مقدمه
پروبیوتیکها، باکتریهای زنده ای هستند که به عنوان مکملهای غذایی-دارویی به کار می روند و با تنظیم تعادل میکروبی روده، اثرات مفیدی بر سلامت میزبان خود میگذارند؛ به همین دلیل تولید و مصرف آنها در طی دو دهه اخیر افزایش زیادی یافته است.
گونه پروبیوتیکی مورد بررسی در این تحقیق 1644B.bifidum PTCC مـ یباشـ د.معمـو لا تولیـدغذاهای پروبیوتیکی محتویB.bifidum در سطحCFU 107–106 به ازای هر گرم یا هـر میلـی لیتـرتوصیه می شود. اخیرا تکنولوژی خشک کردن پاششی به منظور تولید پودر پروبیوتیک پیشنهاد شـدهاست. این روش به علت مزایای زیادی که نسبت به روش خشک کردن انجمـادی دار د، مـی توان ـد بـهعنوان جایگزین مناسبی برای آن به کار رود. از طرفی بکارگیری دماهای مورد نیاز برای تولید پـودریبا محتوای رطوبت حدود 4% که پایداری و ماندگاری آنرا تضمین می کند، منجر به کاهش درصد زنده ماندن پروبیوتیک می شود. به نظر می رسد حساسیت ذاتی این گونه نسبت به اسـترس هـای ناشـی ازخشک کردن پاششی امری 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 سازی شـرایط خشـک کـردنپاششی گونه B.bifidum بسیار ناچیز است. در این تحقیق سعی شده است تا با وجود محدودیت های پیش رو، بهینه سازی سه فاکتور از مهم تـری ن فاکتورهـای مـوثر بـر خشـک کـردن پاششـی گونـهB.bifidum،با هدف تولید پودری با کیفیت بالا، حداکثر سولهای 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.

روشهای خشک کردن و دسته بندی انواع خشک کن ها و بررسی خشک کن  پاششی وکاربرد خشک کن پاششی در پروبیوتیک ها

روشهای خشک کردن و دسته بندی انواع خشک کن ها و بررسی خشک کن پاششی وکاربرد خشک کن پاششی در پروبیوتیک ها

فهرست مطالب

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

فصل1 روش های خشک کردن و دسته بندی انواع خشککنها……………………….. 3

1 -1. مقدمه …………………………. …………………………………….. ………………………….. ……………. 4
1 -2. روشهای 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 دی الکتریک…………………………. ……………………………… …………………………… 7
1 -2-5. خشک کردن از طریق انجماد…………………………. ………………………………. ………………………. 8
1 -2-6. خشک کردن از طریق حلال( خشککن تبخیری) …………………………….. …………………………….. 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 سازی…………………………. …………………………………….. ………. 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 خوراک در خشک کن پاششی …………………………. ………………………………. ………… 24
2 -4. مراحل خشک کردن در خشک کن پاششی …………………………. ……………………………….. ………… 26
2 -4-1. پاشش خوراک …………………………. ………………………….. …………………….. ………………….. . 26
2 -4-2. تماس هوای گرم با خوراک پاشیده شده …………………………. ………………………………………. …… 29
2 -4-3. تبخیر رطوبت از سطح قطرات در اثر تماس با هوای گرم ……………………………………………. ……… 35
2 -4-4. جمع آوری محصول …………………………. ………………………….. ………………………….. ……….. 36
2 -5. مزایای خشککن پاششی…………………………. ………………………. ………………………….. ……….. 36
2 -6. معایب خشککن پاششی …………………………. ………………………….. …………………….. ……….. 37
2 -7. کاربردهای 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 فرآوری 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. اکولوژی سیستم گوارش انسان …………………………. ……………………………….. …………………..66
3 -4. مکانیزم های فعالیت پروبیوتیک ها …………………………. ……………………….. ……………………….. . 69
3 -4-1. تولید موادضد میکروبی( پیشگیری کننده) …………………………. ……………………………………….. .. 69
3 -4-2. رقابت بر سر اشغال گیرنده های 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 میکروارگانیسمهای 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 دودی …………………………. ………………………….. ………………………….. …. 73
3 -5. میکروارگانیسمهای پروبیوتیکی …………………………. ………………………. ………………………….. 74
3 -6. معیارهای انتخاب باکتری های پروبیوتیک……………………………و.. ………………………….. ………….. 74
3 -6-1. جنبه های ایمنی غذایی …………………………. ………………………….. ………………………….. … 74
3 -6-2. جنبه های عملکردی …………………………. ………………………….. ……………………….. ……… 75
3 -6-3. جنبه های تکنولوژیکی…………………………. ………………………….. ………………………….. ….. 75
3 -7. باکتری های پروبیوتیکی مطرح …………………………. …………………….. ………………………….. .. 76
3 -8. مهمترین جنس های پروبیوتیکی …………………………. ………………………….. ……………………….. 76
3 -8-1. جنس لاکتوباسیلوس…………………………. ………………………….. ………………………….. …….. 76
3 -8-2. جنس بیفیدوباکتریوم:…………………………. ………………………….. …………………………… ……. 78
3 -8-3. اکولوژی بیفیدوباکتریوم …………………………. ………………………….. …………………………. …. 80
3 -8-4. بهینۀ شرایط رشد بیفیدوباکتریوم …………………………. …………………………………. ……………… 81
3 -9. سطح تعریف شده، جهت ایفای نقش های درمانی …………………………. ……………………………….. 82

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

4 -1. مقدمه …………………………. ………………………………………. ………………………….. …………. 84
4 -2. انواع روش های آزمایش …………………………. ………………………….. …………………… …………. 84
4 -2-1. روش کلاسیک انجام واکنش ها ( یک فاکتور در یک زمان)………………………………………………… … 85
4 -2-2. طراحی آماری آزمایش …………………………. ………………………….. ……………………….. …… 85
4 -3. اهداف طراحی آماری 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 های طراحی آزمایش …………………………. ……………………….. …………………………. 89
4 -6. طراحی فاکتوریلی …………………………. ……………………………………………… …………………… 89
4 -6-1. طراحی فاکتوریلی کامل …………………………. ………………………….. ………………………….. … 90
4 -6-2. طراحی فاکتوریلی کسری…………………………. ………………………….. ……………………………… 91
4 -7. انواع تحلیلهای آماری …………………………. ………………………….. …………………… …………….. 96
4 -8. آنالیز ییتس …………………………. ………………………………………… ……………………………. … 97
4 -9. رگرسیون خطی …………………………. ………………………….. ………………. ………………………. 98
4 -10. انواع نرم افزارهای موجود برای محاسبات آماری …………………………. …………………………………. 98
4 -11. مقایسه روش کلاسیک و روش طراحی آزمایش …………………………. ……………………………………. 99
4 -11 -1. مزایای 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 هوای خشک کن در خشک کن پاششی 191Buchi B ا……………………………………………. 111
5 -6-3.b )مسیر محلول خوراک و هوای 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 گیری و پیشنهادات………………………………………………………….. 130

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

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

جدول1-3. دسته بندی خشک کن ها براساس شکل فیزیکی خوراک ……………………………………………… 17

جدول1-4. دسته بندی خشک کن ها براساس تناسب صورتهای مخصوص ………………………………………. 17

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

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

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

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

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

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

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

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

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

جدول5-5. مقادیر پارامترهای 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 هوای برگشتی ب) با هوای برگشتی ………………………….. 5

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

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

شکل1-4. خشک کردن دی 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 سازی ……………………………………………………………………. 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 های دوار چرخی …………………………………………………………………….. 27

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

شکل2-4. تماس هوای گرم و خوراک به صورت همسو ………………………………………………………………. 30

شکل2-5. توزیع دمایی هوا در خشک کن های 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 دیوارهای 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 های 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 واحدهای 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. روشهای خشک کردن
تعداد بسیار متنوع موادی که لازم است خشک شوند از نظر خواص شیمیایی و فیزیکی با هم کامًلاً متفاوتند و همچنین طرق مختلف حرارت دهی برای فرآیند خشک کردن وجـود دارد بنـابراین بسـیارمشکل است که بتوان همه روشهای ممکن برای خشک کردن را دسته بندی کرد. تعدادی از روشهای معمول خشک کردن که در صنایع به کار می رود را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:(1)
1-2-1. خشک کردن از طریق جابه جایی
در این روش حرارت محسوس محیط گازی از طریق انتقال حرارت جابه جایی به سـطح مـاده تـر
داده می شود. عامل خشک کننده (هوا) از روی ماده تر یا از درون آن عبور داده می شود تا رطوبت ماده را تبخیر کند (شکل 1-1-الف). برای صرفه جویی در انرژی مقـداری از هـوای خروجـی بـه سیسـتمبرگشت داده می شود (شکل 1-1-ب). معمولامعمولاً از هوای داغ بـه عنـوان عامـل خشـک کـردن اسـتفادهمی شود ولی از مواد دیگری مانند گازهای خروجی از دستگاهها یا بخار داغ و … نیز می توان به عنـوانخشک کننده استفاده کرد. برای خشک کردن مواد قابل انفجار یا مواد اشباع از حلالهای آلی، از گاز بی اثری 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 سـوزی، صـفحه ای اسـتوانه ای 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 حاملهـایدیگر انرژی اند که ضریب انتقال حرارت بالایی دارند. از آنجـایی کـه همـه حـرارت لازم بـرای تبخیـررطوبت ماده از میان لایه های 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 بالای 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 انـرژی لازمبرای 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 مولکولهای مـاده و ایجـاد حـرارت دردرون آن می شود. چون عمق نفوذ این اشعه نسبتانسبتاً کم است این روش برای خشک کردن مواد نـازکیمانند فیلمها، پوششها و رنگ روی مواد مفید است. از منابع تولید اشعه مادون قرمز می توان مولـدهایاشعه در درجه حرارتهای پایین و لامپهای کوارتز در درجه حرارتهای بالا را نام برد.
1-2-4. خشک کردن دی الکتریک
در این روش خشک کردن انرژی حرارتی در داخل ماده خشک شونده تولید می شود (دارای 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 های ماده قطبی یا مایعـات قطبـیتغییر کرده یعنی چرخشی در مولکول ایجاد می شود که این پدیده، به علـت وجـود اصـطکاک باعـثتولید انرژی حرارتی در داخل ماده می شود. اثر حرارتی جـذب انـرژی الکترومغناطیسـی بـا ثابـت دیالکتریک متناسب است. چون ثابت دی الکتریک آب بسیار بزرگتر از ثابت دی الکتریـک بیشـتر مـوادجامد است، حرارت بیشتری در قسمتهای تر ماده تولید می گردد. بایستی توجه داشت که جـدای ازمکانیزمهای انتقال رطوبت عمومی در خشک کردن دی 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) نمونهای 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 های 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 طوریکه درجه حرارت ماده به بالای صفر درجـه سـانتی گـرا د صعود نکند- تأمین می کنند. رطوبت تصعید شده در روی صفحات سـردی – کـه در داخـل محفظـهخشک کن جاسازی 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 تبخیری)
در این روش خشک کردن، ماده خشک شونده در تماس با بخار داغ حلالهای 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. برای 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 هوای داغ پر شده و خشک شدن از طریق جابهجایی معمولی صورت می گیرد.
در طی عمل خشک شدن رطوبت بخار همراه با هوای داغ شروع به چرخش می کند. به سـبب وجـودشیر کنترل فشار در سیستم با بالا رفتن فشار داخل سیستم (در اثر تبخیر آب) مقداری از گاز داخـلسیستم خارج شده و بخار آب کم کم جایگزین هوا در داخل سیسـتم مـی گـرد د. در انتهـای فرآینـدخشک کردن، بخار آب به همراه مقدار کمی هوا در سیستم جریان خواهد داشت.
1-2-9. خشک کردن از طریق جانشین سازی
روشی برای جدا کردن آب است که در آن از یک سیال سـنگین تـر از آب و غیرقابـل حـل در آنبرای جدا کردن آب از سطح ماده استفاده می شود. فرآیند جداسازی 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 برای خارج شدن آب از ماده وجود دارد:
1. مکانیزم غلتشی: وقتی که عامل فعال سطحی جذب فصل مشترک 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 مشترک مایع-مایع هنگامی رخ می دهـ د کـه مـاده فعـالسطحی مناسب جذب سطح مشترک مایع- مایع شده و کشش سطحی بین مایع و مـادهجانشینی (حلال) خیلی کم می شود. در نتیجه اثر اصطکاک بین آب و ماده جانشینی کـمشده و آب مانند یک قطره جدا می شود. بدین صورت درصد زیـادی از آب از مـاده خـارجمی شود.
انرژی مصرفی نظری در خشک کردن از طریق ماده جانشینی بسیار پایین اسـت زیـرا ایـن انـرژیفقط صرف شکستن نیروی چسبندگی بین آب و ماده می شود. در عمل مصرف انرژی 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 آمیـزی در آب زدایـی از مـواد سـلولزی 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%) نیروی محرکه این فرآیند اختلاف فشار تراوایـیدر دو طرف دیواره ای است که خاصـیت غشـاهای نیمـه نفوذپـذیر را دارد. بـه دلیـل وجـود خـواصمخصوص این غشاء، مهاجرت آب و مولکولهای سبک به طرف مایع فعال تراوایـی( بـا فشـار تراوایـیبالاتر) امکانپذیر می شود. مقدار کمی از اجزای دیگر عصاره های 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. نیروی محرکه فرآیند اختلاف غلظت بین رطوبت هوای در حال تعادل با سطح ماده و رطوبت توده هوای 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 برای موادی وجود دارد که باریک بوده و دارای آب اولیه زیاد می باشند.

روشهای خشک کردن و دسته بندی انواع خشک کن ها و بررسی خشک کن پاششی وکاربرد خشک کن پاششی در پروبیوتیک ها

روشهای خشک کردن و دسته بندی انواع خشک کن ها و بررسی خشک کن پاششی وکاربرد خشک کن پاششی در پروبیوتیک ها

فصل2خشککن پاششی

2 -1. مقدمه
خشک کردن فرآیندی 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 یـاگرمای خورشید) پی برده و سعی در استفاده بیشتر از این دو پدیده کرده است. امـا تـا آن زمـان بـهحدی 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 میلادی آقای پری (2) سیستم پاشش را برای خشک کردن ارائه کرد؛ و از آن پس عملکرد این روش برای پژوهشگران و صنعتگران معرفی و شناخته شده تا آنجا که از اوایل نیمه دوم قـرن بیسـتم، روش پاشش در خشک کردن انواع بسیاری از مواد به کار برده شده است. از آن سری می توان به تحقیقـاتآقای پچینی و همکارانش(3) در خشک کردن و تولید P.V.C و کوردهای سوپر فسفات، اشاره کرد.
آقای لنهام (4) روش تولید اسید فسفریک با خشک کن پاششی را شرح داده است.
در صنایع سرامیک آقای استرم (5) بر روی تنظیم دما و شدت جرمی هوای داغ برای رسیدن بـهیک رطوبت مطلوب در تولید پودر مرطوب جهت پرس، تحقیقات وسیعی را انجام داده اند و آقای آلن (6) نیز در مورد استفاده از روش خشک کن پاششی، نتایج با ارزشی را ارائه کرده اند.
در صنعت شویندهها آقای دوچوورس1 (7) روش طراحی خشک کن برای تولید پودرهای شوینده و آقای میلویدسکی2 (8) نیز تحقیقاتی را در مورد خواص سیالیت مایع صابون و روش پاشـش آن ارائـهکرده اند. در صنعت مواد غذایی نیز تحقیقات بسیاری صورت گرفته است.
آقای کیوشی کوبوتا3(9) و همکارانش در زمینه ارائه روشهای مختلـف در بدسـت آوردن معـادلاتحاکم بر شدت کلی خشک شدن مواد غذایی بررسی های کـاملی را انجـام داده انـد. بـه علـت رفتـارسیالیت خاصی که مواد غذایی دارند محققین بسیاری 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 آقـایاکریوس4(10) و تیمکو5 (11) در زمینه تشکیل قطره از سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی در میدان نیروی گریز از مرکز اشاره کرد. در مورد رطوبت تعادلی در مواد غذایی و تابعیت آن نسبت به رطوبـت هـوایرطوبت و دمای مواد، آقایان کی6(12) و بوکت7(13) و … روابط دو پارامتری را ارائه کرده اند.
در زمینه مدلسازی ریاضی خشک کن پاششی همسو با جریـان مـوازی هـوای داغ آقایـان یـوا ن8 و همکارانش (14) و ریچاردسون9 و کولسون10, (15) مدل کامل و مبسوطی را بـا ذکـر مثـال، بحـث وبررسی کردهاند.
آقای گواوین11(16) نیز با استفاده از روابط ارائه شده برای مؤلفه های سرعت هوا در الگوی جریان پیچشی، مدلی را برای پیش بینی مسیر حرکت ذرات ارائه کرده است.
در سال 1972 آقای کیت مسترز12 مجموعه مطالبی تحت عنوان خشکنکن پاششی را جمع آوری نموده است و در سال 1986 کتاب هنـد بـوک خشـککـن پاششـی را کـه حـاوی اطلاعـات لازم درخشک کن پاششی است را منتشر ساخت.
آقای 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 های دو سالانه بـینالمللی تحت عنوان خشک کردن توسط آقای 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 روشهای خشک کردن مواد می باشد کـه مـواد تـر در حالـتمایع توسط وسیله مخصوصی به ذرات ریز تبدیل شده و به طور همزمان با هوای داغ به داخل محفظه خشک کن وارد می شود. در اکثر خشک کن ها عمل گـرفتن رطوبـت بـا اسـتفاده از دادن حـرارت بـهخوراک و کنترل رطوبت گاز خشک کننده انجام می شود که خشک کن پاششی از این قاعـده مسـتثنینیست. گرما به صورت هوای داغ به کار گرفته می شود و تبخیر از پاشیدن خوراک به داخل هـوای داغمیسر می گردد. رطوبت ذرات و قطرات پاشیده شده در محفظه سریعاسریعاً تبخیر شده و محصـول خشـکشده به یکی از حالات پودری، دانه ای و یا کلوخه ای بدست می آید. شکل یا حالت محصول بسـتگیبه خواص شیمیایی و فیزیکی خوراک و طراحی عملیات خشک کردن دارد.
خشک کردن پاششی روشی است که در خیلی صنایع مشاهده شده و محصول بسیار مناسبی برای فرآیندهای بعدی یا استفاده مستقیم تولید می کند. تحقیقات و پیشرفتهای 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 محدودهای از تولیدات حساس و در شرایطی دقیـق و کنتـرل شـده
(صنایع غذایی و دارویی) با ظرفیت های پایین تا تولید مواد شـیمیایی سـنگین (گلهـای معـدنی) بـاظرفیت بالا را پوشش می دهد.
روزانه محصولات بیشماری در اطراف ما مشاهده می شوند که خشک کن پاششی نقش کلیدی را در تولید آنها داشته است.
2 -3. جریان هوا و خوراک در خشک کن پاششی
در شکل (2-1) مسیر عبور هوا و ماده خشک شونده از داخل خشک کن پاششی نشـان داده شـدهاست. معمولاعمولاً هوای مورد نیاز توسط هوای 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 هوای ورودی هنگـامورود به خشک کن تأثیری در کیفیت محصول نداشته باشد، فیلتر را می توان حذف نمود. بسته به نـوعمحصول می توان از سیستم مستقیم یا غیرمستقیم برای 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 های 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. خـوراککه معمولامعمولاً به شکل یک محلول، دوغاب و یا محلول سوسپانسیون است, به داخل اتمایزر پمپ می شود.
خوراک توسط اتمایزر به داخل خشک کن اسپری شده که در اثر افزایش سطح تماس مـاده بـا حامـلانرژی، سریعاسریعاً خشک می شوند. محصول خشک شده یا کاملاکاملاً توسط هوا به داخل یک سیسـتم بازیـابیرانده شده و در آنجا جمع آوری شده و یا ذرات ریز محصول ابتدا در انتهای مخزن جمع آوری 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 انتهای سیکلون جمع آوری می گردند.
فیلتر یک قسمت اساسی در سیستم تغذیه خوراک است زیرا از گرفتگی اتمایزر جلوگیری می کنـ د و در نتیجه کار سیستم خشک کن کمتر مختل می شود. سیستم خوراک طوری طراحی مـ یشـو د کـهتمیز کردن آن به سادگی امکانپذیر باشد. در بعضی مواقع خوراک 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

250,000RIAL – اضافه‌کردن به سبدخرید

خرید فایل pdf به همراه فایلword

قیمت:35هزار تومان

350,000RIAL – اضافه‌کردن به سبدخرید