سمینار اصول طراحی خشک کن های پاششی برای خشک کردن فرآورده های بیولوژیک

سمینار اصول طراحی خشک کن های پاششی برای خشک کردن فرآورده های بیولوژیک

فایل بصورت PDF

چکیده

یکی از مهمترین فرآیندهای موجود در صنایع، فرآیند خشک کردن می باشد که در بیشتر صنایع مانند صنایع غذایی، لبنی، دارویی، شیمیایی، پلیمر، کشاورزی، سرامیک و… مورد استفاده قرار می گیرد. در بین فرآیندهای مختلف خشک کردن، خشک کردن از طریق پاشش اهمیت خاصی داشته زیرا در این نوع خشک کن ها سطح انتقال حرارت و جرم به حداکثر خود رسیده و نرخ انتقال رطوبت از ماده به میزان بالایی می رسد.

در این تحقیق، ابتدا به بیان کلیاتی در مورد خشک کن ها پرداخته شده و پس از معرفی خشک کن پاششی و شناسایی اجزای آن و کاربرد هریک از این بخش ها، به کاربردها، مزایا و معایب آن نیز اشاره شده است. نظر به اینکه خشک کن پاششی به دلیل زمان اقامت کوتاه، برای خشک کردن مواد حساس به دما، گزینه بسیار مناسبی می باشد. کاربرد این دستگاه در خشک کردن فرآورده های بیولوژیک (به ویژه مواد دارویی و بیوشیمیایی ) روز به روز در حال گسترش است. از خشک کن پاششی در صنایع دارویی، برای خشک کردن بسیاری از آنتی بیوتیک ها، ویتامین ها، آنزیم ها، سرم ها و… استفاده می شود. همچنین این سیستم برای خشک کردن میکروارگانیسم ها، مخمرها و بسیاری از مواد بیوشیمیایی کاربرد دارد.

در نهایت طراحی یک نمونه خشک کن پاششی برای خشک کردن فرآورده های بیولوژیک براساس نتایج بدست آمده در دانشگاه ویسکانسین به تفضیل توضیح داده شده است.

مقدمه

خشک کن پاششی دستگاهی ایده آل جهت تبدیل جریان پیوسته مایع به پودر، با مشخصه های استاندارد بالا، شامل دانه بندی، رطوبت کنترل شده، وزن مخصوص و شکل ذرات می باشد.

اساس فرآیند بر مبنای پاشیدن محلول و تبدیل آن به قطرات ریز توسط اتمایزر و تماس دادن آن با هوای داغ، درون محفظه، استوار است.

هر سیستم خشک کن پاششی شامل پمپ تغذیه خوراک، اتمایزر، کوره هوای گرم، توزیع کننده هوا، محفظه خشک کن، سیستم جداسازی پودر از هوای مرطوب و تخلیه هوای مرطوب می باشد.سیستم براساس خواص پودر و خوراک و همچنین محدودیتهای خواسته شده از جمله حداکثر دمای خروجی پودر جهت بسته بندی پیوسته، طراحی می شود.

مهم ترین مزیت خشک کن های پاششی، سرعت بسیار زیاد خشک کن به علت افزایش فوق العاده زیاد سطح نسبت به جرم می باشد که امکان خشک کردن مایعات حساس به حرارت را بدون تخریب حرارتی فراهم می کند.

موارد استفاده این دستگاه در صنایع بالاخص صنایع غذایی و دارویی روز به روز در حال افزایش است. این دستگاه برای خشک کردن انواع آنزیم ها، آنتی بیوتیک ها، ویتامین ها، میکرو ارگانیسم ها، مخمرها و… به کار می رود.

فصل اول: روش های خشک کردن و دسته بندی انواع خشک کن ها

1-1- مقدمه

در بین کلیه واحدهای صنعتی شاید بتوان گفت که عملیات خشک کردن بیشترین کاربرد را داشته باشد؛ زیرا که در اکثر مراحل تولید لااقل یک مرحله خشک کردن به چشم می خورد. اگر بخواهیم تعریف جامعی از خشک کردن داشته باشیم باید گفت خشک کردن گرفتن رطوبت مواد تا رسیدن به یک محصول جامد است که به طرق مختلفی مانند حرارت دادن و تبخیر کردن آب درون مواد، کار مکانیکی یعنی فشرده کردن مواد و خارج کردن آب درون آن، جذب آب از درون مواد از طریق مواد شیمیایی جاذب الرطوبه، انجماد آب درون مواد و تصعید آن می تواند صورت گیرد که مهمترین آنها تبخیر رطوبت از طریق حرارت دهی می باشد که بیشتر مد نظر است. در این تحقیق نیز خشک کردن از طریق تبخیر صورت می گیرد و گاز داغ مورد استفاده در خشک کن هوا می باشد.

2-1- روشهای خشک کردن

تعداد بسیار متنوع موادی که لازم است خشک شوند از نظر خواص شیمیایی و فیزیکی با هم کاملاً متفاوتند و همچنین طرق مختلف حرارت دهی برای فرآیند خشک کردن وجود دارد بنابراین بسیار مشکل است که بتوان همه روشهای ممکن برای خشک کردن را دسته بندی کرد. تعدادی از روشهای معمول خشک کردن که در صنایع به کار می رود را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:

1-2-1- خشک کردن از طریق جابه جایی

در این روش حرارت محسوس محیط گازی از طریق انتقال حرارت جابه جایی به سطح ماده تر داده می شود. عامل خشک کننده (هوا) از روی ماده تر یا از درون آن عبور داده می شود تا رطوبت ماده را تبخیر کند (شکل 1-1-الف). برای صرفه جویی در انرژی مقداری از هوای خروجی به سیستم برگشت داده می شود (شکل 1-1-ب). معمولاً از هوای داغ به عنوان عامل خشک کردن استفاده می شود ولی از مواد دیگری مانند گازهای خروجی از دستگاهها یا بخار داغ و… نیز می توان به عنوان خشک کننده استفاده کرد. برای خشک کردن مواد قابل انفجار یا مواد اشباع از حلالهای آلی، از گاز بی اثری مانند نیتروژن یا مخلوط نیتروژن- بخار آب به عنوان عامل خشک کردن در یک سیستم کاملاً بسته استفاده می شود. در چنین سیستمی رطوبت تبخیر شده از طریق میعان از سیستم جدا می شود.

2-2-1- خشک کردن هدایتی

در این روش، حرارت لازم به طریق هدایتی از یک سطح داغ سوزی، صفحه ای استوانه ای یا دیواره خشک کن تأمین می شود (شکل 2-1). در این روش خشک کردن مقدار انتقال حرارت به بدنه مواد، نه فقط به هدایت حرارتی سطح داغ بلکه همچنین به ضریب حرارت بین منبع گرم کننده و سطح داغ بستگی دارد.

منبع گرم کننده سطح داغ معمولاً بخار داغ، مایعات آلی، فلزات گداخته یا ذوب شده یا حاملهای دیگر انرژی اند که ضریب انتقال حرارت بالایی دارند . از آنجایی که همه حرارت لازم برای تبخیر رطوبت ماده از میان لایه های مواد عبور می کند، راندمان حرارتی این روش خشک کردن بیشتر از راندمان روش جابه جایی است زیرا در روش جابه جایی بیشتر حرارت عامل خشک کننده از بالای مواد به بیرون از خشک کن هدایت می شود.