تاریخچه ساخت اسپری درایر
اسپری خشک کردن توسط ساموئل پرسی در سال 1872 اختراع شد. جنگ جهانی دوم منجر به اجرای گسترده خشک کردن و اسپری شد. صنایع لبنی از آن برای تولید شیر خشک برای ارتش استفاده می کردند. از آن زمان تاکنون، پیشرفت های زیادی در طراحی، ساخت و تولید اسپری درایر صورت گرفته است.این فناوری صنعتگران را قادر می سازد تا پودرهای با کیفیت بالا و جریان آزاد را از طیف گسترده ای از مواد، از جمله غذاها، داروها، صابون ها، کودها، خاک رس و سایر محصولات تولید کند.
اسپری درایر
در یک اسپری درایر، مایعی که باید خشک شود به قطرات ریز تبدیل می شود که در تماس با کی جریان گاز داغ قرار میگیرد. طی این فرایند، دمای قطرات بلافاصله افزایش می یابد و قطرات ریز فوراً به شکل ذرات کروی خشک می شوند. فرایند خشک شدن این ذرات می‌بایست قبل از رسیدن ذرات به دیواره‌ی محفظه انجام شده باشد.
فواید استفاده از اسپری درایر
برخی از مزایای خشک کردن با پاشش شامل قابلیت کاملا خودکار و مداوم آن است. زمان اقامت کوتاه و مناسب بودن برای مواد غذایی حساس به حرارت و مقاوم در برابر حرارت از دیگر مزایای آن است. این فناوری برای انواع مواد خوراکی مناسب است، مشروط بر اینکه قابل پمپاژ باشند. اسپری درایر تامین کنندگان مواد را قادر می سازد تا عملکرد مواد غذایی خود را تنظیم کنند. کنترل بر پراکندگی محصول نهایی در محلول و همچنین تغییر رنگ محصول نهایی توسط اسپری درایر قابل دستیابی است. در نهایت، توانایی خشک کردن اسپری درایر برای تشکیل طیف گسترده ای از مورفولوژی ذرات منحصر به فرد جذاب است.
اجزای مهم دستگاه اسپری درایر
اسپری درایرها از چند عنصر اساسی تشکیل شده اند: فیلتر هوا، فن ورودی، منبع حرارت، منبع تغذیه، پمپ تغذیه، اتمایزر، محفظه خشک کن، جداکننده سیکلون، فیلتر کیسه ای و/یا رسوب دهنده الکترواستاتیک و فن اگزوز. هوا از طریق یک فیلتر به داخل اسپری درایر با استفاده از یک فن کشیده می شود. این فیلتر نه تنها از آلودگی محصول جلوگیری می کند، بلکه ذراتی را که ممکن است مشتعل شوند را نیز حذف می کند. هوا از طریق حرارت مستقیم یا غیر مستقیم گرم می شود. مخزن منبع تغذیه ممکن است برای کاهش ویسکوزیته محصول قبل از خشک کردن اسپری گرم شود. برای تغذیه اسپری درایر می توان از پمپ های پیستونی و غیره استفاده کرد.
ساختار دستگاه
اسپری درایر دارای یک عملیات واحد پیوسته یک مرحله ای است که از اتمیزه کردن مایع برای تولید قطرات استفاده می کند که وقتی در یک محیط خشک کننده گازی داغ منتقل می شوند به ذرات جداگانه خشک می شوند. این دستگاه‌ها شامل پمپ تغذیه، اتومایزر، بخاری هوا، پخش کننده هوا، محفظه خشک کن و قطعاتی برای تمیز کردن هوای خروجی و بازیابی پودر تولید شده است.
سه مرحله ای که در یک اسپری درایر انجام می شود عبارتند از:
اتمیزه کردن (اسپری کردن مایع به قطرات بسیار ریز)
اختلاط اسپری-هوا و تبخیر رطوبت.
جداسازی محصول خشک از هوای خروجی.
ماهیت محصول نهایی که پس از خشک شدن در اسپری درایر به دست می آید به این دو عامل بستگی دارد:
1) طراحی و عملکرد دستگاه اسپری درایر
2) خواص فیزیکی و شیمیایی خوراک
طرز کار اسپری درایر
در ادامه به معرفی 3 مرحله مهم و عمده در اسپری درایر میپردازیم:
اتمیزه کردن مایع برای تشکیل قطرات مایع
خوراک از طریق اتمایزر یا به وسیله نیروی جاذبه یا با استفاده از پمپ مناسب برای تشکیل قطرات ریز وارد می شود. خواص محصول نهایی به شکل قطرات بستگی دارد که از این رو انتخاب نوع اتمایزر اهمیت زیادی پیدا می‌کند. در یک اسپری درایر میتوان از اتمایزر بادی، نازل تحت فشار و یا اتمایزر دیسکی استفاده کرد.
میزان خوراک به گونه ای تنظیم می شود که قطرات قبل از رسیدن به دیواره های محفظه خشک شوند. اما، از آنجایی که محصولات دارویی و بهداشتی یا خوراکی حساسیت به دما دارند، خوراک ورودی نباید بیش از حد گرم شود.
خشک کردن قطرات مایع
در این مرحله قطرات ریز در محفظه اسپری درایر با تامین هوای گرم از طریق ورودی خشک می شوند.
سطح قطره مایع بلافاصله خشک می شود تا یک پوسته سخت تشکیل شود. علاوه بر این، مایع داخل باید بتواند از پوسته خشک تشکیل شده عبور کند. به علاوه، انتقال حرارت از خارج به داخل با سرعتی بیشتر از سرعت نفوذ مایع صورت می گیرد که نتیجتا گرمای داخل بالا میرود و به مایع اجازه می‌دهد تا با سرعت بیشتری تبخیر شود. طی این فرایند، مایع دچار تورم شده و فشار داخلی افزایش می‌یابد. با افزایش فشار داخلی ضخامت پوسته کاهش می یابد در حالی که نفوذپذیری برای بخار بالاتر میرود. اگر پوسته نه الاستیک و نه قابل نفوذ باشد، پاره می شود و فشار داخلی از بین میرود.
جداسازی محصول خشک از هوای خروجی
ذرات خشک تشکیل شده در انتها، درون یک محفظه جمع آوری میشوند و هوا از بالای محفظه خارج میشود تا دوباره با گرم شدن به فرایند بازگردد. پس از خشک شدن ذرات، جمع آوری آنها ضروری است. اغلب چنین جداسازی در طوفان هایی انجام می شود که ممکن است نیاز به فیلترهایی برای افزایش راندمان جداسازی باشد.
پودر در پایین اسپری درایر جمع آوری می شود و به صورت پنوماتیک به یک سیکلون منتقل می شود و در آنجا با هوا جدا می شود. هوای موجود در محفظه خشک کردن نیز به سیکلون دیگری فرستاده می شود که در آن ذرات ریزی که ممکن است توسط هوا منتقل شده باشد جدا شده و به جریان اصلی محصول ارسال می شود. هوای مرطوب به طور کلی دفع می شود، اما در برخی موارد چون هنوز گرم است، می توان از آن برای سایر عملیات های فرآیندی مانند پیش‌گرمایش استفاده کرد.
ساخت اسپری درایر در صنایع مختلف
استفاده از اسپری درایر در داروسازی از روش های خشک کردن ساده به فرآیندهای پیچیده ای مانند تولید مواد اولیه در پماد و مواد نگهدارنده و جداسازی مواد فعال حساس به حرارت، پیشرفت کرده است. نیازی به گفتن نیست که اسپری درایر یک فرآیند ایده آل به منظور تعیین دقیق اندازه و خواص فیزکی-شیمیایی محصولات دارویی، بهداشتی و خوراکی میباشد.
امروزه اسپری درایر به طور گسترده در انواع صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. به ویژه در مواد غذایی (خشک کردن شیر با اسپری…) یا داروسازی کاربرد وسیعی پیدا کرده است. در واقع، محصولاتی مانند شیر فوری یا قهوه فوری به لطف این فرآیند تولید می شوند. امکان جلوگیری از تخریب در طول خشک شدن، آن را به یک فرآیند عالی برای داروسازی تبدیل می کند. شرکت صنعت آفرین سامیار با بهره گیری از دانش فنی متخصصین خود، آماده طراحی و ساخت اسپری درایر مناسب صنایع مربوطه میباشد.
اسپری درایر در صنعت نساجی
خشک کردن توسط اسپری یک تکنیک محبوب است که در بسیاری از صنایع از جمله صنعت نساجی مورد استفاده قرار می گیرد. این یک روش مقرون به صرفه و کارآمد برای تولید پودرها و گرانول های الیاف و رنگ است که می تواند ضمن کاهش هزینه های تولید ، خواص مواد نساجی را بهبود بخشد
تولید پودرهای فیبر
خشک کردن با اسپری درایر می تواند پودرهای ریز از الیاف طبیعی و مصنوعی ایجاد کند ، که می تواند به عنوان مواد افزودنی برای تقویت خواص مواد نساجی مانند استحکام ، دوام و مقاومت حرارتی استفاده شود. این پودرها همچنین می توانند با کاهش میزان فیبر مورد نیاز در فرآیند تولید ، هزینه های تولید را کاهش دهند.
اندازه ذرات کنترل شده
خشک کردن به این روش امکان تولید پودرها با توزیع اندازه ذرات کنترل شده را فراهم می کند ، که در صنعت نساجی ضروری است. جایی که اندازه ذرات می تواند بر خصوصیات نهایی مواد نساجی تأثیر بگذارد. خشک کردن با اسپری درایر می تواند پودرهایی با توزیع اندازه ذرات باریک تولید کند و از یکنواختی در محصول نهایی اطمینان حاصل کند
اندازه ذرات کنترل شده
خشک کردن به این روش امکان تولید پودرها با توزیع اندازه ذرات کنترل شده را فراهم می کند ، که در صنعت نساجی ضروری است. جایی که اندازه ذرات می تواند بر خصوصیات نهایی مواد نساجی تأثیر بگذارد. خشک کردن با اسپری درایر می تواند پودرهایی با توزیع اندازه ذرات باریک تولید کند و از یکنواختی در محصول نهایی اطمینان حاصل کند
کاهش اثرات زیست محیطی
خشک کردن اسپری می تواند با استفاده از آب کمتری نسبت به روشهای رنگ آمیزی سنتی ، کاهش مصرف آب و تولید فاضلاب ، به افزایش کیفیت محصول در صنعت نساجی کمک کند. علاوه بر این ، تولید پودرها و گرانول ها میزان زباله های رنگ تولید شده در طی فرآیند تولید را کاهش می دهد. خشک کردن با اسپری درایر مزایا و کاربردهای مختلفی را در ساخت نساجی ، از تولید پودرهای فیبر و رنگ گرفته تا کاهش تأثیرات زیست محیطی ارائه می دهد. توانایی آن در تولید پودرها با توزیع اندازه ذرات کنترل شده ، یکنواختی را در محصول نهایی تضمین می کند
قیمت دستگاه
در کنار تولید مواد غذایی و دارویی، اسپری درایرها برای تولید صنعتی مواد پودری مانند پایه های کاتالیست، مواد سرامیکی، ریزجلبک ها، مواد شوینده و رنگدانه های رنگ به طور گسترده کاربرد دارند. کاربرد این دستگاه‌ها در محیط های صنعتی که اساساً برای تولید ذرات در اکثر صنایع استفاده می شود، این ذرات نه تنها پودر، بلکه تشامل منسوجات، چسب ها، آفت کش ها، بدون کربن و پوشش های ضد خوردگی می باشد.
میزان خوراک اسپری درایرهای صنعتی می توانند به چندین تن در ساعت برسند و دارای محفظه های خشک کن بزرگ و چندین نازل هستند. با این حال، مقیاس آزمایشگاهی این دستگاه‌ها نیز در بازار وجود دارد که برای کارهای تحقیقاتی یا صرفاً برای به دست آوردن ایده اول از یک محصول و سهولت خشک شدن آن قبل از مقیاس گذاری تا خط صنعتی بسیار مفید هستند.