태 등 제품의 성상 조정 가능

장치의 크기가 크며 운전조건 최적화가 필요

 

장점	단점
액상상태의 식품을 단시간에 분말화	점도가 높은 액상식품에는 적용 불가
일정 밀도, 크기의 분말을 연속생산	장치가 크며 설비의 보수 비용 발생
열 접촉시간이 짧아 열변성 최소화	제품의 회사, 미분 포집장치 등 부속장치 필요
건조 효율이 좋음

 

분무건조기의 구성

• 공기가열부, 분무장치(고압 nozzle, 이류체 nozzle, 원반형 nozzle), 제품회수장치(건조탑,진동냉각기, cyclone)

단계별 분무건조기의 종류

• 1단계 건조기

1. 분무건조실 내에서 모든 건조 완료(수분함량 2~4%)
2. 배출되는 공기 온도가 높아 에너지 손실이 큼
3. 배출되는 제품의 온도가 높아 용해도와 같은 품질이 하락함
4. 항률건조와 감률건조가 동시에 진행

• 2단계 건조기

1. 1단계 분무건조시에서 수분함량 10~15% 도달 후, 2단계 진동식 유동층 건조기에서 잔여 수분 제거
2. 배출되는 제품의 온도가 낮아 용해도 높음
3. 1단계에서 항률건조가 진행되고 2단계에서 감률건조가 진행 됨

• 3단계 건조기

1. 분무건조실-고정식 유동층 건조기-진동식 유동층 건조기로 구성
2. 물에 잘 분산되고 용해도가 높은 제품 생산 가능
3. 1단계에서 항률건조가 진행되고, 2, 3단계에서 감율건조가 진행 됨

단계별 분무건조 방법

• 전처리: 원료는 pump로 이송 가능하여야 하며, 불순물이 없고 균일해야 함
• 분무/열풍 접촉: 원료 및 건조제품의 특성을 고려하여 nozzle 선택(Two fluid nozzle, rotary disk nozzle, pressure nozzle, ultrasonic nozzle)
• 증발/건조: 병류흐름(원료와 열품의 흐름이 동일, 열에 민감한 제품에 적합), 향류흐름(원료와 열풍의 흐름이 반대로 열에 안정한 제품에 적합), 교차흐름(병류흐름과 향류흐름의 장점 병합. 열에 의한 제품의 손상 최소화)
• 분리/배출: Cyclone을 사용하여 최종 제품을 분리

분무건조의 적용

• 식품: 분유, 전분, 포도당, 간장, 된장, 계란, 커피, 홍차, 녹차, 마이크로캡슐 등
• 의약품: Penicillin, 항생물질, Vitamin, 혈액, 농약 등