Ultraschallgestützte Viskositätsreduzierung von Proteinsuspensionen vor der Sprühtrocknung
- Ultraschall ist die Lösung, um die Effizienz bei der Sprühtrocknung von Molkesuspensionen, beispielsweise WPC, zu steigern und die Kosten zu senken.
- Ultraschallinduzierte Scherkräfte senken die Viskosität der Molkelösung und ermöglichen dadurch eine höhere Proteinkonzentration.
- Hielscher Ultrasonics bietet verschiedene Möglichkeiten, Hochleistungsultraschall zur Viskositätsreduzierung von Proteinlösungen einzusetzen.
Viskositätsreduzierung durch Ultraschall
Starke Ultraschallkräfte erzeugen Kavitation, hohe Scherkräfte und Schwingungen in Flüssigkeiten. Hielscher Ultrasonics nutzt diese intensiven Ultraschallkräfte, um die Strömungseigenschaften strukturviskoser Suspensionen wie Proteinkonzentrate, WPC oder Polymersuspensionen zu verändern. Viele Suspensionen werden sprühgetrocknet, um das fertige Pulverprodukt zu erhalten. Die Sprühtrocknung ist ein energieintensiver Prozess, der häufig auch einen Engpass in der Produktionslinie darstellt. Die Viskositätsreduzierung durch Ultraschall ermöglicht eine höhere Partikelbeladung der Lösung, wodurch sich das zu verdampfende Flüssigkeitsvolumen verringert. Dies geht mit erheblichen Energieeinsparungen einher. Gleichzeitig steigt die Kapazität des Sprühtrockners, da mehr Produkt, bezogen auf das Trockengewicht, verarbeitet werden kann. Die Inline-Ultraschallbehandlung des Zulaufstroms zum Sprühtrockner ermöglicht es, Material mit höherer Konzentration und einem höheren Trockenmasseanteil in den Trockner einzuspeisen.
Die Wirkungen der Ultraschallbehandlung:
- Homogenisierung und Partikelgrößenreduzierung
- Entfernung eingeschlossener Luft- und Sauerstoffblasen
- Auflockerung verdichteter Proteinschichten
- Vorübergehende Viskositätsreduzierung
- Vorübergehende Veränderung der Ausrichtung der Proteinmoleküle
Warum Ultraschall vor der Sprühtrocknung?
Die Viskositätsreduzierung durch Ultraschall führt zu geringerem Energieverbrauch und höherem Durchsatz.
Weitere Vorteile sind:
- Steigerung der Produktionsmenge um 10% oder mehr
- Senkung der gesamten Fixkosten und variablen Kosten
- geringerer Kühlbedarf
- geringe Investitionskosten und höhere Gewinne
- Amortisation in weniger als einem Jahr
Ultraschallanlagen
Hielscher Ultrasonics verfügt über fundierte Kenntnisse bei der Konfiguration und Installation des passenden Ultraschallsystems, um die Effizienz und Produktionsmenge Ihres Sprühtrockners zu optimieren. Abgestimmt auf die Produktionslinie bietet Hielscher verschiedene Möglichkeiten, Hochleistungsultraschall zur Viskositätsreduzierung von Proteinlösungen einzusetzen. Alle unsere industriellen Ultraschallsysteme sind für den Hochleistungsbetrieb unter anspruchsvollen Bedingungen ausgelegt und können 24/7 betrieben werden. Dank ihres geringen Platzbedarfs lassen sie sich problemlos in bestehende Produktionslinien nachrüsten. Geringer Wartungsaufwand und benutzerfreundliche Bedienung sind weitere Vorteile.
Kontaktieren Sie uns noch heute, um mehr darüber zu erfahren, wie eine Ultraschallbehandlung Ihren Sprühtrocknungsprozess verbessert!
Literatur/Quellen
- M. Ashokkumar, J. Lee, B. Zisu, R. Bhaskarcharya, M. Palmer und S. Kentish (2009): Hot topic: Sonication increases the heat stability of whey proteins. J. Dairy Sci. 92:5353–5356.
- Mladen Brncic (2014): Impact of Ultrasound on Process Efficiency in Food Industry. Vorgestellt auf „TRENDS IN FOOD INDUSTRY“ – Koprivnica, Kroatien, 5. September 2014.
Weitere Informationen zur Sprühtrocknung
Die Sprühtrocknung ist ein Produktionsverfahren, bei dem eine flüssige Lösung oder Suspension durch schnelle Trocknung mit einem heißen Gas in ein trockenes Pulver umgewandelt wird. Besonders im Lebensmittel- und Pharmabereich wird die Sprühtrocknung häufig zur Verarbeitung temperaturempfindlicher Materialien eingesetzt.
Die Sprühtrocknung ist ein häufig eingesetztes Verfahren in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie zur Verkapselung von Wirkstoffen (Mikroverkapselung).
Der Sprühtrocknungsprozess besteht aus den folgenden Schritten:
- Zulaufstrom: Das zugeführte Material wird zu einer homogenen, pumpfähigen und verunreinigungsfreien Lösung, Suspension oder Aufschlämmung aufbereitet. Häufig wird das Ausgangsmaterial konzentriert, bevor es dem Sprühtrockner zugeführt wird.
- Zerstäubung: Bei der Zerstäubung wird die Suspension in kleine Tröpfchen umgewandelt. Dies ist der entscheidende Prozessschritt, da der Zerstäubungsgrad die Trocknungsgeschwindigkeit und damit die Größe des Trockners bestimmt. Die gängigsten Zerstäubungsverfahren sind die Druckdüsenzerstäubung, die Zweistoffdüsenzerstäubung und die Zentrifugalzerstäubung. Während der Zerstäubung verdampfen innerhalb weniger Sekunden 95% oder mehr des in den Tröpfchen enthaltenen Wassers.
- Trocknung: In einem heißen Luft- oder Gasstrom verdampft die Feuchtigkeit rasch von der Oberfläche des Partikels.
- Abscheidung: Die Pulverpartikel werden mithilfe von Zyklonen, Schlauchfiltern oder elektrostatischer Abscheidung von der feuchten Luft beziehungsweise dem feuchten Gas getrennt.
Sprühgetrocknete Produkte
Lebensmittel: Milchpulver, Kaffee, Tee, Eier, Getreide, Gewürze, Aromen, Stärke und Stärkederivate, Vitamine, Enzyme, Stevia, Nutrazeutika, Farbstoffe, Pflanzenextrakte usw.
Pharmazeutische Produkte: Antibiotika, medizinische Inhaltsstoffe, Zusatzstoffe
Industrieprodukte: Katalysatoren, chemische Produkte, Farbpigmente, keramische Materialien, Polymere, Mikroalgen usw.