مقدمه
پروبیوتیکها، باکتريهاي زنده اي هستند که به عنوان مکملهاي غذایی-دارویی به کار می روند و با تنظیم تعادل میکروبی روده، اثرات مفیدي بر سلامت میزبان خود میگذارند؛ به همین دلیل تولید و مصرف آنها در طی دو دهه اخیر افزایش زیادي یافته است.
گونه پروبیوتیکی مورد بررسی در این تحقیق 1644B.bifidum PTCC مـ یباشـ د.معمـو لا تولیـدغذاهاي پروبیوتیکی محتويB.bifidum در سطحCFU 107–106 به ازاي هر گرم یا هـر میلـی لیتـرتوصیه می شود. اخیرا تکنولوژي خشک کردن پاششی به منظور تولید پودر پروبیوتیک پیشنهاد شـدهاست. این روش به علت مزایاي زیادي که نسبت به روش خشک کردن انجمـادي دار د، مـی توان ـد بـهعنوان جایگزین مناسبی براي آن به کار رود. از طرفی بکارگیري دماهاي مورد نیاز براي تولید پـودريبا محتواي رطوبت حدود 4% که پایداري و ماندگاري آنرا تضمین می کند، منجر به کاهش درصد زنده ماندن پروبیوتیک می شود. به نظر می رسد حساسیت ذاتی این گونه نسبت به اسـترس هـاي ناشـی ازخشک کردن پاششی امري غیر قابل اجتناب باشد، اما لازم است تا با تعیین مناسب ترین شرایط، این تاثیرات نامطلوب را به حداقل رساند. متاسفانه اطلاعات در زمینه بهینه سازي شـرایط خشـک کـردنپاششی گونه B.bifidum بسیار ناچیز است. در این تحقیق سعی شده است تا با وجود محدودیت هاي پیش رو، بهینه سازي سه فاکتور از مهم تـری ن فاکتورهـاي مـوثر بـر خشـک کـردن پاششـی گونـهB.bifidum،با هدف تولید پودري با کیفیت بالا، حداکثر سولهاي پروبیوتیک زنـده و حـداق ل رطوبـ ت انجام شود. همچنین میزان تاثیر هر یک از این سه پارامترها بر درصد زنده ماندن B.bifidum در پـیخشک کردن پاششی و رطوبت پودر محصول مورد ارزیابی قرار گرفت.

روشهاي خشک کردن و دسته بندي انواع خشک کن ها و بررسی خشک کن  پاششی وکاربرد خشک کن پاششی در پروبیوتیک ها

روشهاي خشک کردن و دسته بندي انواع خشک کن ها و بررسی خشک کن پاششی وکاربرد خشک کن پاششی در پروبیوتیک ها

فهرست مطالب

چکیده………………………………………………………………………………………………………………………..1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………2

فصل1 روش هاي خشک کردن و دسته بندي انواع خشککنها……………………….. 3

1 -1. مقدمه …………………………. …………………………………….. ………………………….. ……………. 4
1 -2. روشهاي خشک کردن …………………………. ……………………………………………… ……………….. 4
1 -2-1. خشک کردن از طریق جابه جایی …………………………. ………………………………. ………………… 4
1 -2-2. خشک کردن هدایتی …………………………. ………………………….. ………………………… ……….. 5
1 -2-3. خشک کن تشعشعی …………………………. ……………………………………………………. ………….. 6
1 -2-4. خشک کردن دي الکتریک…………………………. ……………………………… …………………………… 7
1 -2-5. خشک کردن از طریق انجماد…………………………. ………………………………. ………………………. 8
1 -2-6. خشک کردن از طریق حلال( خشککن تبخیري) …………………………….. …………………………….. 9
1 -2-7. خشک کردن با بخار داغ …………………………. ………………………….. …………………………. ….. 9
1 -2-8. خشک کردن با بخار داغ …………………………. ………………………….. …………………………….. .. 10
1 -2-9. خشک کردن از طریق جانشین سازي…………………………. …………………………………….. ………. 10
1 -2-10. خشک کردن از طریق فشار تراوایی …………………………. ………………………………… ………… 11
1 -2-11. خشک کردن در یک بستر سیالی …………………………. …………………………………. …………… 12
1 -3. انواع خشک کن ها …………………………. ……………………………………………. …………………… 13

فصل2 خشککن پاششی……………………………………………………………………. 20

2 -1. مقدمه …………………………. ……………………………………… …………………………… …………. 21
2 -2. خشک کردن از طریق پاشش …………………………. …………………….. ……………………………. …. 23
2 -3. جریان هوا و خوراك در خشک کن پاششی …………………………. ………………………………. ………… 24
2 -4. مراحل خشک کردن در خشک کن پاششی …………………………. ……………………………….. ………… 26
2 -4-1. پاشش خوراك …………………………. ………………………….. …………………….. ………………….. . 26
2 -4-2. تماس هواي گرم با خوراك پاشیده شده …………………………. ………………………………………. …… 29
2 -4-3. تبخیر رطوبت از سطح قطرات در اثر تماس با هواي گرم ……………………………………………. ……… 35
2 -4-4. جمع آوري محصول …………………………. ………………………….. ………………………….. ……….. 36
2 -5. مزایاي خشککن پاششی…………………………. ………………………. ………………………….. ……….. 36
2 -6. معایب خشککن پاششی …………………………. ………………………….. …………………….. ……….. 37
2 -7. کاربردهاي خشک کن پاششی …………………………. ……………………… ………………………….. … 38
2 -8. خشک کردن پاششی مواد بیوشیمیایی – دارویی …………………………. ……………………………………. 38
2 -8-2. سیستم خشک کن پاششی ضد عفونی شده …………………………. …………………………………….. 44
2 -8-3. سیستم خشک کن پاششی مدار بسته …………………………. ………………………………… ……….. 46
2 -9. پیش فرآوري قبل از خشک کردن پاششی …………………………. ……………………………….. ………… 48
2 -10. مواد دارویی …………………………. …………….. ………………………….. ……………………………… 49
2 -10 -1. آنزیمها …………………………. ………………. ………………………….. ……………………………… 49
2 -10 -2. آنتی بیوتیک ها …………………………. …………………….. ………………………….. ……………… 51
2 -10 -3. سرم، واکسنها، پلاسما …………………………. ……………………….. ………………………….. …. 52
2 -10 -4. ویتامینها …………………………. ……………………………………………….. ………………………… 53
2 -11. محصولات بیوشیمیایی…………………………. ………………………….. ……………………… ………… 54
2 -11 -1. میکرو ارگانیزم ها …………………………. …………………………………………………. …………… 54
2 -11 -2. مخمر…………………………. ………………………….. ………………… …………………………… 55
2 -11 -3. میسلیوم …………………………. ………………………………………………. ………………………. 59

فصل3 پروبیوتیک ها………………………………………………………………………… 63

3 -1. مقدمه …………………………. ……………………………………… ………………………….. …………… 64
3 -2. تعریف …………………………. …………………………………….. ………………………….. ……………. 65
3 -3. اثرات درمانی و نقش تغذیهایی پروبیوتیک ها …………………………. ……………………………….. ………66
3 -3-1. اکولوژي سیستم گوارش انسان …………………………. ……………………………….. …………………..66
3 -4. مکانیزم هاي فعالیت پروبیوتیک ها …………………………. ……………………….. ……………………….. . 69
3 -4-1. تولید موادضد میکروبی( پیشگیري کننده) …………………………. ……………………………………….. .. 69
3 -4-2. رقابت بر سر اشغال گیرنده هاي سلول میزبان …………………………. …………………………………….. 69
3 -4-3. رقابت با پاتوژنها بر سر مواد غذایی موجود …………………………. ………………………………………… 70
3 -4-4. کاهش چسبندگی و اثر سموم …………………………. ………………………….. ………………………… 70
3 -4-5. تحریک سیستم ایمنی(افزایش پاسخ ایمنی اختصاصی و غیر اختصاصی میزبان) ………………………….70

3 -4-6. رقابت در مقابل میکروارگانیسمهاي پاتوژن …………………………. …………………………………….. .. 71
3-4-8. کمک به جذب مواد غذایی …………………………. ………………………….. ……………………………. 72
3.-4-9. درمان عدم تحمل لاکتوز …………………………. ……………………………. …………………………… 72
3 -4-10. ساخت انواع ویتامینها…………………………. ………………………….. ……………………………… .. 72
3 -4-11. کاهش کلسترول خون …………………………. ………………………….. …………………………… … 72
3 -4-12. افزایش حرکات دودي …………………………. ………………………….. ………………………….. …. 73
3 -5. میکروارگانیسمهاي پروبیوتیکی …………………………. ………………………. ………………………….. 74
3 -6. معیارهاي انتخاب باکتري هاي پروبیوتیک……………………………و.. ………………………….. ………….. 74
3 -6-1. جنبه هاي ایمنی غذایی …………………………. ………………………….. ………………………….. … 74
3 -6-2. جنبه هاي عملکردي …………………………. ………………………….. ……………………….. ……… 75
3 -6-3. جنبه هاي تکنولوژیکی…………………………. ………………………….. ………………………….. ….. 75
3 -7. باکتري هاي پروبیوتیکی مطرح …………………………. …………………….. ………………………….. .. 76
3 -8. مهمترین جنس هاي پروبیوتیکی …………………………. ………………………….. ……………………….. 76
3 -8-1. جنس لاکتوباسیلوس…………………………. ………………………….. ………………………….. …….. 76
3 -8-2. جنس بیفیدوباکتریوم:…………………………. ………………………….. …………………………… ……. 78
3 -8-3. اکولوژي بیفیدوباکتریوم …………………………. ………………………….. …………………………. …. 80
3 -8-4. بهینۀ شرایط رشد بیفیدوباکتریوم …………………………. …………………………………. ……………… 81
3 -9. سطح تعریف شده، جهت ایفاي نقش هاي درمانی …………………………. ……………………………….. 82

فصل4 طراحی آزمایشها……………………………………………………………………… 83

4 -1. مقدمه …………………………. ………………………………………. ………………………….. …………. 84
4 -2. انواع روش هاي آزمایش …………………………. ………………………….. …………………… …………. 84
4 -2-1. روش کلاسیک انجام واکنش ها ( یک فاکتور در یک زمان)………………………………………………… … 85
4 -2-2. طراحی آماري آزمایش …………………………. ………………………….. ……………………….. …… 85
4 -3. اهداف طراحی آماري آزمایش …………………………. ……………………………………………………. … 86
4 -4. مراحل استفاده از طراحی آزمایش …………………………. ………………………….. ……………………… 87
4 -4-1. طراحی آزمایش …………………………. ………………………….. ……………………. ……………… 87
4 -4-2. انجام آزمایش ها …………………………. ………………………….. ……………………. ……………… 87
4 -4-3. تحلیل نتایج …………………………. ………………………….. …………………….. …………………… 88
4 -4-4. اعتبار بخشی به آزمایش ها …………………………. …………………………. …………………………… 88
4 -5. انواع روش هاي طراحی آزمایش …………………………. ……………………….. …………………………. 89
4 -6. طراحی فاکتوریلی …………………………. ……………………………………………… …………………… 89
4 -6-1. طراحی فاکتوریلی کامل …………………………. ………………………….. ………………………….. … 90
4 -6-2. طراحی فاکتوریلی کسري…………………………. ………………………….. ……………………………… 91
4 -7. انواع تحلیلهاي آماري …………………………. ………………………….. …………………… …………….. 96
4 -8. آنالیز ییتس …………………………. ………………………………………… ……………………………. … 97
4 -9. رگرسیون خطی …………………………. ………………………….. ………………. ………………………. 98
4 -10. انواع نرم افزارهاي موجود براي محاسبات آماري …………………………. …………………………………. 98
4 -11. مقایسه روش کلاسیک و روش طراحی آزمایش …………………………. ……………………………………. 99
4 -11 -1. مزایاي طراحی آزمایش در مقایسه با روش کلاسیک …………………………. …………………………… 99
4 -11 -2. معایب روش کلاسیک …………………………. ………………………….. ………………………………. 100

فصل5خشک کردن پاششی بیفیدوباکتریوم بیفیدیوم……………………………… 102

5 -1. مقدمه …………………………. ………………………….. ………….. ………………………….. ………. 103
5 -2. پیش زمینه …………………………. ………………………….. ……………… …………………………… 104
5 -3. آزمایشات مقدماتی…………………………. ………………………….. ……………………. ………………. 105
5 -4. طراحی آزمایشات …………………………. ………………………….. …………………. ………………….106
5 -5. تهیه سوسپانسیون میکروبی …………………………. ………………………….. ………………………. … 107
5 -6. خشک کردن پاششی:…………………………. ………………………….. ……………………. …………… 108
5 -6-2.a) مسیر هواي خشک کن در خشک کن پاششی 191Buchi B ا……………………………………………. 111
5 -6-3.b )مسیر محلول خوراك و هواي فشرده در خشک کن پاششی 191Buchi B …ا……………………………. 112
5 -7. تعیین میزان رطوبت موجود در پودر خشک شده توسط خشک کن پاششی …………………………………. 112
5 -8. شمارش پروبیوتیک ها بعد از خشک کردن پاششی …………………………. ……………………………….. 113
5 -9. نتایج آزمایشات …………………………. …………………………………………… …………………………… 115

فصل6 نتیجه گیري و پیشنهادات………………………………………………………….. 130

6 -1. نتیجه گیري نهایی …………………………. ………………….. ………………………….. ……………….. 131
6 -2. پیشنهادات …………………………. ……………. ………………………….. ………………………….. .. 132
پیوست ………………………………………………………………………………………………………………….. 134
مراجع فارسی و لاتین ………………………………………………………………………………………………….. 140
فهرست جداول
جدول1-1. معیارهاي دسته بندي خشک کن ها ………………………………………………………………………. 14

جدول1-2. دسته بندي خشک کن ها بر اساس عملیات و روشهاي حرارت دهی ………………………………….16

جدول1-3. دسته بندي خشک کن ها براساس شکل فیزیکی خوراك ……………………………………………… 17

جدول1-4. دسته بندي خشک کن ها براساس تناسب صورتهاي مخصوص ………………………………………. 17

جدول1-5. دسته بندي خشک کن ها براساس مقیاس محصول……………………………………………………. 18

جدول1-6. دسته بندي خشک کن ها براساس روش هیدرودینامیکی ……………………………………………. 19

جدول2-1. موارد استفاده آنزیمها ……………………………………………………………………………………….. 50

جدول3-1. میکروارگانیسم هاي پروبیوتیکی مطرح …………………………………………………………………….. 74

جدول3-2. گونههاي پروبیوتیکی مهم از دو جنس لاکتوباسیلوس و بیفیدوباکتریوم ………………………………. 81

جدول5-1. نتایج آزمایشات مقدماتی ……………………………………………………………………………………. 105

جدول5-2. فاکتورهاي اصلی و سطوح آنها………………………………………………………………………………..106

جدول5-3. طراحی آزمایشات و پاسخهاي بدست آمده ………………………………………………………………… 115

جدول5-4. نتایج آنالیز ANOVA براي مدل توسعه یافته………………………………………………………………… 120

جدول5-5. مقادیر پارامترهاي موثر در شرایط بهینه ………………………………………………………………….. 129

جدول5-6. نتایج تست اطمینان سنجی در مقایسه با مقدار تخمین زده شده…………………………………….. 129

فهرست اشکال

شکل1-1. خشک کردن جابه جایی الف) بدون هواي برگشتی ب) با هواي برگشتی ………………………….. 5

شکل1-2. خشک کردن هدایتی ………………………………………………………………………………………….. 6

شکل1-3. خشک کردن با تشعشع………………………………………………………………………………………. 7

شکل1-4. خشک کردن دي الکتریک …………………………………………………………………………………….. 8

شکل1-5. خشک کردن از طریق انجماد ………………………………………………………………………………… 8

شکل1-6. خشک کردن حلالی ……………………………………………………………………………………………. 9

شکل1-7. خشک کردن با بخار داغ …………………………………………………………………………………….. 10

شکل1-8. سیستم خشک کردن جانشین سازي ……………………………………………………………………. 11

شکل1-9. خشک کردن در بستر سیالی فعال…………………………………………………………………………. 12

شکل2-1. مسیر عبور هوا و محصول از داخل یک خشک کن پاششی …………………………………….و……… 25

شکل2-2. چند نمونه از پاشنده هاي دوار چرخی …………………………………………………………………….. 27

شکل2-3. پاشنده دیسکی نوع تخت …………………………………………………………………………………… 28

شکل2-4. تماس هواي گرم و خوراك به صورت همسو ………………………………………………………………. 30

شکل2-5. توزیع دمایی هوا در خشک کن هاي با جریان همسو……………………………………………………. 31

شکل2-6. خشک کن با جریان غیرهمسو …………………………………………………………………………… 32

شکل2-7. توزیع دمایی هوا در خشک کن با جریان غیرهمسو ……………………………………………………. 33

شکل2-8. خشک کن با جریان مختلط ……………………………………………………………………………….. 34

شکل2-9. توزیع دمایی هوا در خشک کن با جریان مختلط…………………………………………………………. 34

شکل2-10. محفظه خشک کن با دیوارهاي مارپیچ سرد کننده……………………………………………………. 39

شکل2-11. سیستم مدار باز …………………………………………………………………………………………….. 42

شکل2-12. سیستم مدار باز ضد عفونی …………………………………………………………………………………. 43

شکل2-13. سیستم مدار بسته …………………………………………………………………………………………… 43

شکل2-14. تغلیظ کنند 49………………………………………………………………………………………………….. 49

شکل2-15. دیاگرام جریان تولید مخمر ………………………………………………………………………………….. 57

شکل2-16. خشک کن هاي پاششی بستر سیال با جریان مخلوط…………………………………………………….. 59 شکل2-17. دیاگرام خشک کردن پاششی میسلیوم ………………………………………………………………………61

شکل5-1. خشک کن پاششی در مقیاس آزمایشگاهی ………………………………………………………………… 109 شکل5-2. شمایی از خشک کن ……………………………………………………………………………………………. 111 شکل5-3. روش سریال دایلوشن …………………………………………………………………………………………… 115

 

فصل اول
1-1. مقدمه
در بین کلیه واحدهاي صنعتی شاید بتوان گفت که عملیات خشک کردن بیشترین کاربرد را داشته باشد؛ زیرا که در اکثر مراحل تولید لااقل یک مرحله خشک کردن به چشم می خـور د. اگـر بخـواهیمتعریف جامعی از خشک کردن داشته باشیم باید گفت خشک کردن گرفتن رطوبت مواد تا رسیدن به یک محصول جامد است که به طرق مختلفی مانند حرارت دادن و تبخیر کـردن آب درون مـواد، کـارمکانیکی یعنی فشرده کردن مواد و خارج کردن آب درون آن، جذب آب از درون مواد از طریـق مـوادشیمیایی جاذب الرطوبه, انجماد آب درون مواد و تصعید آن می تواند صورت گیرد که مهمتـرین آنهـاتبخیر رطوبت از طریق حرارت دهی می باشد که بیشتر مد نظر است. در این تحقیق نیز خشک کردن از طریق تبخیر صورت می گیرد و گاز داغ مورد استفاده در خشک کن هوا می باشد
1-2. روشهاي خشک کردن
تعداد بسیار متنوع موادي که لازم است خشک شوند از نظر خواص شیمیایی و فیزیکی با هم کامًلاً متفاوتند و همچنین طرق مختلف حرارت دهی براي فرآیند خشک کردن وجـود دارد بنـابراین بسـیارمشکل است که بتوان همه روشهاي ممکن براي خشک کردن را دسته بندي کرد. تعدادي از روشهاي معمول خشک کردن که در صنایع به کار می رود را می توان به صورت زیر دسته بندي کرد:(1)
1-2-1. خشک کردن از طریق جابه جایی
در این روش حرارت محسوس محیط گازي از طریق انتقال حرارت جابه جایی به سـطح مـاده تـر
داده می شود. عامل خشک کننده (هوا) از روي ماده تر یا از درون آن عبور داده می شود تا رطوبت ماده را تبخیر کند (شکل 1-1-الف). براي صرفه جویی در انرژي مقـداري از هـواي خروجـی بـه سیسـتمبرگشت داده می شود (شکل 1-1-ب). معمولامعمولاً از هواي داغ بـه عنـوان عامـل خشـک کـردن اسـتفادهمی شود ولی از مواد دیگري مانند گازهاي خروجی از دستگاهها یا بخار داغ و … نیز می توان به عنـوانخشک کننده استفاده کرد. براي خشک کردن مواد قابل انفجار یا مواد اشباع از حلالهاي آلی، از گاز بی اثري مانند نیتروژن یا مخلوط نیتروژن- بخار آب به عنوان عامل خشک کردن در یک سیسـتم کـاملاکـاملاًبسته استفاده می شود. در چنین سیستمی رطوبت تبخیر شده از طریق میعان از سیستم جدا می شود.

1-2-2. خشک کردن هدایتی
در این روش, حرارت لازم به طریق هدایتی از یک سـطح داغ سـوزي، صـفحه اي اسـتوانه اي یـادیواره خشک کن تأمین می شود (شکل 2-1). در این روش خشک کردن مقدار انتقال حرارت به بدنـهمواد، نه فقط به هدایت حرارتی سطح داغ بلکه همچنین به ضریب حرارت بـین منبـع گـرم کننـده وسطح داغ بستگی دارد.

منبع گرم کننده سطح داغ معموًلاً بخار داغ، مایعات آلی، فلزات گداخته یا ذوب شده یا حاملهـايدیگر انرژي اند که ضریب انتقال حرارت بالایی دارند. از آنجـایی کـه همـه حـرارت لازم بـراي تبخیـررطوبت ماده از میان لایه هاي مواد عبور می کند، راندمان حرارتی این روش خشـک کـردن بیشـتر ازراندمان روش جابه جایی است زیرا در روش جابه جایی بیشتر حرارت عامل خشک کننده از بالاي مواد به بیرون از خشک کن هدایت می شود.
1-2-3. خشک کن تشعشعی
نمایی از این روش خشک کردن در شکل (1-3) نشان داده شده اسـ ت. در ایـن روش انـرژي لازمبراي تبخیر رطوبت ماده از طریق تشعشع الکترومغناطیسی در باند طول مـوج 76/0-400 میکرومتـرتأمین می شود. تشعشع این باند از طول موج را مادون قرمز می نامند.

تشعشع از سطح ماده به درون آن نفوذ کرده و باعث ارتعاش مولکولهاي مـاده و ایجـاد حـرارت دردرون آن می شود. چون عمق نفوذ این اشعه نسبتانسبتاً کم است این روش براي خشک کردن مواد نـازکیمانند فیلمها، پوششها و رنگ روي مواد مفید است. از منابع تولید اشعه مادون قرمز می توان مولـدهاياشعه در درجه حرارتهاي پایین و لامپهاي کوارتز در درجه حرارتهاي بالا را نام برد.
1-2-4. خشک کردن دي الکتریک
در این روش خشک کردن انرژي حرارتی در داخل ماده خشک شونده تولید می شود (داراي هدایت حرارتی پایین است مانند عایقها) که در یک میدان الکترومغناطیسی بـا فرکانسـی بـالا، در محـدودهفرکانس رادیویی یا ریز موج، قرار داده می شود.
به دلیل تغییرات سریع جهت میدان الکترومغناطسی، دوقطبی هاي ماده قطبی یا مایعـات قطبـیتغییر کرده یعنی چرخشی در مولکول ایجاد می شود که این پدیده، به علـت وجـود اصـطکاك باعـثتولید انرژي حرارتی در داخل ماده می شود. اثر حرارتی جـذب انـرژي الکترومغناطیسـی بـا ثابـت ديالکتریک متناسب است. چون ثابت دي الکتریک آب بسیار بزرگتر از ثابت دي الکتریـک بیشـتر مـوادجامد است، حرارت بیشتري در قسمتهاي تر ماده تولید می گردد. بایستی توجه داشت که جـداي ازمکانیزمهاي انتقال رطوبت عمومی در خشک کردن دي الکتریک، انتقال رطوبـت بـه دلیـل تغییـراتفشار داخلی که در نتیجه تبخیر رطوبت در داخل ماده ایجاد می شود صورت می گیرد. در شکل (1-4) نمونهاي از این نوع خشککن را ملاحظه میکنید.

1-2-5. خشک کردن از طریق انجماد
در این روش خشک کردن از تصعید رطوبت منجمد شده داخل ماده در محفظـ هاي بـا فشـار زیـرنقطه سه گانه آب استفاده می شود. حرارت لازم در این روش خشک کردن را معمولامعمولاً توسط تشعشع یا حرارت هدایتی از یک سینی گرم – به طوريکه درجه حرارت ماده به بالاي صفر درجـه سـانتی گـرا د صعود نکند- تأمین می کنند. رطوبت تصعید شده در روي صفحات سـردي – کـه در داخـل محفظـهخشک کن جاسازي شده است – مایع شده و از اطراف ماده خارج می شـو د یـا ایـن بخارهـا را در یـکمیعان کننده مجزا به مایع تبدیل می کنند.

1-2-6. خشک کردن از طریق حلال(خشک کن تبخیري)
در این روش خشک کردن، ماده خشک شونده در تماس با بخار داغ حلالهاي آلی قرار می گیـر د تا خشک شود. لذا به این روش، خشک کردن با بخار داغ حلال گویند.
وقتی حلال داغ با ماده تماس پیدا می کند آب ماده را در خودش جذب می کند. براي زدودن بخـارآب از حلال اشباع شده از رطوبت، آنرا در فشار معینی قرار می دهند تا بخـار آب از آن خـارج گـردد.
این روش در حالتی که ماده خشک شونده آغشته به یک مایع اشتعال پذیر است بسیار مفید می باشد.

1-2-7. خشک کردن با بخار داغ
مسیر جریان در این نوع خشک کردن در شکل (1-7) آورده شده است.
1-2-8. خشک کردن با بخار داغ
در ابتدا خشک کن از هواي داغ پر شده و خشک شدن از طریق جابهجایی معمولی صورت می گیرد.
در طی عمل خشک شدن رطوبت بخار همراه با هواي داغ شروع به چرخش می کند. به سـبب وجـودشیر کنترل فشار در سیستم با بالا رفتن فشار داخل سیستم (در اثر تبخیر آب) مقداري از گاز داخـلسیستم خارج شده و بخار آب کم کم جایگزین هوا در داخل سیسـتم مـی گـرد د. در انتهـاي فرآینـدخشک کردن، بخار آب به همراه مقدار کمی هوا در سیستم جریان خواهد داشت.
1-2-9. خشک کردن از طریق جانشین سازي
روشی براي جدا کردن آب است که در آن از یک سیال سـنگین تـر از آب و غیرقابـل حـل در آنبراي جدا کردن آب از سطح ماده استفاده می شود. فرآیند جداسازي آب از ماده اصولااصولاً به توانایی سیال جابه جا شونده بستگی دارد. این سیال باعث می شود که آب از سطح جسم به صورت یک قطره خارج شود. دو مکانیزم براي خارج شدن آب از ماده وجود دارد:
1. مکانیزم غلتشی: وقتی که عامل فعال سطحی جذب فصل مشترك مایع – جامد می شـو د خاصیت تر شدن سطح ماده از آب کـاهش یافتـه و در نتیجـه سـطح تمـاس خیلـی کـممی شود. این باعث جدا شدن قطره آب از سطح ماده می گردد.
2. کاهش کشش سطحی در سطح مشترك مایع-مایع هنگامی رخ می دهـ د کـه مـاده فعـالسطحی مناسب جذب سطح مشترك مایع- مایع شده و کشش سطحی بین مایع و مـادهجانشینی (حلال) خیلی کم می شود. در نتیجه اثر اصطکاك بین آب و ماده جانشینی کـمشده و آب مانند یک قطره جدا می شود. بدین صورت درصد زیـادي از آب از مـاده خـارجمی شود.
انرژي مصرفی نظري در خشک کردن از طریق ماده جانشینی بسیار پایین اسـت زیـرا ایـن انـرژيفقط صرف شکستن نیروي چسبندگی بین آب و ماده می شود. در عمل مصرف انرژي به دلیل تبخیـرماده جانشینی کمی بیشتر است. از فرئون (فلوئور کربن) معمولامعمولاً بـه عنـوان مـاده جانشـینی اسـتفادهمی شود.

1-2-10. خشک کردن از طریق فشار تراوایی
این نوع خشک کردن به طـور موفقیـت آمیـزي در آب زدایـی از مـواد سـلولزي ماننـد گوشـت وسبزیجات و میوه کاربرد دارد. این روش شامل خارج کردن آب از ماده (بدون ایجاد تغییر فـاز در آ ن) به سمت محلول غلیظی است که از نظر فشار تراوایی فعال است. (برخی از مواد فعال تراوایی عبارتنـداز: محلول رقیق ساکارز60% و محلول آب نمک 25%) نیروي محرکه این فرآیند اختلاف فشار تراوایـیدر دو طرف دیواره اي است که خاصـیت غشـاهاي نیمـه نفوذپـذیر را دارد. بـه دلیـل وجـود خـواصمخصوص این غشاء، مهاجرت آب و مولکولهاي سبک به طرف مایع فعال تراوایـی( بـا فشـار تراوایـیبالاتر) امکانپذیر می شود. مقدار کمی از اجزاي دیگر عصاره هاي موجود در مـواد نیـز از غشـاء عبـورمیکند. بنابراین عصاره کمی غلیظ تر شده و باعث کم شدن فعالیت آب درون ماده می گردد.
1-2-11. خشک کردن در یک بستر سیالی
خشک کردن مواد در یک بستر سیالی شامل قرار دادن ماده خشک شونده در داخل بستر سـیالیاست که در آن عامل سیالی کردن، جریان هوا است. مکانیزم انتقال رطوبت از سـطح مـاده بـه بسـترسیالی فعال، مکانیزم نفوذ است. نیروي محرکه فرآیند اختلاف غلظت بین رطوبت هواي در حال تعادل با سطح ماده و رطوبت توده هواي سیستم می باشد. به کار بردن سیال شناور فعـال بـه عنـوان عامـلخشک کننده فقط به دلیل کاستن از مقاومت خارجی صورت می گیـر د. در ایـن روش خشـک کـردن، محدودیت زمان خشک شدن براي موادي وجود دارد که باریک بوده و داراي آب اولیه زیاد می باشند.

روشهاي خشک کردن و دسته بندي انواع خشک کن ها و بررسی خشک کن پاششی وکاربرد خشک کن پاششی در پروبیوتیک ها

روشهاي خشک کردن و دسته بندي انواع خشک کن ها و بررسی خشک کن پاششی وکاربرد خشک کن پاششی در پروبیوتیک ها

فصل2خشککن پاششی

2 -1. مقدمه
خشک کردن فرآیندي است که بشر از دیرباز بنا به دلایلی چون خشک نگاه داشتن لباس و محـلزندگی، خشک کردن مواد غذایی مثل ماهی، گوشت و…، خشک کردن بعضی گیاهان، حبوبات و میوه جات به منظور مصارف غذایی به آن مبادرت نموده است و آگاه یا ناخودآگاه با فرآیند خشک کردن در ارتباط بوده است و از همان زمان به نقش افزایش سطح تماس (پهن کردن) و گرما (نـور آفتـاب و یـاگرماي خورشید) پی برده و سعی در استفاده بیشتر از این دو پدیده کرده است. امـا تـا آن زمـان بـهحدي نرسیده بود که به فکر پاشش و در نتیجه ایجاد سطح تماس خیلی زیاد و بالطبع زمـان خشـککردن خیلی کوتاه (تا چند ثانیه) افتد.
با پیشرفت علوم مهندسی این صنعت نیز در مسیر تکاملی پیش می رفت تا این که در سال 1872 میلادي آقاي پري (2) سیستم پاشش را براي خشک کردن ارائه کرد؛ و از آن پس عملکرد این روش براي پژوهشگران و صنعتگران معرفی و شناخته شده تا آنجا که از اوایل نیمه دوم قـرن بیسـتم، روش پاشش در خشک کردن انواع بسیاري از مواد به کار برده شده است. از آن سري می توان به تحقیقـاتآقاي پچینی و همکارانش(3) در خشک کردن و تولید P.V.C و کوردهاي سوپر فسفات، اشاره کرد.
آقاي لنهام (4) روش تولید اسید فسفریک با خشک کن پاششی را شرح داده است.
در صنایع سرامیک آقاي استرم (5) بر روي تنظیم دما و شدت جرمی هواي داغ براي رسیدن بـهیک رطوبت مطلوب در تولید پودر مرطوب جهت پرس، تحقیقات وسیعی را انجام داده اند و آقاي آلن (6) نیز در مورد استفاده از روش خشک کن پاششی، نتایج با ارزشی را ارائه کرده اند.
در صنعت شویندهها آقاي دوچوورس1 (7) روش طراحی خشک کن براي تولید پودرهاي شوینده و آقاي میلویدسکی2 (8) نیز تحقیقاتی را در مورد خواص سیالیت مایع صابون و روش پاشـش آن ارائـهکرده اند. در صنعت مواد غذایی نیز تحقیقات بسیاري صورت گرفته است.
آقاي کیوشی کوبوتا3(9) و همکارانش در زمینه ارائه روشهاي مختلـف در بدسـت آوردن معـادلاتحاکم بر شدت کلی خشک شدن مواد غذایی بررسی هاي کـاملی را انجـام داده انـد. بـه علـت رفتـارسیالیت خاصی که مواد غذایی دارند محققین بسیاري را بر آن داشته است تا این رفتار را تا حد امکان بشناسند که در این زمینه ایشان روابطی را نیز ارائه کرده اند. از آن جمله می توان به تحقیقـات آقـاياکریوس4(10) و تیمکو5 (11) در زمینه تشکیل قطره از سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی در میدان نیروي گریز از مرکز اشاره کرد. در مورد رطوبت تعادلی در مواد غذایی و تابعیت آن نسبت به رطوبـت هـوايرطوبت و دماي مواد، آقایان کی6(12) و بوکت7(13) و … روابط دو پارامتري را ارائه کرده اند.
در زمینه مدلسازي ریاضی خشک کن پاششی همسو با جریـان مـوازي هـواي داغ آقایـان یـوا ن8 و همکارانش (14) و ریچاردسون9 و کولسون10, (15) مدل کامل و مبسوطی را بـا ذکـر مثـال، بحـث وبررسی کردهاند.
آقاي گواوین11(16) نیز با استفاده از روابط ارائه شده براي مؤلفه هاي سرعت هوا در الگوي جریان پیچشی، مدلی را براي پیش بینی مسیر حرکت ذرات ارائه کرده است.
در سال 1972 آقاي کیت مسترز12 مجموعه مطالبی تحت عنوان خشکنکن پاششی را جمع آوري نموده است و در سال 1986 کتاب هنـد بـوك خشـککـن پاششـی را کـه حـاوي اطلاعـات لازم درخشک کن پاششی است را منتشر ساخت.
آقاي کودرا1 کتابی را در سال 1986 تحت عنوان خشک کردن، اصول، کاربرد و طراحی که در آن مبانی اصولی در زمینه خشک کردن شرح داده شده است. ازجمله منابعی کـه منتشـر و در دسـترسعلاقمندان قرار گرفته است و می گیرد می توان به مقالات ارائه شده در سمپوزیوم هاي دو سالانه بـینالمللی تحت عنوان خشک کردن توسط آقاي موجومدار2 و همکارانش،Drying Technology توسـطشرکت Marcel Dekker و ژورنال AICHE اشاره کرد.
2 -2. خشک کردن از طریق پاشش
خشک کردن از طریق پاشش یکی از روشهاي خشک کردن مواد می باشد کـه مـواد تـر در حالـتمایع توسط وسیله مخصوصی به ذرات ریز تبدیل شده و به طور همزمان با هواي داغ به داخل محفظه خشک کن وارد می شود. در اکثر خشک کن ها عمل گـرفتن رطوبـت بـا اسـتفاده از دادن حـرارت بـهخوراك و کنترل رطوبت گاز خشک کننده انجام می شود که خشک کن پاششی از این قاعـده مسـتثنینیست. گرما به صورت هواي داغ به کار گرفته می شود و تبخیر از پاشیدن خوراك به داخل هـواي داغمیسر می گردد. رطوبت ذرات و قطرات پاشیده شده در محفظه سریعاسریعاً تبخیر شده و محصـول خشـکشده به یکی از حالات پودري، دانه اي و یا کلوخه اي بدست می آید. شکل یا حالت محصول بسـتگیبه خواص شیمیایی و فیزیکی خوراك و طراحی عملیات خشک کردن دارد.
خشک کردن پاششی روشی است که در خیلی صنایع مشاهده شده و محصول بسیار مناسبی براي فرآیندهاي بعدي یا استفاده مستقیم تولید می کند. تحقیقات و پیشرفتهاي وسیعی که در طـ ی چنـددهه اخیر در این زمینه حاصل شده است این صنعت را بسیار مهم و کارآمد، با محصولات متنوع کرده است. روش خشک کردن پاششی محدودهاي از تولیدات حساس و در شرایطی دقیـق و کنتـرل شـده
(صنایع غذایی و دارویی) با ظرفیت هاي پایین تا تولید مواد شـیمیایی سـنگین (گلهـاي معـدنی) بـاظرفیت بالا را پوشش می دهد.
روزانه محصولات بیشماري در اطراف ما مشاهده می شوند که خشک کن پاششی نقش کلیدي را در تولید آنها داشته است.
2 -3. جریان هوا و خوراك در خشک کن پاششی
در شکل (2-1) مسیر عبور هوا و ماده خشک شونده از داخل خشک کن پاششی نشـان داده شـدهاست. معمولاعمولاً هواي مورد نیاز توسط هواي محیط تأمین می شود، مگر اینکه سیستم با یک گاز خنـککننده مخصوص به صورت سیکل بسته کار کند کـه در ایـن صـورت سیسـتم برگشـتی بکـار گرفتـهمی شود. هوا ابتدا فیلتر شده و سپس گرم می شود. چنانچه گرد و غبار موجود در هواي ورودي هنگـامورود به خشک کن تأثیري در کیفیت محصول نداشته باشد، فیلتر را می توان حذف نمود. بسته به نـوعمحصول می توان از سیستم مستقیم یا غیرمستقیم براي گرم کردن هوا استفاده نمود. هـوا بـه وسـیلهیک هواکش که در اول سیستم قرار گرفته، به داخل گرمکن دمیده می شود.
در بعضی از خشک کن ها به خصوص در خشک کن هاي با ظرفیت کم، یـک هـواکش در خروجـیسیستم قرار می دهند تا هوا به اندازه کافی به داخل گرمکن و مخزن خشک کن جریان یابـ د. خـوراكکه معمولامعمولاً به شکل یک محلول، دوغاب و یا محلول سوسپانسیون است, به داخل اتمایزر پمپ می شود.
خوراك توسط اتمایزر به داخل خشک کن اسپري شده که در اثر افزایش سطح تماس مـاده بـا حامـلانرژي، سریعاسریعاً خشک می شوند. محصول خشک شده یا کاملاکاملاً توسط هوا به داخل یک سیسـتم بازیـابیرانده شده و در آنجا جمع آوري شده و یا ذرات ریز محصول ابتدا در انتهاي مخزن جمع آوري شده و بقیه ذرات ریز همراه هوا به قسمت بازیابی فرستاده می شود. ذرات ریز محصول در قسمت بازیابی، قبل از اینکه توسط هوا از سیستم خارج شوند، از انتهاي سیکلون جمع آوري می گردند.
فیلتر یک قسمت اساسی در سیستم تغذیه خوراك است زیرا از گرفتگی اتمایزر جلوگیري می کنـ د و در نتیجه کار سیستم خشک کن کمتر مختل می شود. سیستم خوراك طوري طراحی مـ یشـو د کـهتمیز کردن آن به سادگی امکانپذیر باشد. در بعضی مواقع خوراك را قبل از ورود به اتمایزر به منظور کاهش ویسکوزیته گرم می کنند و بدین وسیله باعث بهبود عملکرد اتمایزر می گردند.


مقطع : کارشناسی ارشد

قیمت 25 هزار تومان

خرید فایل pdf به همراه فایلword

قیمت:35هزار تومان