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)
GireMathJaxen
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)
GireMathJaxen
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)
GireMathJaxen
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