Войти
Распылительная сушилка лабораторного масштаба.. A = раствор или суспензия для сушки, B = входящий газ распыления, 1 = Подача сушильного газа, 2 = Нагрев сушильного газа, 3 = Распыление раствора или суспензии, 4 = Сушильная камера, 5 = Часть между сушильной камерой и циклоном, 6 = Циклон, 7 = Сушильный газ отводится, 8 = Сборный резервуар Стрелки означают, что это прямоточная лабораторная распылительная сушилка Распылительная сушка - это метод получения сухого порошка из жидкости или суспензии путем быстрой сушки горячим газом. Это предпочтительный метод сушки многих термочувствительных материалов, таких как пищевые продукты и фармацевтические препараты. Стабильное распределение частиц по размеру является причиной для распылительной сушки некоторых промышленных продуктов, таких как катализаторы. Воздух - это нагретая сушильная среда; однако, если жидкость представляет собой легковоспламеняющийся растворитель, такой как этанол, или продукт чувствителен к кислороду, тогда используется азот.
Во всех распылительных сушилках используется какой-либо тип распылитель или распылительное сопло для диспергирования жидкости или суспензии в распылитель с контролируемым размером капель. Наиболее распространенными из них являются роторные дисковые и одинарные вихревые сопла высокого давления. Колеса распылителя, как известно, обеспечивают более широкое распределение частиц по размеру, но оба метода позволяют обеспечить согласованное распределение частиц по размеру. В качестве альтернативы, для некоторых применений используются двухжидкостные или ультразвуковые сопла. В зависимости от требований процесса при соответствующем выборе могут быть достигнуты размеры капель от 10 до 500 мкм. Чаще всего применяются в диапазоне диаметров от 100 до 200 мкм. Сухой порошок часто является сыпучим.
Наиболее распространенный тип распылительных сушилок называется однокомпонентным. В верхней части камеры находится единственный источник осушающего воздуха (см. № 4 на схеме). В большинстве случаев воздух выдувается в том же направлении, что и распыляемая жидкость (прямоток). Производится мелкий порошок, но он может иметь плохую текучесть и производить много пыли. Чтобы преодолеть пыль и плохую текучесть порошка, было произведено новое поколение распылительных сушилок, называемых распылительными сушилками с множественным эффектом. Вместо одностадийной сушки жидкости, сушка выполняется в два этапа: первый вверху (как для одного эффекта), а второй - со встроенным статическим слоем в нижней части камеры. Слой создает влажную среду, которая заставляет более мелкие частицы слипаться, производя более однородные частицы, обычно в диапазоне от 100 до 300 мкм. Эти порошки являются сыпучими из-за большего размера частиц.
Мелкодисперсные порошки, полученные на первой стадии сушки, могут быть рециркулированы в непрерывном потоке либо в верхней части камеры (вокруг распыляемой жидкости), либо в нижней части внутри интегрированного псевдоожиженного слоя. Сушка порошка может быть завершена на внешнем вибрирующем псевдоожиженном слое.
Горячий сушильный газ может проходить в параллельном направлении, в том же направлении, что и распылитель жидкости, или в противотоке, когда горячий воздух течет против потока из распылителя. При прямоточном потоке частицы проводят меньше времени в системе и в сепараторе частиц (обычно в циклонном устройстве). При противоточном потоке частицы проводят больше времени в системе и обычно соединяются с системой псевдоожиженного слоя. Параллельный поток обычно позволяет системе работать более эффективно.
Альтернативами распылительным сушилкам являются:
Форсунки для распылительной сушки. 
Схематическое изображение процесса распылительной сушки. Распылительная сушилка принимает поток жидкости и разделяет растворенное вещество или суспензию в виде твердого вещества и растворитель на пар. Твердое вещество обычно собирается в барабане или циклоне. Входящий поток жидкости распыляется через сопло в поток горячего пара и испаряется. Образуются твердые частицы, поскольку влага быстро покидает капли. Форсунка обычно используется, чтобы сделать капли как можно меньше, чтобы максимизировать теплопередачу и скорость парообразования. Размер капель может составлять от 20 до 180 мкм в зависимости от сопла. Существует два основных типа форсунок: одинарная форсунка высокого давления (от 50 до 300 бар) и двухжидкостная форсунка: одна жидкость - жидкость для сушки, а вторая - сжатый газ (обычно воздух под давлением от 1 до 7 бар).
Распылительные сушилки могут сушить продукт очень быстро по сравнению с другими методами сушки. Они также превращают раствор (или суспензию) в высушенный порошок за одну операцию, что упрощает процесс и увеличивает рентабельность.
В фармацевтическом производстве сушка распылением используется для производства аморфных твердых частиц путем равномерного диспергирования активных фармацевтических ингредиентов в полимерной матрице. Это состояние переводит активные соединения (лекарство) в более высокое энергетическое состояние, что, в свою очередь, способствует диффузии лекарственных специй в организме пациента.
Распылительная сушка часто используется в качестве техники капсулирования в пищевой и других отраслях промышленности. Вещество, подлежащее инкапсуляции (загрузка), и амфипатический носитель (обычно какой-то вид модифицированного крахмала ) гомогенизируют в виде суспензии в воде (кашице). Затем суспензия подается в распылительную сушилку, обычно в башню, нагретую до температуры выше точки кипения воды.
. Когда суспензия поступает в башню, она распыляется. Частично из-за высокого поверхностного натяжения воды и частично из-за гидрофобных / гидрофильных взаимодействий между амфипатическим носителем, водой и нагрузкой распыленные суспензия образует мицеллы. Небольшой размер капель (в среднем 100 77 микрометров 44 в диаметре) приводит к относительно большой площади поверхности, которая быстро сохнет. По мере высыхания воды носитель образует твердую оболочку вокруг груза.
Потеря нагрузки обычно зависит от молекулярной массы. То есть более легкие молекулы имеют тенденцию выкипать в больших количествах при температурах обработки. Потери сводятся к минимуму в промышленных масштабах за счет распыления на более высокие башни. Чем больше объем воздуха, тем ниже средняя влажность в процессе. В соответствии с принципом осмоса, вода будет стимулироваться своей разницей в летучести в паровой и жидкой фазах, чтобы покинуть мицеллы и попасть в воздух. Следовательно, такой же процент воды может быть высушен из частиц при более низких температурах, если используются более крупные башни. В качестве альтернативы суспензию можно распылять в частичном вакууме. Поскольку точка кипения растворителя - это температура, при которой давление пара растворителя равно давлению окружающей среды, снижение давления в башне приводит к снижению точки кипения растворителя.
Применение технологии инкапсулирования с помощью распылительной сушки состоит в приготовлении «дегидратированных» порошков веществ, не содержащих воды для обезвоживания. Например, растворимые смеси для напитков представляют собой сушки распылением различных химикатов, из которых состоит напиток. Когда-то этот метод использовался для удаления воды из пищевых продуктов. Одним из примеров является приготовление обезвоженного молока. Поскольку молоко не инкапсулировалось и сушка распылением вызывает термическое разложение, обезвоживание молока и аналогичные процессы были заменены другими методами обезвоживания. Сухое обезжиренное молоко по-прежнему широко производится с использованием технологии распылительной сушки, обычно с высокой концентрацией твердых веществ для максимальной эффективности сушки. Термическое разложение продуктов можно преодолеть, используя более низкие рабочие температуры и камеры большего размера для увеличения времени пребывания.
Недавние исследования теперь предполагают, что использование технологий распылительной сушки может быть альтернативным методом кристаллизации аморфных порошков. во время процесса сушки, поскольку влияние температуры на аморфные порошки может быть значительным в зависимости от времени пребывания при сушке.
Пища: сухое молоко, кофе, чай, яйца, хлопья, специи, ароматизаторы, кровь, крахмал и производные крахмала, витамины, ферменты, стевия, нутракутики, красители, корм для животных и т. д.
Фармацевтические препараты: антибиотики, медицинские ингредиенты, добавки
Промышленные: пигменты для красок, керамические материалы, носители для катализаторов, микроводоросли
