低密度材料的制造制造技术

本发明专利技术公开了一种使气体夹带在液流雾化细滴中的多流体喷嘴，该喷嘴允许生产具有满足要求的颗粒尺寸分布和流动性的低密度材料。本发明专利技术特别适用了低密度非奶制品乳脂。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有工业应用所要求物理属性的低密度材料的制造。本专利技术进一步涉及高流动性、低密度材料的制造方法，如非奶制品乳脂的制造方法，该方法采用一种新设计的多流体喷嘴。该多流体喷嘴用来在高控制条件下将气体夹带在细的雾化滴中。众所周知，喷雾干燥的低密度咖啡粉可以在喷雾干燥前将气体散布在液状的咖啡萃取物中，形成泡沫(夹带有气体的液状咖啡萃取物)。美国专利说明书US-2，788，276中公开了一种方法将气体在加压条件下引入到咖啡萃取物中，形成泡沫，用增压泵提高压力，并且将此泡沫送至高压往复泵内，泡沫在那里被缩到更高的压力，以便喷雾干燥。美国专利说明书US-3，749，378公开了一种混合装置，该混合装置包括一个通往混合区的气体入口和一个通往混合区的液体入口。该混合区与包含多块隔板的第二区相连，粗泡沫通过这些隔板成为细泡沫而排出。同样，专利技术人为Kates的美国专利说明书US-4，129，624和专利技术人为Janovtchik的美国专利说明书US-4，160，002公开了一种流体混合装置或流体喷射装置。但是，这些参考文献和现有技术从整体上看未能提供一种用可接受的过程控制来制造低密度材料的系统，以制得具有相适应的可控的密度、颗粒尺寸分布和可流动性的低密度材料。此外，现有技术的系统要求在下游处理泡沫材料，例如泵吸，这从工业应用来看，本身是低效率的，且易出故障。一些参考文献指出，在制备事先加入咖啡冲淡剂的咖啡组合物时可以采用非奶制品乳脂。非奶制品乳脂通常包含油脂、蛋白质和碳水化合物。这些成分通常配制成乳状液，接着将此乳状液干燥，最好是喷雾干燥，并制成粉末块销售或进一步与其它成分混合而制得最终产品。专利技术人为Einstman等人的美国专利说明书US-3，706，572和专利技术人为Mancuso等人的美国专利说明书US-3，653，911就是两篇这类内容的对比文献。Einstman等人的参考文献指出将喷雾干燥的咖啡颗粒与喷雾干燥的非奶制品咖啡冲淡剂颗粒均匀混合，再将此混合物磨碎到90到150微米的颗粒尺寸范围，然后聚结成块。Mancuso等人指出将非奶制品咖啡冲淡剂和咖啡滤液混合，然后喷雾干燥。Mancuso等人的改进之处是用一部分通常存在于咖啡冲淡剂中的缓冲剂来代替，加入到咖啡滤液中去。在美国专利说明书US-4，046，926中，专利技术人Gardiner给出一种制备非奶制品乳脂的工艺过程，这种非奶制品乳脂具有改进的抗“絮析”的能力，此处“絮析”是指在不适宜的酸-盐环境下蛋白质浆液中出现了沉淀。Gardiner采用一种碳酸钠和磷酸氢二钾的混合物来达到所要求的结果。非奶制品乳脂这类材料的物理属性对于将其和其它成分混合制成最终的干混合产品的应用来说是很重要的。在这方面特别重要的一些属性是颗粒尺寸分布、密度和流动性。对制备能在船运和储放期间保持均匀性的干混合产品来说，颗粒尺寸分布是重要的。对于将合适的材料配方输送到给定的配制区来说密度是个关键。为保证加工过程中能流畅地处理材料，流动性是有实质意义的属性。喷雾干燥材料的物理属性通常由干燥这一步骤所处的条件来控制。需要制备密度比现有技术低、而同时具有良好流动性和保证干燥混合产品均匀性的颗粒尺寸分布的材料。对于要求用不含热量的糖精，如阿斯巴特来代替糖的产品配方来说，更需要这样，用阿斯巴特代替糖是因为仅需要少得多的阿斯巴特就能达到同样的甜味。这样，本专利技术的一个目的是制造具有低密度的喷雾干燥材料，而且有良好的流动性、满意的颗粒尺寸分布以及满意的器官感觉。本专利技术的另一个目的是提供一种有效的和可控制的制造低密度材料的方法。这些专利技术目的和其它目的通过下面对本专利技术的进一步描述将变得更为清楚。已经发现，本专利技术的目的可以由一种新的喷雾干燥方法来达到，采用了一种特殊设计的喷雾干燥喷嘴，该喷嘴能够在使液流导至喷雾干燥室之前将气体引入到液流中。该喷嘴设计成可喷射多流体，其作用是将液流雾化成细液滴，然后在液滴喷射到干燥室之前将气体引入到雾化滴中。因此，制得了具有满意的颗粒尺寸分布和极好流动性的低密度材料。可以控制干燥条件来制得具有良好器官感觉的干材料。按本专利技术制得的材料适于作多方面的应用，尤其适用于用不含热量的糖精(如阿斯巴特)代替糖的产品配方所作的干混合。下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述，从而本领域技术人员对于按本专利技术来雾化材料和将气体引入到材料中去的上述特性以及其它的特性和优点有更清楚的理解。附图说明图1给出按本专利技术教导所构成的双流体喷射的正视剖面图。本专利技术的多流体喷嘴提供了一种将液流雾化成细滴的手段，一种引入气流、使气体夹带到雾化滴中的手段，以及一种将雾化的、夹带气体的液滴喷射到一个空腔(典型情况是干燥室)中的手段。多流体喷嘴允许将气体控制在紧靠雾化滴喷入到干燥室之前的位置引入，于是不再需要用泵来抽吸夹带气体的液流。因为多流体喷嘴能如此好地控制夹带气体的比率和程度，则可制得具有合乎要求的密度、流动性和颗粒尺寸分布的最终产品。本专利技术的多流体喷嘴适用于任何液流。液流中的颗粒浓度影响雾化液滴中夹带气体的程度和干燥器处的蒸发量。本领域普通技术人员很清楚比较稀的液流在干燥器中有一个更大的蒸发量，并且与较浓的液流相比，每磅颗粒夹带有更多的气体。因此，液流的浓度将影响干燥室内所选择的运行参数，因而将影响最终产品的香味和其它器官感觉特性。这样，进入多流体喷嘴的液流浓度将根据本领域熟练技术人员所知的许多标准对本专利技术的应用情况进行选择。本专利技术可以应用于象咖啡萃取物那样的液流，香精、酸、乳化剂等的液体混合物;而且还发现特别适用于非奶制品乳脂的液流。非奶制品乳脂的配方包括油脂、蛋白质和碳水化合物。这样的配方还可以包含缓冲剂、流动剂和乳化剂，如现有技术中所述。为了说明问题，下面的讨论是针对制造低密度非奶制品乳脂进行的，但这样的讨论是为说明问题才限于非奶制品乳脂。而本专利技术的范围不局限于此，而包括制造任何液流的低密度材料。参考图1，可更充分地理解本专利技术。图1是按本专利技术教导构成的双流体喷嘴10的正视剖面图。在这个本专利技术的实施例中，液流通过设置在喷嘴右面部分的导管12进入喷嘴(如图1所示)，并且先径向向内、再轴向向下通过在喷嘴中心部分的小孔14。嵌入件16安放在小孔14的下面部分，用来将液流雾化成细滴。第二个导管18位于喷嘴的左面部分(如图1所示)，用来引入气体。气流通过导管18流到位于向下延伸小孔14四周的环形进气管20，且向下通过气体喷射孔22到气体喷射室或气罩24，在那里气体被夹带在雾化细滴中。除了带嵌入件16的小孔14、气体喷射孔22以及夹带气体的雾化细滴流出的喷射孔26外，气罩24全部被密封。这样，气罩通常处在正压下，典型情况是等于或接近气体进入第二导管18时的压力。夹带气体的压力在流出喷射孔26后，进入干燥室(未图示)，在那里液滴干燥成粉末。图1给出了本专利技术多流体喷嘴的最佳实施例，用来将液流雾化成细滴、并将气体夹带到上述滴中的其他喷嘴结构也落在本专利技术的范围内。典型的喷嘴部件由金属或者具有足够强度的塑料制成。不锈钢是最好的结构金属，适于作食品加工。图1所示的典型的嵌入件16是一种较硬的结构材料，例如碳化钨。根据本专利技术可以采用任何气体。如空气、二氧化碳和氮那样的气体特别适用，因为它们相对来说价格便宜，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造比以往用常规喷雾干燥喷嘴得到的材料有更低密度的材料的方法，它包括，（ａ）让该材料的液流通过由与气体喷射室相连的喷嘴本体构成的多流体喷雾干燥喷嘴中的导管，并向下通过位于喷嘴中心部分的小孔，在气体喷射室内将液流雾化成细滴；（ｂ）让惰 性气体通过多流体喷嘴的第二导管，并向下通过喷嘴本体的环形进气管到一个向下延伸的、位于中心小孔四周的环形小孔；（ｃ）在与喷嘴本体相连的气体喷射室内让上述材料的液滴和气体混合，从而就在雾化滴引入到干燥室之前使气体夹带在细液滴中，上述气体喷射 室包围住中心小孔和环形小孔，以便容纳夹带在细滴中的气体，上述喷射室从喷嘴本体向下延伸，向内并向下朝着气体喷射室的小孔锥形收缩，上述中心小孔和环形小孔彼此布置得使气体喷射室内材料的液流方向与气体方向相交；（ｄ）把夹带气体的雾化细滴 直接通过位于喷射室最低处的气体喷射室小孔进入干燥室，所述喷射室小孔使气体喷射室内压力保持在正压，等于或接近于气体进入第二导管时的压力，所述干燥室包围多流体喷嘴，使细滴干燥成粉末，其密度比用常规、没有气体喷入的喷嘴将同样材料喷射到同样的干 燥室所得到的干材料密度低２０－４０％。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：埃斯闰皮乔恩，
申请(专利权)人：通用食品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]