“Spray drier” หรือ “Spray dryer” เป็นวิธีการแปรรูปในรูปแบบหนึ่งคือการอบแห้งที่นิยมใช้กับวัตถุดิบประเภทเครื่องดื่ม , อาหารเสริม . functional Ingredient และอื่นๆ โดยรูปแบบการอบแห้งแบบพ่นฝอยไม่ได้มีหลักการที่ซับซ้อนใดๆ แต่ก็ต้องเข้าใจปัจจัยต่างๆมากมาย

การอบแห้งแบบพ่นฝอย (Spray dry) คือ หลักการใช้ความร้อนดึงน้ำออก ทำให้ของเหลวกลายเป็นผง เทคโนโลยีนี้ถูกคิดค้นมาตั้งแต่ช่วงปี 1850 แล้ว จนอีก 70 ปีให้หลัง กาทำแห้งแบบพ่นฝอย (Spray dry) ก็ได้รับความนิยมแพร่หลายขึ้นมาเมื่อหลายประเทศกำลังร่วมรบในสงครามโลกครั้งที่ 2 โดยมีการนำไปใช้ผลิตนมผงเพื่อป้อนให้กับกองทัพ นับจากนั้นเป็นต้นมา spray dry ก็ได้รับการพัฒนาขึ้นมาอย่างต่อเนื่อง

กาทำแห้งแบบพ่นฝอย (Spray dry) สามารถผลิตอาหารผงคุณภาพ โดยทำงานอย่างอัตโนมัติและต่อเนื่อง วัตถุดิบโดนความร้อนแค่ช่วงสั้น เลยสามารถใช้แปรรูปได้กับอาหารที่ไวต่อความร้อนได้ วัตถุดิบที่จะนำเข้าเครื่องนี้จึงหลากหลาย เพียงแค่ขอให้ปั๊มมันเข้าเครื่องได้

กลไกการทำงานของเครื่อง spray dry

เครื่อง spray dry ประกอบด้วยอุปกรณ์ไม่กี่อย่าง เช่น ตัวกรองอากาศ พัดลมเป่า ตัวให้ความร้อน ปั๊ม หัวสเปรย์ เครื่องแยกแบบลมหมุน และตู้ทำแห้ง เป็นต้น

เริ่มต้น พัดลมจะดูดอากาศผ่านตัวกรองเข้าไปในเครื่อง spray dry โดยตัวกรองจะทำหน้าที่กรองไม่ให้วัตถุอื่นปนเปื้อนเข้ามา จากนั้นอากาศที่ดูดเข้ามาจะถูกทำให้ร้อน ในเวลาเดียวกัน ที่อีกฝั่งของเครื่อง ถังเก็บวัตถุดิบก็จะมีการให้ความร้อนกับวัตถุดิบเช่นกันเพื่อให้มันมีความหนืดลดลงจนปั๊มสามารถดูดเข้าเครื่อง spray dry ได้สะดวก

เมื่อวัตถุดิบมาถึงหัวสเปรย์แล้ว มันก็จะถูกพ่นเป็นละอองฝอยขนาดเล็ก ซึ่งหัวสเปรย์มี 2 ประเภทหลัก ได้แก่ หัวฉีดแบบ rotary และ nozzle การเลือกใช้งานหัวแบบไหนก็ต้องดูจากลักษณะวัตถุดิบ และผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่อยากจะได้ด้วย ทั้งรูปร่าง โครงสร้าง และขนาด

การเจอกันระหว่างลมร้อนกับวัตถุดิบจะเกิดขึ้นในตู้ทำแห้ง ซึ่งขนาดของมันก็ขึ้นอยู่กับว่าต้องการให้ผลิตภัณฑ์เจอกับความร้อนนานแค่ไหน เมื่อของเหลวกลายเป็นผงแห้งแล้วมันก็จะตกลงข้างล่างและเก็บเข้าถุงกรอง ส่วนวัตถุดิบที่ยังเป็นของเหลวอยู่ก็จะถูกแยกลอยขึ้นไปเจอกับลมร้อนในตู้อีกที

การทำงานของ spray dry ดูเหมือนไม่ยาก แค่พ่นสเปรย์แล้วเอาน้ำออกจากวัตถุดิบ แต่จริงๆ แล้วมีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณา เพราะทุกอย่างส่งผลกับคุณภาพของผลิตภัณฑ์สุดท้ายทั้งนั้น อย่างแรกที่ต้องทำคือกำหนดสเปคของผลิตภัณฑ์ก่อนว่าอยากได้แบบไหน เหลือความชื้นเท่าไร ผงมีขนาดเล็กแค่ไหน แล้วจึงค่อยเลือกชนิดหัวสเปรย์ ความเร็วในการปั๊ม และอุณหภูมิที่จะช่วยลดความหนืดของวัตถุดิบ เป็นต้น

spray dry นิยมผลิต Food Ingredient ที่ละลายน้ำได้ทันที

อุตสาหกรรมอาหารมักใช้ spray dry ผลิตเครื่องดื่มสำเร็จรูป เช่น น้ำผักผลไม้ นม ชา หรือกาแฟ เป็นต้น แต่ก็มีการไปใช้กับผลิตภัณฑ์อื่น อย่างเช่น ไอศกรีม ไข่ รวมถึง functional ingredient ที่ให้กลิ่นรสหรือเป็นสารออกฤทธิ์

ผู้ผลิต ingredient มักชอบใช้เทคโนโลยีนี้ เพราะสามารถปรับแต่งคุณสมบัติผลิตภัณฑ์ให้เป็นไปในแบบที่ต้องการได้ ทั้งเรื่องคุณประโยชน์ ค่าการละลาย และสีผลิตภัณฑ์ โดย spray dry มักใช้ร่วมกับ encapsulation แต่ต้องเน้นย้ำว่าเคลือบแค่บางส่วนเท่านั้น โดยเฉพาะกับพวกสารออกฤทธิ์

Ingredient เหล่านี้ก่อนจะเข้าเครื่อง spray dry ต้องทำให้เป็นอิมัลชันเนื้อเดียวกันก่อน เมื่อผ่านกระบวนการผลิตและทำแห้งแล้วก็จะกลายเป็น functional ingredient ซึ่ง encapsulation ให้ประโยชน์หลายอย่าง ที่เห็นได้ชัดคือมันช่วยปกป้องไม่ให้ผลิตภัณฑ์เสื่อมสภาพจากความร้อน และปรับปรุงคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ได้

Functional ingredient จะช่วยเข้ามาเติมเต็มสารอาหารบางอย่างที่เราไม่สามารถหากินได้หรืออยู่ในรูปที่กินไม่ได้ทันที ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดก็เช่น วิตามิน D ที่ได้จากแสงแดด ซึ่งบางทีเราก็ไม่มีเวลาจะออกไปเดินรับแสงยามเช้า เราจึงต้องกินวิตามิน D เป็นอาหารเสริม หรือไม่ก็กินอาหารที่เติมวิตามิน D มาให้แล้ว แต่จะแปรรูปให้มาอยู่ในรูปพร้อมใช้แบบนี้ก็ต้องอาศัยกระบวนการ spray dry และเพราะวิตามิน D ละลายในไขมัน สารตั้งต้นจึงอยู่ในรูปน้ำมัน แล้วผสมเข้ากับตัวพาอย่าง มอลโตเดกซ์ตรินหรือกัมอาราบิก แล้วปล่อยให้เครื่อง spray dry เอาน้ำออก จนได้เป็นวิตามิน D ผงพร้อมใช้ใส่ในอาหาร

เบต้าแคโรทีน ก็เป็น functional ingredient อย่างหนึ่งซึ่งผ่านกระบวนการ spray dry แต่มันจะให้สีแดงหรือชมพู ซึ่งบางทีผู้ผลิตไม่ได้อยากได้สีของมันมาอยู่ในผลิตภัณฑ์ด้วย เดี๋ยวนี้จึงมีผู้พัฒนาผงเบต้าแคโรทีนได้สำเร็จโดยไม่ให้สีในผลิตภัณฑ์สุดท้าย เมื่อละลายน้ำก็จะกลายเป็นสีใส

เทคโนโลยีการอบแบบพ่นฝอย (Spray Dry) พัฒนาอย่างต่อเนื่อง

อย่างที่บอกไปว่าเทคโนโลยี spray dry มีการพัฒนาขึ้นมาอย่างต่อเนื่องจากเมื่อเกือบ 150 ปีก่อน พัฒนาไปถึงขั้นที่ไม่ต้องใช้ความร้อนในการทำ spray dry ก็ได้แล้ว ซึ่งมันถูกพัฒนาขึ้นมาโดย ZoomEssence ทำให้ช่วยประหยัดพลังงานกว่าการใช้ความร้อนแบบเก่า และที่สำคัญทำให้พวกอาหารมูลค่าสูงไม่เสียหายจากความร้อนด้วย โดยเทคโนโลยีนี้เล็งนำไปใช้กับ ingredient ที่ให้กลิ่นรสก่อน

การพัฒนาอีกอย่างของ spray dry คือการผลิตอาหารที่เป็นผงแห้งขนาดเล็ดในระดับนาโน ซึ่งจะให้คุณสมบัติพิเศษ รวมไปถึงการพัฒนาการใช้ไอน้ำ superheat เพื่อ sterilize ผลิตภัณฑ์ไปพร้อมกับการทำแห้งด้วย

ข้อดีของการอบแห้งแบบพ่นฝอย (Spray Dried)

1.สามารถทำแห้งสำหรับวัตถุดิบที่เป็นของเหลวได้ดี
2.เหมาะสำหรับการทำผลิตภัณฑ์ประเภทเครื่องดื่ม น้ำผลไม้ กาแฟสำเร็จรูป
3.สามารถเติมน้ำร้อน น้ำเย็นทานได้ทันที
4.การผลิตมีประสิทธิภาพสูง อัตราการผลิตคงที่

ข้อเสียของการอบแห้งแบบพ่นฝอย (Spray Dried)

1.การเตรียมวัตถุดิบที่ค่อนข้างยุ่งยาก ทั้งปริมาณและความเข้มข้น
2.เนื่องจากเป็นการทำระเหยอย่างรวดเร็วต้องโดนความร้อนที่อุณหภูมิสูง ทำให้คุณค่าทางสารอาหารเสียไป
3.ต้องใช้สารบางชนิดเพื่อเพิ่มความเข้บข้นและยึดเกาะของวัตถุดิบ ทำให้วัตถุดิบผงที่ได้ไม่ใช่ 100%