Australia y Dakota del Sur están en lados opuestos del mundo, pero la colaboración entre los científicos lácteos entre la Universidad Estatal de Dakota del Sur (SDSU) y los Ingenieros Químicos en Australia logran el desarrollo de nuevos ingredientes lácteos con propiedades funcionales específicas y más fácil. Los científicos lácteos están usando una sola gota secada por pulverización para determinar los parámetros del secado exacto de un ingrediente con las propiedades funcionales deseadas.
El profesor Cordelia Selomulya y su equipo en la Universidad de Monash, cerca de Melbourne utiliza los datos sobre el comportamiento del secado por aspersión de diferentes materiales para desarrollar un modelo de dinámica de fluidos computacional para predecir la gama de parámetros del secado necesario para producir un polvo con lascaracterísticas deseadas.
"Nuestra experiencia es en la fabricación y funcionalidad; y la de ellos es en la ingeniería y el modelado," dijo el profesor Lloyd Metzer, que lidera el equipo de investigación de la SDSU. "Es una colaboración ideal porque nuestras áreas de especialización son complementarias."
El proyecto fue iniciado por el ex profesor asistente Hasmukh Patel, que ahora es un científico senior director de Land O'Lakes en Minneapolis.
La SDSU comenzó el proyecto en 2014, está apoyado por una beca Management Inc. lechera por más de $ 250.000. La investigación se centra en la optimización de las condiciones de secado por pulverización para la leche en polvo y los ingredientes lácteos, tales como leche entera en polvo, suero de leche, proteína concentrada de leche, aislados y preparados para lactantes. El estudiante del doctorado Hiral Vora y otro personal de la ciencia láctea en SDSU continuan trabajando en el proyecto.
La determinación de las propiedades deseadas
Cuando se trata de secado por pulverización, cualquier número de condiciones puede afectar a las propiedades del polvo, incluyendo las características del material que se está secando, por ejemplo el tipo de boquilla y la cantidad de presión detrás de la boquilla, la temperatura de precalentamiento del fluido y la entrada del aire y la temperatura de salida.
Además las propiedades del polvo deseadas pueden variar para diferentes productos. Por ejemplo, en una aplicación como la crema de café, el polvo debe disolverse muy rápido en el café caliente. En otras aplicaciones como fórmula infantil, la densidad del polvo es crítico para asegurar que cada partícula de polvo tenga el contenido de nutrientes correcto.
La industria láctea utiliza ahora el ensayo y error o la experiencia para ajustar las condiciones de secado para conseguir las características deseadas en polvo, explicó Metzger.
Este enfoque asume que es lo que va a pasar con un pequeño lote utilizando una escala de laboratorio o un secador a escala piloto y cómo funcionará a mayor escala, de acuerdo con lo que expresa Selomulya. Sin embargo, advirtió, "ambos son sistemas complejos, ya que el secado será diferente para cada secadora. Con la variación de la formulación del alimento en los productos lácteos, el ensayo y error no es un enfoque eficaz."
El desarrollo de modelos predictivos
Selomulya y su equipo calculará la velocidad del secado del material a partir de datos experimentales, tales como cambios en la masa, la temperatura de las gotitas y tamaño, junto con los cambios morfológicos, como la formación de la piel, desde el secado de una solo gotita combinado con un enfoque de modelado de la ingeniería de las reacciones. Los resultados serán utilizados en una dinámica de fluidos computacional modelo para predecir lo que sucederá dentro de un secador por pulverización industrial.
"Todo es cuestión de tratar de simular a pequeña escala con el secador de una partícula y relacionar esto con lo que sucede en la gran secadora," dijo Metzger. El secador de escala semicomercial en la planta láctea de Davis será utilizado para validar la metodología y ampliar los modelos desarrollados.
Este esfuerzo de colaboración se compromete agilizar el proceso de cambio y desarrollo de formulaciones de nuevos Ingredientes lácteos, que podría traducirse en grandes ahorros para la industria láctea.
