خشک کن پاششی (اسپری درایر)

تعریف خشک­کن پاششی

خشک­کن پاششی یکی از انواع خشک­کن­های رایج در صنایع مختلف است. در این نوع خشک­کن، ابتدا مواد به صورت ذرات ریز درمی­آیند و سپس در مجاورت با هوای داغ، خشک می­شوند. عموما مواد با استفاده از اتمایزر اسپری می­شود تا به صورت ذرات ریز درآید. خشک­کن پاششی متشکل از یک پمپ برای انتقال خوراک، اتمایزر، هیتر هوا، توزیع­کننده هوا، محفظه خشک کردن و سیستم­هایی برای جدا کردن ذرات از هوای خروجی است. این نوع خشک­کن در صنایعی مثل صنایع غذایی و دارویی که مواد حساس به دما هستند، کاربرد زیادی دارد. مشخصات محصول خروجی به عوامل مختلفی از جمله طراحی خشک­کن، مشخصات خوراک و پارامترهای فرآیندی بستگی دارد.

کاربرد­های خشک­کن پاششی

خشک­کن پاششی در صنایع دارویی برای خشک کردن مواد دارویی مثل واکسن­ها، فرآورده­های خونی، پنی­سیلین و … استفاده می­شود. همچنین در صنایع غذایی (موادی مثل شیر، پروتئین سویا، کشک و … )، صنایع شیمیایی (موادی مثل کاتالیست­ها، آمینواسیدها و …)، صنایع کود (موادی مثل نیترات­ها، نمک­های آمونیوم، فسفات­ها و … )، صنایع شوینده­ها، بیوشیمی، صنایع سرامیک و غیره کاربرد دارد.

نحوه عملکرد خشک­کن پاششی

شکل 1 یک نوع خشک­کن پاششی را نشان می­دهد. خوراک با استفاده از پمپ مناسب (معمولا منوپمپ) وارد اتمایزر می­شود. اتمایزر با دور 20-15 هزار دور در دقیقه، خوراک را به ذرات ریز تبدیل می­کند تا حداکثر انتقال حرارت صورت گیرد. اندازه ذرات بسته به نوع ورودی بین 20 تا 180 میکرون می­تواند باشد. از سوی دیگر، هوای داغ با استفاده از هیتر یا مشعل تولید شده و از طریق توزیع­کننده هوا وارد سیستم می­شود.

شکل 1) نمایی از اسپری درایر

در محفظه خشک کردن، ذرات اسپری شده با جریان هوای داغ در تماس قرار می­گیرد. انتقال حرارت و جرم به سرعت انجام می­گیرد و پودر یا ذرات ریز خشک در زمان کم حاصل می­شود. ذرات با اندازه بزرگتر از بخش انتهایی خشک­کن خارج می­شود، در حالی که ذرات با اندازه کوچکتر همراه با هوای داغ وارد سیکلون می­شود. هوا به صورت مماسی وارد سیکلون می­شود. مواد جامد به دلیل چگالی بیشتر به دیواره برخورد می­کند و به صورت مماسی به انتهای سیکلون حرکت می­کند و هوا از بخش مرکزی به بالا منتقل می­شود. اگر ذرات ریز باز هم در هوا وجود داشتند لازم است یک بگ فیلتر نیز بعد از سیکلون قرار گیرد. البته پیشنهاد می­شود تهیه بگ فیلتر به بعد از تست عملیاتی موکول شود تا هزینه بی مورد به فرایند تحمیل نشود. در صورتی که بگ فیلتر لازم بود، تعدا بگ ها، قطر و طول طراحی می­شود و به سادگی به فرایند اضافه خواهد شد. در انتهای سیکلون (یا بگ فیلتر) یک شیر روتاری ولو قرار می­گیرد تا مواد به صورت پیوسته از محیط خارج شود و همزمان از خروج یا ورود هوا جلوگیری شود. همچنین شایان ذکر است که تعدادی چکش پنوماتیک در محفظه خشک کردن تعبیه می­شود تا در صورت لزوم، برای جدا کردن ذراتی که به دیواره محفظه چسبیده­اند، استفاده شود.

اجزای کلی یک خشک­کن پاششی

مخزن تزریق مواد: یک مخزن مناسب برای خوراک ورودی باید در نظر گرفته شود. اندازه و جنس مخزن با توجه به مقدار خوراک و نوع خوراک انتخاب می­شود. خوراک ورودی از این مخزن با استفاده از پمپ وارد سیستم خشک­کن می­شود.

پمپ: خوراک ورودی (به صورت دوغاب، خمیر، محلول و …) باید توسط پمپ وارد سیستم شود. نوع پمپ با توجه به نوع خوراک انتخاب می­شود. مثلا اگر خوراک به صورت دوغاب باشد، انرژی لازم برای پمپاژ آن بالاست لذا از پمپ­هایی با توان بالا استفاده می­شود. منوپمپ از جمله پمپ­هایی است که در این خشک­کن­ها مورد استفاده قرار می­گیرد.

اتمایزر: اتمایزر نقش اصلی در خشک­کن پاششی ایفا می­کند. وظیفه اتمایزر این است که خوراک ورودی را به ذرات ریز تبدیل کند تا ضمن کاهش تنشی سطحی و افزایش سطح تماس، انتقال حرارت و جرم در مرحله بعدی عملیات حداکثر شود. شکل، اندازه و ساختار نهایی محصول تحت تاثیر عملکرد اتمایزر است. دو نوع اتمایزر در این خشک­کن­ها مورد استفاده قرار می­گیرد: روتاری اتمایزر و نازل اتمایزر.

فن ورودی: یک فن دمنده در سیستم وجود دارد. وظیفه فن این است که هوا را با مقدار و فشار طراحی شده به سیستم هیتر هدایت می­کند. پس از گرم شدن، هوا به بدنه اصلی خشک­کن منتقل شده و باعث خشک شدن مواد می­شود. همانطور که ذکر شد، انتخاب نوع فن اهمیت زیادی دارد.

سیستم تولید هوای داغ: برای تولید هوای داغ میتوان از المنت های برقی یا سیستم هوای داغ با استفاده از مشعل استفاده نمود. سیستم هوای داغ با المنت برقی نسبتا ساده است ولی با توجه به قیمت برق هزینه ماهانه زیادی را به فرایند تحمیل می کند. سیستم مشعل گازی خود شامل دو دسته می شود. 1) استفاده از گاز خروجی مشعل و 2) تولید هوای داغ مطبوع ( بدون حضور محصولات احتراق). در حالت اول گازهای حاصل از احتراق با دمای مشخص (بین 70 تا 140سانتیگراد) به مواد برخورد می­کنند و باعث خشک شدن آن می­شوند. در حالت دوم هوای تمیز از یک مبدل حرارتی عبور می­کند و گرمای گازهای حاصل از احتراق را دریافت می­کند و سپس وارد سیستم می شود. هزینه ساخت سیستم هوای داغ مطبوع (تمیز) بیشتر است ولی کیفیت خروجی محصول را بالا می برد. همچنین در صنایع غذایی و دارویی لازم است از سیستم هوای داغ مطبوع (تمیز) استفاده شود. ظرفیت هوای داغ تولیدی با توجه به نوع سیستم مشخص می شود.

توزیع­کننده هوای داغ: از توزیع کننده استفاده می­شود تا جریان هوای داغ به صورت یکنواخت وارد سیستم شود. در این صورت حرارت به صورت یکنواخت به تمام ذرات می­رسد و ذرات در شرایط یکسان خشک می­شوند. همچنین سبب می­شود انتقال حرارت بین هوای داغ و خوراک ورودی به بهترین شکل انجام شود.

محفظه خشک کردن: شامل بدنه اصلی (به شکل استوانه) با انتهای مخروطی شکل است. عملیات اصلی در این محفظه انجام می­شود. در این محفظه، ذرات حاصل از اتمایزر با جریان هوای داغ برخورد می­کند. در نتیجه رطوبت ذرات خارج شده و پودر یا ذرات خشک (محصول مورد نظر) حاصل می­شود. بخشی از این ذرات (ذرات با اندازه بزرگ) از بخش انتهایی خشک­کن خارج می­شوند. شایان ذکر است که چکش­های پنوماتیک در این قسمت تعبیه می­شود تا اگر ذراتی به دیواره­ها چسبیدند، با استفاده از این چکش­ها جدا شوند.  همچنین محفظه خشک­کن با استفاده از موادی مثل پشم سرامیک عایق­بندی می­شود تا انتقال حرارت به محیط اطراف به حداقل برسد. نمایی از محفظه خشک­کن در شکل آورده شده است.

سیکلون: ذرات ریزتر تولید شده همراه با هوای داغ وارد سیکلون می­شود تا در این بخش از هوا جدا شده و جمع آوری شوند. مکانیزم جداسازی در سیکلون، نیروی سانتریفوژ است. طراحی قطر، طول قسمت استوانه ای، طول قسمت مخروطی، ساخت ورود هوا به صورت مماسی و… در این بخش اهمیت زیادی دارد. نمایی از سیکلون در شکل آورده شده است.

بگ فیلتر: اگر ذراتی در خروجی هوای سیکلون وجود داشت، لازم است بعد از سیکلون یک بگ فیلتر قرار گیرد تا مواد به صورت 100 درصد از هوا جدا شوند. ذرات خشک روی سطح بگ باقی می­مانند در حالی که هوا از آن عبور می­کند و بدین ترتیب جداسازی انجام می­شود. تعداد بگ ها، قطر، طول قسمت مکعبی، طول قیف و غیره نکات مهم در طراحی بگ فیلتر است.

روتاری ولو: به منظور خروج مواد از سیکلون و بگ فیلتر به صورت پیوسته از روتاری ولو استفاده می­شود. در واقع روتاری ولو نقش انتقال مواد جامد از یک منطقه به منطقه دیگر بدون تغییر در فشار و یا ارتباط هوای دو منطقه است. طراحی اصولی روتاری ولو اهمیت زیادی بخصوص در سیکلون دارد. اگر روتاری ولو هوای زیادی از خودش عبور دهد عملکرد سیکلون افت چشمگیری خواهد داشت. شکل  نمایی از روتاری ولو را نشان می­دهد.

فن خروجی: وظیفه مکش هوای ورودی از سیستم به محیط توسط این فن انجام می­شود. انتخاب درست فن (از نظر فشار و دبی هوا) ارتباط مستقیم با عملکرد کل سیستم (از بخش اصلی تا سیکلون و بگ فیلتر) دارد.

مزایای خشک­کن پاششی

از جمله مزایای خشک­کن پاششی می­توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کیفیت و خواص محصولات کاملا قابل کنترل است و در کل فرآیند خشک کردن دستخوش تغییر نمی­شود. همچنین می­توان ادعا کرد که کیفیت محصول خروجی در این خشک­کن­ها بالاتر از خشک­کن­های دیگر است.
• مواد دارویی و مواد حساس به دما را می­توان در فشار محیط و دمای پایین خشک کرد.
• عملیات در خشک­کن پاششی نسبتا آسان است و می­توان در عملیات پیوسته، مقدار محصول زیادی از سیستم گرفت.
• هر گونه خوراک اعم از امولسیون، خمیری، دوغاب و … که قابل پمپ شده باشد، قابلیت خشک شدن در این خشک­کن را دارد.
• خوردگی در این خشک­کن حداقل است و چون موادی که با سطح خشک­کن برخورد می­کنند عموما مواد عاری از رطوبت هستند، انتخاب نوع ماده برای ساخت خشک­کن پیچیدگی خاصی ندارد.
• مصرف انرژی کمی و بارده بالایی دارد.

شکل 3) نمایی از اسپری درایر

طراحی، ساخت و خدمات پس از فروش

شرکت شیمی صنعت ونداد با استفاده از دپارتمان مهندسی و با بکارگیری نیروهای نخبه ایرانی اقدام به طراحی و ساخت این نوع خشک کن­ها با بالاترین کیفیت و همگام با دانش روز جهان کرده است. نکات زیادی در طراحی و ساخت این نوع خشک کن­ها اهمیت دارد که تمام این نکات با توجه به آزمایشات مختلف در مقیاس آزمایشگاهی، پایلوت، بنچ و صنعتی بدست آمده و در محصول نهایی رعایت می­شود. رنج وسیعی از خشک کن پاششی توسط دپارتمان مهندسی طراحی و ساخته شده است. جدول 1 برخی از پارمترهای طراحی را برای خشک­کن مذکور آورده است. لازم به ذکر است برای مواد مختلف درخواستی تمام پارامترها دوباره چک می شود و اعداد مذکور ممکن است برای هر پروژه متفاوت باشد. دستگاه های ساخته شده تا 1 سال گارانتی تعمیر دارند. نحوه کار با این سیستم به صورت حضوری توسط مهندسین شرکت آموزش داده می­شود و همچنین نکات مختلف این سیستم شامل نحوه استارت اولیه، تنظیمات حین عملیات، نحوه خاموش کردن سیستم، تعمیر و نگهداری و غیره در دفترچه ای مجزا (فاینال بوک) تحویل داده خواهد شد.

جدول 1) پارامترهای طراحی برای برخی مدل های رایج اسپری درایر

باد…..

لطفا جهت دریافت کاتالوگ و استعلام قیمت با ما تماس بگیرید.