Spray drier (หรือ spray dryer) เครื่องทำแห้งแบบพ่นฝอย หรือเครื่องทำแห้งแบบพ่นกระจาย คือ เครื่องทำแห้ง (drier)
ที่ใช้ทำแห้ง (dehydration) สำหรับอาหารเหลว เชน นมผง น้ำผลไม้ กาแฟ ไข่ โดยใช้เครื่องพ่นละออง (atomizer)
ทำให้อาหารเหลวเป็นละออง สัมผัสกับกระแสลมร้อนภายในห้องอบแห้ง (drying chamber) ทำให้น้ำในอาหารระเหยออกไป
อย่างรวดเร็ว ผลิตภัณฑ์อาหารที่ได้มีลักษณะเป็นผงแห้ง ตกลงสู่ภาชนะรองรับด้านล่าง ผงบางส่วนที่รวมอยู่กับลมร้อน
จะถูกแยกออกด้วยระบบแยก อาหารผงที่ได้มีความชื้น (moisture content) ต่ำ (น้อยกว่า 5%) นิยมใช้ในการผลิตอาหารแห้ง
มีมีลักษณะเป็นผง เช่น

• นมผง
• ครีมเทียม
• กาแฟผงกึ่งสำเร็จรูป (instant coffee)
• ไข่ผง
• น้ำผลไม้ผง
• เวย์ (whey) ผง
• โปรตีนถั่วเหลืองเข้มข้น (soy protein concentrate)
• มอลโทเดกซ์ทริน (maltodextrin)

 

 

 

ส่วนประกอบหลักของเครื่องทำแห้งแบบพ่นฝอย

 

ที่มา : http://www.almil.de/index1.php?page=eng_solutions_mop_spray

 

1. ห้องทำแห้ง (drying chamber) เป็นบริเวณที่เกิดการทำแห้งอาหาร โดยอากาศร้อนแห้ง ซึ่งเป็นอากาศ ที่ถูกดูดผ่าน
ระบบกรองและทำให้ร้อน จะปะทะกับอาหารเหลวบริเวณนี้ เกิดการระเหยของน้ำจากหยดอาหารเหลว การสัมผัสระหว่าง
อากาศร้อนและอาหารเหลวอาจเป็นได้หลายทิศทาง

• อากาศและอาหารเหลวไหลทางเดียวกัน (co-current flow) อาหารเหลวและลมร้อนป้อนเข้าในทิศทางเดียวกัน
  อุณหภูมิลมร้อนจะลดลงระหว่างการทำแห้ง เหมาะกับอาหารที่ไวต่อความร้อน
• อากาศและอาหารเหลวไหลสวนทางกัน (counter-current flow)
• การไหลแบบผสม (mixed flow) ลมร้อนถูกป้อนเข้าทั้งด้านบนและด้านล่าง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการทำแห้ง

2. ตัวทำละออง (atomizer) มีหน้าที่ทำให้อาหารเหลวแตกตัวเป็นละอองฝอย เพิ่มพื้นที่สัมผัสกับความร้อนให้มากขึ้น
เป็นตัวควบคุมอัตราการไหลไปยังห้องอบแห้ง และกำหนดขนาดของอนุภาค ตลอดจนคุณภาพต่างๆ ของอาหารผง

เครื่องพ่นละอองที่ใช้ในเครื่องทำแห้งแบบพ่นฝอยมีหลายระบบ แต่ละระบบมีผลต่อลักษณะและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ได้
การเลือกชนิดขึ้นอยู่กับสมบัติของอาหารเหลวเริ่มต้น เช่น ความหนืด นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับและสมบัติของอาหารผง
ที่ต้องการ เช่น ขนาดของอนุภาค การละลาย (solubility) ความหนาแน่น (density) การเปียกน้ำ (wettability) เป็นต้น

ตัวทำละอองที่นิยมใช้ ได้แก่

• หัวฉีดแรงดันสูง (pressure nozzles หรือ nozzle atomizer) ตัวทำละอองประเภทนี้ จะใช้แรงดันสูงดันให้ อาหารเหลว
  ไหลผ่านรูเปิดขนาดเล็ก (orifice) ขนาดของอนุภาคจะแปรผันโดยตรงกับอัตราการไหล และความหนืดของของเหลว
  และเมื่อเพิ่มแรงดัน ขนาดของอนุภาคจะเล็กลง
• Two-fluid atomizer (หรือ pneumatic atomizer) อาหารเหลวจะไหลกระทบกับก๊าซหรืออากาศที่เคลื่อนที่ด้วย
  ความเร็วสูง ทำให้ของเหลวแตกเป็นละอองฝอย ได้ขนาดอนุภาคที่มีขนาดเล็กมาก สามารถใช้ได้ดีกับอาหารเหลว
  ที่มีความหนืด (viscosity) สูง
• ตัวทำละอองแบบจานเหวี่ยง (centrifugal atomizer หรือ rotary atomizer) มีลักษณะเป็นจาน (disk, wheel) โดย
  อาหารเหลวจะไหลลงบริเวณใกล้กับจุดศูนย์กลางของจาน ที่หมุนด้วยความเร็วรอบสูงมาก (ประมาณ 2,000-20,000
  รอบต่อนาที) ถูกเหวี่ยงด้วยแรงหนีศูนย์ (centrifigal force) ให้ของเหลวกระจายออกด้านข้างของจานเป็นละอองเล็กๆ
  ซึ่งขนาดของอนุภาคแปรผันโดยตรงกับอัตราการไหล และความหนืดของอาหารเหลว และแปรผกผันกับอัตราการหมุน
  และเส้นผ่านศูนย์กลางของจานหมุน ใช้กับผลิตภัณฑ์ที่มีความหนืดสูง ไม่เป็นเนื้อเดียว ซึ่งอาจมีปัญหาการอุดตันหัวฉีด

 

 

ที่มา : http://www.niro.com/niro/cmsdoc.nsf/WebDoc/ndkw6tzgb2

 

3. อุปกรณ์แยกอนุภาคผงออกจากอากาศ เช่น ไซโคลน (cyclone) ถุงกรอง (bag filter)

 

ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพและคุณภาพของอาหารที่ทำแห้งด้วยเครื่องทำแห้งแบบพ่นฝอย

• อัตราการไหลของอาหารเหลวขาเข้า (feed)
• ความหนืดของอาหารเหลว
• อุณหภูมิของลมร้อนขาเข้า

 

Reference

http://class.fst.ohio-state.edu/Dairy_Tech/14Spraydrying.htm

http://digital.lib.kmutt.ac.th/journal/kmuttv25n3_5.pdf