• Mleko w proszku, napoje instant
Obecnie większość napojów w proszku (w tym mleka) produkowanych metodą suszenia rozpyłowego, ze względu na wymagania konsumentów aby były one łatwo rozpuszczal-ne, musi posiadać cechy produktu typu „instant”. Produkty ści nasypowej. Wytworzenie proszku o cechach instant wy-maga stosowania aglomeracji, czyli wytworzenia granulek o większych wymiarach poprzez połączenie cząstek materia-łu w większą strukturę porowatą. Według Graham [10] oraz Verdurmen i wsp. [29] proces aglomeracji w czasie suszenia
rozpyłowego można podzielić na tzw. aglomerację pierwotną i wtórną. Aglomeracja pierwotna jest wywołana zderzenia-mi cząstek w obrębie strugi rozpylonej cieczy lub w obrębie dwóch strug pochodzących z dwóch rozpylaczy znajdujących się w tej samej komorze. Aglomeracja wtórna jest wywołana zderzeniami cząstek znajdujących się w strudze rozpylonej cieczy z wysuszonymi drobnymi pylistymi cząstkami kie- rowanymi ponownie do komory suszarki, do strefy rozpyla-nia. Operacja ta (aglomeracja wtórna) może być realizowana w suszarkach dwustopniowych, gdzie drugi stopień stano-wi suszarka fluidyzacyjna lub wirbofluidyzacyjna, z której drobne cząstki są kierowane ponownie do komory suszarki rozpyłowej a cząstki zaglomerowane dosuszane, chłodzone i odbierane jako produkt końcowy. Właściwości aglomera-tów otrzymywanych poprzez aglomerację wtórną zależą od odległości między rozpylaczem a miejscem, w którym wpro-wadzane są drobne wysuszone cząstki. W przypadku małej odległości cząstki są całkowicie pokrywane warstwą wysu-szonego materiału. Otrzymane cząstki mają bardzo wysoką stabilność mechaniczną, lecz słabe właściwości instant. Jeżeli odległość między rozpylaczem a miejscem wprowadzania wysuszonych cząstek jest zbyt duża, otrzymywane cząstki są niestabilne mechanicznie, podatne na ścieranie, co pogarsza dobre początkowo właściwości instant. W praktyce koniecz-ne jest znalezienie kompromisu pomiędzy dwoma opisanymi skrajnymi przypadkami.
• Aromaty, barwniki i inne dodatki do żywności
Suszenie rozpyłowe znalazło również zastosowanie przy produkcji dodatków do żywności, takich jak aromaty, barw-niki i inne. Ponieważ większość z tych materiałów pocho-dzenia roślinnego są to substancje o charakterze lipidowym, więc metoda suszenia rozpyłowego tych materiałów nie jest typowym suszeniem, lecz opiera się na zasadzie mikrokapsuł- kowania. Głównym celem tej operacji jest zwiększenie trwa- łości wrażliwych na działanie tlenu, światła i wilgoci skład-ników, poprzez oddzielenie ich od wpływu niekorzystnych czynników zewnętrznych. Oddzielenie to odbywa się poprzez utworzenie mikrokapsułek, czyli zamknięcie niewielkich ilo-ści substancji w otoczce utworzonej z substancji nazywanej osłoną, powłoką lub po prostu kapsułką. Termin mikrokap-sułki dotyczy kapsułek o średnicy od kilku mikrometrów do przemysłu spożywczego odnośnie bardziej innowacyjnych, kontrolowanych metod uwalniania aromatów.
Mikrokapsułkowanie metodą rozpyłową polega na wy-tworzeniu otoczki wokół rdzenia poprzez odparowanie roz- puszczalnika z roztworu tworzącego ściankę otoczki. Do ko-mory suszarki doprowadza się wcześniej wytworzoną emulsję kapsułkowanej substancji w odpowiednio dobranym nośniku.
W wyniku kontaktu rozpylonej emulsji z gorącym czynni- Turchiuli i wsp [27] poddali mikrokapsułkowaniu rozpy-łowemu olej słonecznikowy w mieszaninie gumy akacjowej i maltodekstryny o zawartości suchej substancji od 30 do 50%.
Dodatek oleju wynosił 5%. Zastosowano rozpylacz odśrodko-wy oraz różne kombinacje parametrów: temperatury wlotowej (200 i 220°C), wylotowej (100-130°C), strumienia surowca (od 22 do 68 ml/min). Celem pracy było otrzymanie stabilne-go sypkiego proszku o niskiej zawartości i aktywności wody, o możliwie największych cząstkach o regularnych kształtach.
Aktywność wody w otrzymanych proszkach wynosiła około 0,2, niezależnie od zastosowanych parametrów, wskazując na wysoką stabilność mikrobiologiczną podczas przechowy-wania. Zawartość wody w proszkach zwiększała się wraz ze zwiększaniem strumienia surowca i była silnie skorelowana z temperaturą powietrza wylotowego. Zwiększenie zawarto- ści suchej substancji w emulsji poddawanej suszeniu powodo-wało zwiększenie średniej średnicy cząstek proszku. Cząstki o regularnym sferycznym kształcie otrzymano tylko po zasto-sowaniu emulsji o zawartości suchej substancji poniżej 40%.
Ostatecznie, jako optymalne warunki mikrokapsułkowania rozpyłowo olejek rozmarynowy w maltodekstrynie. Susze- nie emulsji o zawartości suchej substancji 25 i 30% prowa-dzono przy różnych strumieniach surowca w temperaturze 200°C. Efektywność zamknięcia aromatu oceniano poprzez porównanie zawartości związków aromatycznych w olejku, otrzymanym proszku oraz emulsji powstałej po odtworzeniu z proszku. Najlepsze zamknięcie aromatu uzyskano przy 30%
stężeniu emulsji i strumieniu surowca 64,2 cm3/min.
Szereg innych autorów z sukcesem poddawało mikro-kapsułkowaniu rozpyłowemu olejki aromatyczne (handlowe lub samodzielnie wyekstrahowane). Krishnan i wsp. [14]
mikrokapsułkowali oleorezynę kardamonu w gumie arab-skiej, maltodekstrynie i skrobii modyfikowanej. Korus i wsp.
[13]– menton w natywnej i modyfikowanej skrobi lędźwianu siewnego. Finney i wsp. [8] – olejek pomarańczowy w skrobi
modyfikowanej. Liu i wsp. [15] – aromat pieczarki dwuza-rodnikowej w mieszaninie hydrolizatu białek sojowych, gumy arabskiej i dekstryny.
Inni autorzy zajmowali się mikrokapsułkowaniem rozpy-łowym barwników roślinnych oraz materiałów stosowanych jako substancje dodatkowe w technologii żywności. Shu i wsp. [23] zamykali metodą rozpyłową likopen ekstrahowany z pomidorów w kapsułkach z mieszaniny żelatyny i sacharozy.
Efektywność mikrokapsułkowania, określana jako stosunek ilości początkowej likopenu do ilości zatrzymanej w kapsuł-kach, wahała się w granicach od 12,1 do 81,6% i zależała od:
stosunku ilości żelatyny do sacharozy do (wartość optymalna 3/7), stosunku ilości likopenu do nośnika (1/4), temperatury surowca (55°C) i temperatury powietrza wlotowego (190°C).
• Produkty pochodzenia mikrobiologicznego
Materiały biologicznie czynne pochodzenia mikrobio-logicznego, w tym enzymy, kultury starterowe czy aktywne peptydy, są materiałami, które odgrywają znaczącą rolę w no-woczesnej technologii żywności. Nowoczesny produkt spo-żywczy powinien spełniać wysokie wymagania jakościowe stawiane przez konsumentów a więc charakteryzować się po-żądanymi cechami. Jednocześnie stosowane metody obróbki powinny być jak najbardziej ekologiczne i przyjazne środo-wisku. Należą do nich te z zastosowaniem materiałów bio-logicznych, np. enzymów pochodzenia mikrobiologicznego, zamiast tradycyjnych katalizatorów chemicznych. suszenia, który w przypadku zastosowania nieodpowiedniej metody i niewłaściwych parametrów procesu może dopro-wadzić do obniżenia lub całkowitego zniszczenia aktywności biologicznej suszonego enzymu.
Metoda rozpyłowa znalazła się wśród metod, które mogą być z sukcesem stosowane do suszenia preparatów z mate-riałów biologicznie czynnych, a w szczególności enzymów.
Istotne znaczenie w przypadku suszenia tego typu materiałów ma występujący w czasie suszenia rozpyłowego „chłodzący efekt odparowania”, wspomniany we wcześniejszej części ar-tykułu.
Inaktywacja enzymów w czasie suszenia rozpyłowego zależy głównie od czynników wpływających na temperatu-rę powietrza wylotowego, która powinna być utrzymywana na odpowiednio niskim poziomie. Zwiększanie temperatury powietrza wlotowego oraz zmniejszanie strumienia surowca materiału w czasie suszenia. Jest ona wynikiem zastosowanego
strumienia surowca przy wlocie do dysku rozpylającego (lub dyszy) lub prędkości obrotowej dysku, oraz warunkuje cał-kowitą wielkość powierzchni odparowania, czas suszenia cząstek, ilość ciepła zużytego na odparowanie, a przez to temperaturę powietrza wylotowego. Według Fu i wsp. [9]
inaktywacja enzymów w czasie suszenia rozpyłowego może być zredukowana poprzez zmniejszanie rozmiaru rozpylanych kropel oraz obniżanie temperatury powietrza wylotowego.
Meerdink i van’t Riet [17, 18], porównując dane dotyczące ma niższą termostabilność. Szczegółowe badania nad wpły-wem omawianej metody suszenia na degradację α-amylazy przeprowadzono w Katedrze Inżynierii Żywności i Organi-zacji Produkcji SGGW w Warszawie. Wybranym do badań enzymem była α-amylaza z Aspergillus oryzae – jedna z naj-częściej stosowanych w przetwórstwie żywności, dotychczas niedostępna na rynku w formie preparatu sproszkowanego.
Dokonano szerokiej analizy wpływu parametrów procesu su- szenia rozpyłowego na aktywność końcową enzymu. W wy- niku analizy zaproponowano tę metodę jako korzystną do pro-dukcji sproszkowanego preparatu ww. enzymu. Stwierdzono, że głównym czynnikiem wpływającym na końcową aktyw-ność α-amylazy po suszeniu rozpyłowym jest zawartość wody w suszu. Zaproponowano termin „optymalnej zawartości wody” w preparacie enzymatycznym, znajdującej się w prze-dziale 0,07 – 0,09 g H2O/g s.s., i pozwalającej na zachowanie maksymalnie możliwej aktywności enzymu. Ponadto, podane zostały optymalne parametry procesu pozwalające uzyskać jak najwyższą aktywność (temperatura powietrza wylotowego na poziomie 70-80°C [20, 21, 22].
• Soki owocowe
Suszenie soków owocowych jest alternatywną metodą ich przemiany szklistej Tg. Sprawia to, że w czasie suszenia soki pozostają w formie syropu lub lepkich cząstek przylepiających się do ścian komory. Głównym sposobem na uniknięcie tego niekorzystnego zjawiska, uniemożliwiającego wysuszenie so-ków jest zastosowanie dodatku substancji podwyższających Tg (tzw. nośników), takich jak skrobia, maltodekstryna, guma arabska. Jednakże, wiąże się to z wprowadzaniem do natural-nego produktu substancji trzeciej, więc po odtworzeniu soku nie można go już w takim wypadku nazwać „naturalnym” lub
„100 procentowym”.
Chegini i Ghobadian [6] poddali suszeniu rozpyłowemu zagęszczony sok pomarańczowy o zawartości cukrów 45 g/
100 ml z dodatkiem maltodekstryny i metylocelulozy. Badano
wpływ temperatury powietrza wlotowego i szybkości obroto- wej rozpylacza na właściwości otrzymanego proszku. Otrzy- mane zależności były typowe dla procesu suszenia rozpyłowe-go innych materiałów. Zwiększanie wartości obu zmienianych parametrów wpływało na zmniejszenie zawartości wody i wylotowego odpowiednio 110 i 77°C, z dodatkiem malto-dekstryny, gumy arabskiej i skrobi. Zastosowano również koncentratu soku z rodzynek, który zaproponowali jako na-turalną substancję słodzącą (około 70% zawartości cukrów prostych), barwiącą (na kolor karmelowy), a także jako skład-nik żywności funkcjonalnej (ze względu na dużą zawartość mikroelementów). Jako nośnik zastosowano maltodekstrynę o różnym stopniu scukrzenia (DE 6, 12, 21). W wyniku przepro-wadzonych eksperymentów określono, że maksymalny sto-sunek ilości koncentratu do dodanej maltodekstryny (DE 6), umożliwiający otrzymanie stabilnego proszku, wynosi 67/33.
Temperatura powietrza wlotowego i wylotowego wynosi-ła odpowiednio 110 i 77°C, a zawartość suchej substancji w roztworze wyjściowym 40%. Właściwości fizyczne prosz- ków autorzy określili jako satysfakcjonujące, z wyjątkiem hi-groskopijności.