روش‌ها و انواع مختلفی برای خشک کردن مواد غذایی وجود دارد که هر کدام مزایای خاص خود را برای کاربردهای خاص دارند.
خشک کردن انجمادی، خشک کردن درام/غلتک، قفسه خشک کن، خشک کردن با اسپری، خشک کن تخت، خشک کردن فوق بحرانی و خشک کردن دی‌الکتریک از جمله‌ی این روش‌ها به شمار می‌رود.
خشک کردن انجمادی
خشک کردن انجمادی یا لیوفیلیزاسیون، روشی است که در آن حلال قبل از خشک شدن منجمد می‌شود و سپس تصعید می‌شود، یعنی مستقیماً از فاز جامد، زیر نقطه ذوب حلال به فاز گاز تبدیل می‌شود.
خواص بیولوژیکی پروتئین‌ها، ویتامین‌ها و ترکیبات زیست فعال را حفظ می‌کند. فشار را می‌توان با یک پمپ خلاء بالا کاهش داد (اگرچه خشک کردن انجمادی در فشار اتمسفر در هوای خشک امکان پذیر است).
در صورت استفاده از پمپ خلاء، بخار تولید شده توسط تصعید با تبدیل آن به یخ در کندانسور که در دمای بسیار پایین در خارج از محفظه خشک کردن انجمادی کار می کنند، از سیستم خارج می‌شود.
پس از اتمام فرآیند خشک کردن انجمادی، خلاء معمولاً با استفاده از یک گاز بی اثر مانند نیتروژن قبل از بسته‌بندی و آب بندی مواد شکسته می‌شود. خشک کردن انجمادی به دلیل تقاضای انرژی بالا به طور گسترده برای تولید شیر خشک استفاده نمی‌شود.
خشک کردن درام
خشک کردن درام یا غلتکی روشی است که برای خشک کردن محصولات مایع استفاده می‌شود. در فرآیند خشک کردن درام، مواد در دماهای نسبتاً پایین روی درام‌های چرخشی، با ظرفیت بالا و بخار گرم می‌شوند که ورقه‌هایی از محصول خشک شده با درام را تولید می‌کنند.
آب موجود در کنسانتره تبخیر می‌شود و بخار آن خارج می‌شود. این محصول آسیاب می‌شود تا به شکل پودر یا پوسته تمام شود.
بسته به ظرفیت مورد نظر، طول خشک کن غلتکی 1 تا 6 متر و قطر غلتکی 0.6 تا 3 متر است. عملکرد آن به ضخامت فیلم، دمای سطح غلتک، سرعت غلتک و محتوای ماده خشک محصول عرضه شده بستگی دارد.
تکنیک‌های مدرن خشک‌کردن درام باعث می‌شود که مواد خشک شده بلافاصله بازسازی شوند و بیشتر طعم، رنگ و ارزش غذایی اصلی خود را حفظ کنند.
دمای نسبتاً بالای سطوح حرارت دهی ممکن است پروتئین‌های موجود در شیر را تغییر شکل دهد و در نتیجه حلالیت آن کاهش یابد و تغییر رنگ قهوه‌ای ایجاد شود. از طرف دیگر، این عملیات حرارتی شدید، خاصیت اتصال به آب پودر را افزایش می‌دهد.
برخی از مزایای خشک کردن درام شامل قابلیت خشک کردن غذاهای چسبناک است که به راحتی با روش‌های دیگر خشک نمی شوند. از دیگر محصولاتی که می‌توان از خشک کردن درام استفاده کرد، نشاسته، غلات صبحانه و پوره سیب زمینی فوری است تا آنها را در آب سرد محلول کند.
خشک کردن با اسپری
خشک کردن با اسپری متداول ترین فرآیند صنعتی برای تشکیل ذرات و خشک کردن است و ثابت شده است که مناسب ترین فرآیند برای خشک کردن محصولات لبنی مانند شیر، آب پنیر و محصولات غذایی کودک است.
خشک کردن اسپری برای تولید مداوم محصولات حساس به حرارت از ذخایر خوراک مایع مانند مواد غذایی و دارویی بسیار مناسب است.
ذخایر خوراک می‌تواند شامل محلول‌ها، امولسیون‌ها و سوسپانسیون‌های قابل پمپاژ باشد. این فناوری زمانی ایده آل است که محصول نهایی باید با استانداردهای کیفیت تعریف شده مطابقت داشته باشد.
این به توزیع اندازه ذرات، محتوای رطوبت باقیمانده، چگالی ظاهری و بسیاری از خواص فیزیکی و عملکردی دیگر مربوط می‌شود.
خشک کردن اسپری با اتمیزه شدن مایع به اسپری قطرات شروع می‌شود. این قطرات در یک محفظه خشک کن در تماس با هوای گرم قرار می‌گیرند.
اسپری‌ها به وسیله اتمایزرهای چرخشی (چرخ دار) یا نازلی از انواع مختلف تولید می‌شوند. روش دیگر، برای برخی از کاربردها از نازل‌های دو مایع یا اولتراسونیک استفاده می‌شود.
بسته به نیاز فرآیند، اندازه قطرات از 10 تا 500 میکرومتر را می‌توان با انتخاب‌های مناسب به دست آورد. رایج‌ترین کاربردها در محدوده قطر 100 تا 200 میکرومتر هستند.
تبخیر رطوبت از قطرات و تشکیل ذرات خشک تحت شرایط دما و جریان هوا کنترل شده ادامه دارد. پودر به طور مداوم از محفظه خشک کردن تخلیه می‌شود و با استفاده از سیکلون‌ها، فیلترهای کیسه‌ای یا ترکیبی از این دو از گازهای خروجی بازیابی می‌شود. در برخی موارد از اسکرابرهای مرطوب استفاده می‌شود.
در دستگاه اسپری خشک کن، آب حاصل از کنسانتره‌ای که قرار است با اسپری خشک شود، از سطح بسیاری از قطرات کوچک تبخیر می‌شود.
قطرات کوچک توسط یک اتومایزر، یا یک چرخ دوار یا یک نازل فشار بالا تشکیل می‌شوند. قطرات وارد جریان هوای گرم می‌شوند که در اثر تبخیر آب از کنسانتره سرد می‌شود.
این اگزوز سردتر و هوای مرطوب پس از جداسازی ذرات خشک از خشک کن به اتمسفر تخلیه می‌شود. ذرات خشک – پس از جدا شدن از هوای فرآیند – بیشتر خشک و خنک می شوند.
خشک کردن چند مرحله‌ای
تقاضای مداوم برای بهبود کیفیت محصول (جریان پذیری، پراکندگی، محتوای گرد و غبار کمتر)، مدیریت بهتر محصول، راندمان حرارتی و عملیاتی بهتر و پایداری محیطی نیاز به تصفیه بیشتر پودر پس از تخلیه از محفظه خشک کردن را برانگیخته است
برای فعال کردن خشک کردن چند مرحله‌ای، سیستم خشک کردن یک مرحله‌ای با استفاده از یک یا چند خشک کن بستر سیال گسترش می‌یابد.
بستر سیال متصل می‌تواند یک بستر از نوع استاتیک/خوب مخلوط یا بستری از نوع ارتعاشی/تکان‌دهنده (جریان دوشاخه) یا ترکیبی از این دو باشد که دومی اغلب خشک کردن سه مرحله‌ای نامیده می‌شود.
پودر از محفظه خشک کن با رطوبت باقیمانده بالاتر خارج می‌شود و بیشتر در بستر سیال خشک می‌شود که در آن خشک شدن در دماهای نسبتاً پایین پایان می‌یابد و ممکن است پودر نیز در آن خنک شود.
از نظر انرژی، این نصب بهتر از خشک کن تک مرحله‌ای است و امکان کار با دمای خروجی هوا را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. کیفیت پودر را می‌توان با جداسازی پودر ریز در بستر سیال بهبود بخشید.
طراحی بستر استاتیک برای محصولاتی مناسب است که پس از خروج از محفظه خشک کردن مستقیماً قابل سیال شدن هستند.
طراحی بستر ارتعاشی یا تکان‌دهنده برای محصولاتی مناسب است که به دلیل توزیع گسترده ذرات، اندازه ذرات ریز و شکل نامنظم آنها سیال شدن آنها دشوارتر است.
خشک کردن دو مرحله‌ای در خشک کن بستر سیال تضمین می‌کند که رطوبت باقیمانده مورد نظر بدست می‌آید و پودر سرد می‌شود.
خشک کردن نهایی در خشک کن بستر سیال یکپارچه تضمین می‌کند که رطوبت باقیمانده مورد نظر حاصل شود.
این محصولات عمدتاً از ذرات منفرد تشکیل شده‌اند اما مقدار کمی ریزدانه کمتری دارند. شاخص حلالیت و محتوای هوای شامل در مورد پودرهای خشک شده با استفاده از روش دو مرحله‌ای به دلیل تأثیر حرارتی کمتر به طور کلی کمتر است، اگرچه چگالی ظاهری، بیشتر است.
بزرگترین مزیت نسبت به خشک کردن تک مرحله‌ای مواد غذایی، راندمان بهبود یافته است که با افزایش اختلاف دما بین هوای عرضه شده و هوای خروجی به دست می‌آید.
انرژی مورد نیاز برای خشک کردن حدود 10 تا 15 درصد کمتر از فرآیند تک مرحله‌ای است
صرفه جویی در انرژی خشک کردن اسپری
برای فرآیند خشک کردن اسپری، انرژی حرارتی برای به دست آوردن محصولی که از نظر تجاری خشک است اما الزامات عملکردی را نیز برآورده می‌کند، ضروری است. ثابت شده است که خشک کردن با اسپری مناسب ترین فرآیند است، اما به عنوان یک فرآیند انرژی‌بر نیز شناخته می‌شود که در آن مقدار قابل توجهی گرما به صورت هوای خروجی گرم و مرطوب به محیط دفع می‌شود.
با این حال، تکنیک هایی وجود دارد که می تواند برای به حداقل رساندن هزینه انرژی در واحد وزن محصول استفاده شود.
محتوای آب
کارآمدترین راه برای صرفه جویی در انرژی، به حداقل رساندن محتوای آب خوراک کنسانتره قبل از خشک کردن اسپری با پیش تصفیه با تکنیک‌های دیگر مانند جداسازی مکانیکی و یا تبخیر است.
فرآیندهای جداسازی مکانیکی مانند فیلتراسیون بسیار کارآمدتر از فرآیندهای حرارتی هستند. هنگامی که جداسازی مکانیکی امکان پذیر نیست، تبخیر باید در نظر گرفته شود که فرآیند بسیار کارآمدتری نسبت به خشک کردن اسپری ارائه می‌دهد.
