Spray drying of food products: 2. Prediction of insolubility index

Straatsma, J.; Houwelingen, G. Van; Steenbergen, A.; Jong, Peter de

doi:10.1016/s0260-8774(99)00108-9

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“…Chiefly, they predict the effect of process changes before those effects occur, which is a pre-requisite for model predictive control. It has been shown, for example, that insolubility index can be predicted, with the aid of CFD, when the particle size and air outlet temperature are known [30]. Soft sensors can also add robustness to a system by over-riding an instrument reading (e.g.…”

Section: Inferential Measurementmentioning

confidence: 99%

Modern process control techniques in the production of dried milk products – a review

O’Callaghan

Cunningham

2005

Lait

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-Advanced process control techniques are being developed for the manufacture of milk powder. Further developments depend on determining with accuracy the multivariate aspects of thermodynamic properties of a concentrated food in the course of milk powder manufacture. Viscosity must be measured and modelled as a function of total solids, temperature, time and shear rate for each product over the range of conditions encountered in the falling film evaporator and the spray dryer, and, in addition, density and heat transfer coefficients must be determined and modelled versus total solids and temperature for spray drying. Some of these parameters are difficult to measure exhaustively, due to the interactive effects of time, temperature and shear rate. Research needs to be directed at characterising the changing thermodynamic properties of milk at all stages in its transformation to powder and at identifying an appropriate mix of first-principle and empirical models. Future developments are likely to involve models for stickiness, thermodynamic models of spray drying, online monitoring of atomisation and measurement / modelling of particle surface conditions. process control / model predictive control / milk powder / spray drying Résumé -Revue des techniques modernes de contrôle opératoire dans la production de poudres laitières. Des techniques avancées de contrôle de fabrication des poudres laitières sont en cours de développement. Ces développements reposent sur la détermination précise du caractère multivarié des propriétés thermodynamiques du concentré au cours de la fabrication de la poudre de lait. La viscosité doit être mesurée et modélisée en fonction de la teneur en matière sèche totale, de la température, du temps et du taux de cisaillement pour chaque produit sur l'ensemble des conditions rencontrées dans l'évaporateur à flot tombant et dans la tour de séchage par atomisation et, de plus, la masse volumique et les coefficients de transfert de chaleur doivent être déterminés et modé-lisés en fonction de la matière sèche totale et de la température de séchage par atomisation. Certains de ces paramètres sont difficiles à mesurer de façon exhaustive en raison des effets interactifs du temps, de la température et du taux de cisaillement. La recherche doit s'orienter vers la caractérisa-tion du changement des propriétés thermodynamiques du lait à tous les stades de sa transformation en poudre et vers l'identification d'une combinaison appropriée des modèles du premier principe et empiriques. Les futurs développements impliqueront probablement des modèles pour le collage, des modèles thermodynamiques de séchage par atomisation, le contrôle en ligne de l'atomisation et la mesure/modélisation des caractéristiques de surface des particules.

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Section: Inferential Measurementmentioning

confidence: 99%

Modern process control techniques in the production of dried milk products – a review

O’Callaghan

Cunningham

2005

Lait

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“…The thermal processing induces physico-chemical changes which tend to decrease the availability of the nutriments (loose of vitamins, reduction of available lysin content and whey protein denaturation) or to produce nutritional compounds such as lactulose [76,77].…”

Section: Properties Of Spray-dried Milk Productsmentioning

confidence: 99%

“…There are, therefore, some studies on water and protein [3,12,66,68,71,72] and water and lactose interactions [7, 8, 12, 17, 30-32, 65, 70, 74, 82, 83] and their effects on the functional properties of powders [14,28,45,73]. Several authors tried to model the mechanisms of water transfer and the kinetics of drying in a droplet [13,20,21,76,77]. However, the complexity of the mathematical models presented makes it difficult for manufacturers to put them into practice.…”

Section: Modelling Simulation and Water Transfer During Drying And Rmentioning

confidence: 99%

Article

Schuck

2002

Lait

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-Milk is extremely perishable, and yet, for a number of reasons, it has to be preserved for later consumption. The removal of water prevents the growth of micro-organisms and facilitates preservation and storage of milk constituents. Spray drying is one of the most convenient techniques for producing milk powders and for stabilizing milk constituents. Before spray drying, the milk undergoes several processes (such as heat treatment, cream separation, membrane processes, vacuum evaporation and homogenization). The chemical, physical, technological, nutritional, functional and microbiological properties of final products are influenced by a number of factors such as operating conditions, properties of the dairy products and storage conditions. The aim of this review is to describe the process of spray drying of dairy products and to review the present and recent advancements of knowledge on the properties of spray-dried milk products, on modelling and water transfer simulation (drying and rehydration), dairy powders and the spray drying equipment and energy consumption. Spray drying / milkRésumé -Séchage par atomisation des produits laitiers. Le lait est extrêmement périssable, mais pour un certain nombre de raisons, il est souhaitable de le préserver pour une utilisation postérieure. L'élimination de l'eau (diminution d'activité de l'eau) empêche la croissance des micro-organismes et améliore la conservation des constituants du lait. Le séchage par atomisation est une des techniques les plus utilisées pour produire des poudres de lait afin de stabiliser les constituants de lait. Cependant, avant le séchage par atomisation, il est nécessaire d'appliquer successivement plusieurs opéra-tions unitaires telles que le traitement thermique, l'écrémage, la filtration tangentielle, l'évaporation sous vide et l'homogénéisation. Les propriétés des produits finis (propriétés chimiques, physiques, technologiques, nutritionnelles, fonctionnelles et microbiologiques) sont influencées par un certain nombre de facteurs impliquant les conditions de fonctionnement, les propriétés des matières premiè-res mises en oeuvre et les conditions de stockage. L'objectif de cette revue est d'établir un état de l'art sur le séchage par atomisation des produits laitiers et de passer en revue les acquis sur les propriétés

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“…In order to obtain reliable results, it takes several hours using a personal computer (800 MHz, 128 Mb RAM) to carry out one simulation. Sub-models for the formation of insoluble material or for describing the stickiness of particles have been added to DrySim [8].…”

Section: Simulation Of Flow Patternsmentioning

confidence: 99%

Article

Verdurmen

Straatsma

Verschueren

et al. 2002

Lait

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-NIZO food research (The Netherlands) has been working for the food industry, the dairy industry in particular, for over 50 years. During the past 15 years NIZO food research has put a lot of effort into developing predictive computer models for the food industry. Nowadays the main challenges in the production of powders are the development of specialities (having a high added value) and the reduction of processing costs. For this, the production capacity of available installations is maximised and the process conditions are directed towards minimal fouling of equipment, minimal product losses and reduction of energy consumption. On-line product quality control is implemented as far as possible. For these purposes predictive computer models have proven to be very helpful. These models also reduce the number of costly and time-consuming production trials needed for the development of new products or processes. In this article an overview is given of various industrial applications of predictive computer models for spray drying of dairy products. New applications in the field of computational fluid dynamics (CFD) and developments in model predictive control are also discussed. It is expected that these new applications will make it possible to adjust drying equipment more quickly to new products and will reduce variations in product properties to a large extent.Milk / spray dryer / evaporator / modelling / control / powder property Résumé -Modélisation de procédés de séchage par atomisation pour les produits laitiers. Le NIZO food research travaille depuis de nombreuses années sur la mise au point de modèles prédictifs informatisés pour l'industrie alimentaire. Actuellement, les principaux défis dans la production de poudres sont le développement de spécialités (à forte valeur ajoutée) et la réduction des coûts de production. Dans ce but, la capacité de production des installations disponibles est portée au maximum, et les conditions opératoires sont établies pour avoir le colmatage minimal de l'équipement, les pertes minimales de produit et pour réduire les consommations d'énergie. Le contrôle qualité du produit en ligne est mis en oeuvre aussi loin que possible. Pour ces raisons, des modèles prédictifs informatisés se sont révélés très utiles. Ces modèles réduisent également le nombre d'essais couteux et longs né-cessaires pour le développement de nouveaux produits ou procédés. Dans cet article, une revue est Lait / séchage par atomisation / évaporateur / modélisation / contrôle / propriété de la poudre

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Spray drying of food products: 2. Prediction of insolubility index

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Modern process control techniques in the production of dried milk products – a review

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