원래 방식대로 분무 건조하면 끈적임이 생기는데… 어떻게 해결해야 할까요?

원래 방식대로 분무 건조하면 끈적임이 생기는데… 어떻게 해결해야 할까요?

분무 건조 식품은 크게 점착성이 없는 식품과 점착성이 있는 식품의 두 가지 범주로 나뉩니다. 점착성이 없는 재료는 간단한 건조기 설계와 유동성이 좋은 최종 분말을 통해 쉽게 분무 건조할 수 있습니다. 점성이 낮은 재료의 예로는 분말 계란, 분유, 말토덱스트린 용액, 검, 단백질 등이 있습니다. 점착성 식품의 경우, 일반적인 분무 건조 조건에서 건조에 어려움이 있습니다. 점착성 식품은 일반적으로 건조기 벽에 달라붙거나 건조실 및 운송 시스템에서 사용 불가능한 점착성 식품이 되어 운영상의 문제와 낮은 제품 수율을 초래합니다. 설탕과 산을 함유한 식품이 대표적인 예입니다.

분말의 점착성은 당분과 산이 풍부한 식품 재료를 분무 건조할 때 흔히 발생하는 현상입니다. 분말 점착성은 응집성 접착 특성으로, 입자 간 접착력(응집력)과 입자-벽 접착력(접착력)으로 설명할 수 있습니다. 분말 입자가 서로 결합하는 힘은 응집력이라는 내부 특성에 의해 결정되며, 이로 인해 분말층에 덩어리가 형성됩니다. 따라서 분말 덩어리를 분해하는 데 필요한 힘은 응집력보다 커야 합니다. 접착력은 계면 특성으로, 분말 입자가 분무 건조 장비의 벽에 달라붙는 경향을 나타냅니다. 응집력과 접착력은 건조 및 건조 조건 설계에 있어 핵심적인 매개변수입니다. 분말 입자의 표면 구성은 접착력 문제의 주요 원인이며, 분말 입자 표면 재질에 따라 응집력과 접착력 경향이 다릅니다. 건조 과정에서 많은 양의 용질이 입자 표면으로 이동하기 때문에 벌크 건조가 필요합니다. 분무 건조된 당분 함유 식품 재료에서는 응집력과 접착력이라는 두 가지 점성 특성이 공존할 수 있습니다. 입자 간 접착력은 고정된 액체 가교, 움직이는 액체 가교, 분자 간 기계적 맞물림, 정전기적 중력 및 고체 가교의 형성에 의해 발생하는 응집력입니다. 분말 입자가 건조실 벽에 달라붙는 주된 이유는 설탕이나 산성 식품의 분무 건조 과정에서 발생하는 물질 손실 때문입니다. 분말 형태의 물질이 벽에 오래 남아 있을수록 건조 과정에서 손실이 커집니다.

점착 현상의 원인:

분무 건조 기술을 이용한 당류 및 산성 식품의 분말 회수: 저분자량 당류(포도당, 과당)와 유기산(구연산, 사과산, 주석산)은 건조 과정에서 매우 까다로운 물질입니다. 높은 수분 흡수율, 열가소성, 그리고 낮은 유리전이온도(Tg)로 인해 이러한 저분자량 물질은 점착 문제를 야기합니다. Tg가 20°C 이상인 분무 건조 온도에서는 이러한 성분들이 점착성 표면에 부드러운 입자를 형성하여 분말이 달라붙고 결국 분말 형태가 아닌 반죽과 같은 구조로 남게 됩니다. 이러한 분자들의 높은 분자 이동성은 낮은 유리전이온도(Tg) 때문이며, 이는 분무 건조기에서 일반적으로 사용되는 온도에서 점착 문제를 일으킵니다. 유리전이온도는 비정질 상의 전이 온도를 나타내는 주요 특성입니다. 유리전이는 단단한 고체인 비정질 당류가 부드럽고 고무 같은 액체 상태로 변하는 현상입니다. 고체 유리는 표면 에너지가 낮아 낮은 에너지의 고체 표면에 잘 달라붙지 않습니다. 유리 상태에서 고무 상태(또는 액체 상태)로 전이됨에 따라 재료 표면이 상승하고 분자와 고체 표면 간의 상호작용이 시작될 수 있습니다. 식품 건조 공정에서 제품은 액체 또는 결합된 상태이며, 가소제(물)가 제거됨에 따라 액체/결합된 식품은 유리 상태가 됩니다. 식품이 높은 건조 온도에서 유리화 온도의 변화를 겪지 않으면 식품 재료는 높은 에너지 점성을 유지합니다. 이러한 식품이 높은 에너지를 가진 고체 표면과 접촉하면 표면에 달라붙거나 달라붙게 됩니다.

점도 조절:

점도를 낮추는 데에는 여러 가지 재료 과학 및 공정 기반 접근 방식이 있습니다. 재료 과학 기반 방법에는 고분자량 물질, 액체 건조 첨가제를 사용하여 유리 전이 온도 이상으로 온도를 높이는 방법이 있으며, 공정 기반 방법에는 기계식 챔버의 벽, 바닥 등을 개선하는 방법이 있습니다.