Распылительная сушилка: типы сушилок, преимущества и области применения
Распылительная сушилка - это разновидность сушильного оборудования, используемого для превращения жидкости в порошок (сухой мелкодисперсный материал). Все это делается за один этап, или как говорят технологи «за один проход». Жидкость распыляется или разбивается на мельчайшие капли, а влага впоследствии удаляется путем высушивания капель в потоке горячего воздуха. Конечным результатом является сухой порошок, который легко переносить и упаковывать. По сравнению с другими методами сушки распылительная сушка является распространенным процессом в пищевой, фармацевтической и химической отраслях благодаря своей высокой эффективности, адаптируемости и стабильному качеству продукта.
История распылительной сушки
Французский инженер по имени Алексис Мийярде впервые применил распылительную сушку в 19 веке для создания сухих винных дрожжей для винодельческого бизнеса. Но эта процедура широко не использовалась до середины 20 века. В 1930-х годах была создана первая распылительная сушилка для использования в промышленности.
Сопловые форсунки использовались в самых ранних известных распылительных сушилках до того, как десятилетия спустя были разработаны ротационные распылительные сушилки. До 1920-х годов эта технология практически не использовалась в коммерческих целях из-за относительно несовершенной конструкции первых распылительных сушилок и практических трудностей, связанных с их постоянной эксплуатацией. Но с тех пор эта технология совершенствовалась и менялась с течением времени, чтобы соответствовать широкому спектру отраслей промышленности.
Как работают распылительные сушилки?
Чтобы понять принцип действия сушилки, надо знать, из чего она состоит. Наиболее распространенные распылительные сушилки состоят из нескольких ключевых систем:
- распылительная система
- сушильная камера,
- система нагрева воздуха,
- система сбора продукта.
Рисунок 1 - Форсуночная распылительная сушилка
Рисунок 2 - Роторная распылительная сушилка
Как видите, технология распылительной сушки очень простая и состоит из следующих основных этапов:
| №,п/п | Этапы сушки жидких и пастообразных материалов в распылительнойсушилке | Описание этапа |
| 1. | Подготовка сырья | С целью подготовки сырья к сушке его смешивают (иногда с инертным наполнителем или растворителем), стандартизируют по вязкости, после чего гомогенизируют |
| 2. | Распыление сырья в объеме камеры распылительной сушилки | Для этих целей используется распыление через распылительные форсунки под высоким давлением или диспергирование сырья на вращающемся колесе. Распыление в обоих случаях происходит внутри камеры сушки в потоке нагретого воздуха |
| 3. | Сушка распыленного сырья | Поток нагретого воздуха подхватывает мельчайшие капли сырья и увлекает их с собой в систему сбора готового продукта, в которой улавливается сухой продукт, а влажный воздух через рекуперативный теплообменник и воздуховод выбрасывается в атмосферу |
| 4. | Сбор высушенного порошка | Сбор готового продукта обычно осуществляется либо в блоке циклонов-осадителей, либо с помощью рукавного (мешочного) фильтра. Готовый продукт похож на порошок или очень мелкие гранулы |
У различного сырья скорость сушки может сильно отличаться, в связи с чем, производительность распылительных сушилок на разных видах сырья тоже бывает разной.
В целом, на скорость сушки влияет несколько факторов, в том числе:
- исходное содержание влаги в продукте.
- размер капель;
- температура;
- скорость воздуха.
Используя наши распылительные сушилки, вы можете контролировать эти факторы для получения стабильно высококачественного продукта.
Какие бывают типы распылительных сушилок?
Доступно несколько типов распылительных сушилок. Тип используемой распылительной сушилки будет зависеть от свойств высушиваемого жидкого сырья, желаемого конечного продукта и требуемой производственной мощности.
Ротационные или центробежные распылительные сушилки.
Вращающееся распылительное колесо разбивает подаваемую на него жидкость на мелкие капли. Распылительная сушилка такого типа позволяет получать большое количество продукта и является наиболее гибкой системой распыления, применимой к широкому спектру исходных материалов, и может использоваться для сушки жидких продуктов с очень высокой вязкостью. Роторные распылители могут быть сконструированы для обработки абразивных суспензий с использованием кругов с керамическими вставками.
Форсуночные распылительные сушилки.
Осушители этого типа распыляют жидкость в виде капель с помощью насоса высокого давления (обычно до 30 МПа) для получения однородного порошка. Системы с напорными форсунками позволяют получать порошок с постоянным размером частиц, который часто требуется для обеспечения хороших свойств текучести и стабильной насыпной плотности. Чаще всего эти сушилки используются в пищевой отрасли.
Газожидкостные (пневматические) распылительные сушилки.
В форсунках для распыления жидкости используется газ под давлением (от 0,4 МПа до 1 МПа). Наиболее часто используемые газы - сжатый воздух или пар. Две технологические среды (газ с высокой скоростью подачи и жидкость) соединяются в небольшой камере, где подаваемый газ разбивает жидкость на мелкие капли. Сопла этого типа часто используются для экспериментальных сушилок.
Распылительная сушка, комбинированная с сушкой в псевдоожиженном слое.
Распылительные сушилки часто комбинируют с псевдоожиженным слоем. Псевдоожиженные слои могут быть встроены в нижнюю часть камеры распылительной сушки, при этом псевдоожижающий воздух выходит вместе с воздухом из распылительной камеры. Также подаваемый в нижнюю часть камеры воздух может служить для удаления небольшого количества влаги или охлаждения продукта. Такие двухступенчатые и трехступенчатые сушильные системы чаще всего используются для получения агломерированного материала с эффектом параллельного удаления свободной пыли из готового продукта.
Распылительные сушилки замкнутого цикла.
Эти сушилки предназначены для использования там, где продукт подвержен окислению или растворителем является не вода, а органическая жидкость с легковоспламеняющимися парами. Процесс сушки осуществляется по замкнутому циклу с использованием азота в качестве сушильного агента вместо воздуха, чтобы исключить кислород из процесса сушки. В замкнутом цикле используется охладитель (конденсатор для регенерации паров растворителя).
Преимущества распылительных сушилок
Одним из основных преимуществ распылительной сушки является ее способность получать сыпучий порошок, который легок в последующем обращении (хранении, транспортировке, использовании в качестве ингредиента). Распылительная сушка сама по себе не является самым дешевым методом производства, но с ее помощью можно получить порошок непосредственно из жидкости за одну стадию. В большинстве других методов используется несколько этапов (например, обезвоживание в псевдоожиженном слое или мгновенная сушка), по этой причине при эксплуатации небольших производственных установок или экспериментальных систем распылительная сушилка обычно требует меньших капитальных затрат, хотя эксплуатационные расходы могут быть выше, чем, например, в вакуумно-импульсной сушилке. Однако у метода распылительной сушки есть много других положительных качеств.
Гибкость.
Одним из наиболее значительных преимуществ распылительной сушки является ее способность получать порошок из жидкого сырья в широком диапазоне исходной влажности. Таким образом, распылительная сушка является экономически эффективным способом создания богатого ассортимента продуктов, таких как пищевые ингредиенты, фармацевтические препараты, химикаты и косметика.
Высокое качество сухих продуктов распыления.
Частицы, образующиеся при распылительной сушке, отличаются однородным размером. Этот более высокий уровень качества продукции имеет решающее значение в различных отраслях промышленности, включая пищевую, фармацевтическую и косметическую. Однородный размер частиц порошков, высушенных распылением, делает их подходящими для использования при производстве, поскольку такие продукты легче обрабатываются и обладают лучшими свойствами текучести.
Сохранение активных ингредиентов.
Сохранность биологически активных соединений высушиваемого сырья необходимо в таких отраслях, как фармацевтика и биотехнология. Распылительная сушилка способна сохранить эти активные компоненты, что делает ее подходящим методом для производства высококачественных фармацевтических и биофармацевтических препаратов.
Универсальность.
Еще одним преимуществом распылительной сушки является ее индивидуальная настройка. Эта процедура подходит для широкого спектра жидкостей и суспензий, что делает ее отличным способом сушки широкого спектра сырья. Технологичность распылительной сушки позволяет создавать разнообразный ассортимент порошков, включая пищевые добавки, фармацевтические препараты, химикаты и косметику.
Снижение количества загрязняющих веществ.
Распылительная сушка также может помочь уменьшить количество загрязняющих веществ, таких как бактерии и другие микробы. Это особенно важно в таких отраслях, как пищевая и фармацевтическая, где присутствие загрязняющих веществ может привести к ухудшению качества продукции. Распылительные сушилки чаще всего поставляются с системами CIP (Clean In Place), сами сушилки при этом имеют гладкие внутренние поверхности для более легкой безразборной мойки.
Каковы промышленные области применения распылительных сушилок?
Преимущества распылительной сушки уже должны были дать понимание, насколько универсальным является это технологическое решение для широкого спектра отраслей промышленности. Итак, давайте взглянем на отрасли, в которых они используются.
Распылительная сушилка в пищевой промышленности.
Пищевая промышленность является одним из крупнейших покупателей технологии распылительной сушки. Ее часто используют для приготовления растворимого кофе, чая, сухого молока, яичных продуктов, детских смесей, ароматизаторов и других пищевых ингредиентов. Распылительная сушка сохраняет вкус, аромат и цвет продуктов, сводя к минимуму количество бактерий и других загрязняющих веществ. Высокая скорость и эффективность процесса обеспечивают экономичный способ получения огромного количества пищевых ингредиентов.
Распылительные сушилки в фармацевтической промышленности.
Как уже упоминалось ранее, фармацевтическая промышленность также является крупным потребителем технологии распылительной сушки. Эта отрасль используют ее для создания порошков, гранул и таблеток, а также для инкапсуляции активных веществ. Постоянный размер частиц и стабильность порошков, подвергнутых распылительной сушке, делают их подходящими для использования в производстве лекарственных средств.
Распылительная сушилка в химической промышленности.
Технология распылительной сушки также широко используется в химической промышленности. Этот метод применяется для создания катализаторов, пигментов, моющих средств и других химических продуктов. Распылительная сушка также подходит для сушки других химических растворов в этом бизнесе. Порошки, высушенные распылением, подходят для использования в качестве катализаторов, пигментов и прочих химических продуктов благодаря их однородному размеру частиц и стабильности.
Распылительные сушилки в переработке сельскохозяйственного сырья.
Технология распылительной сушки приносит большую пользу сельскохозяйственной промышленности. Этот метод используется для производства кормов для животных, удобрений и пестицидов. Благодаря высокой скорости и эффективности распылительной сушки она обеспечивает экономичный подход к созданию большого количества таких продуктов. Кроме того, постоянный размер частиц и стабильность порошков, высушенных распылением, делают их идеальными для использования в качестве корма для животных, удобрений и пестицидных продуктов.
Распылительная сушилка в биотехнологии.
Биотехнологическая промышленность является еще одним крупным потребителем технологии распылительной сушки. Создание рекомбинантных белков, вакцин и других биофармацевтических препаратов стало намного проще, как только начали использовать распылительную сушку в этой отрасли. Здесь тоже необходимо сохранять биологическую активность веществ, а распылительная сушка позволяет производить высококачественные биофармацевтические препараты.
Распылительная сушилка на страже экологии.
Экологи использует технологию распылительной сушки для очистки сточных вод, твердых отходов и загрязнения воздуха. Эффективность и универсальность распылительной сушки делают ее идеальным методом для обработки этих типов отходов.
Распылительные сушилки в косметической промышленности.
Возможно, вы уже догадались, что косметическая промышленность также использует технологию распылительной сушки, поскольку многие продукты в этой отрасли содержат мелки порошковые частицы. Таким образом, технология распылительной сушки используется для производства косметических порошков и других средств личной гигиены. Однако вместо сушки распылением в косметической отрасли используется процесс охлаждения распылением, поскольку продукты, применяемые для ухода за кожей, обычно состоят из жиров и плавятся при низкой температуре. В этом случае материалы сначала расплавляются до образования жидкости, а затем подаются в систему распыления в виде расплавленной массы. Такой спрей выбрасывается в поток холодного воздуха и затвердевает в виде твердых капель, образуя сухой порошок, с которым легко обращаться.
Распылительные сушилки в радиоэлектронной промышленности.
Растущим рынком распылительной сушки является производство порошка для изготовления катодных и анодных материалов для производства электромобилей. Это новая область, требующая новых форм распыления и сушки для получения материалов с большой площадью поверхности, обеспечивающих наилучшие характеристики аккумулятора.
Недостатки распылительной сушилки
Ни одна технология не обходится без недостатков. Технология распылительной сушки не является исключением. Вот некоторые недостатки, связанные с распылительной сушкой.
Ограниченная вязкость сырья.
Как правило, с помощью распылительной технологии можно сушить только сырье с вязкостью менее 500 сантипуаз. Это означает, что сушку необходимо производить при относительно низком содержании твердых частиц в исходном материале. Иногда сырье необходимо разбавлять для достижения нужной вязкости. Другие методы сушки позволяют обрабатывать гораздо более высокие концентрации твердых веществ и, таким образом, уменьшают габариты сушилки.
Высокие капитальные затраты.
Это дорогостоящая технология в приобретении и эксплуатации из-за высокой скорости испарения по сравнению с некоторым оборудованием для сушки.
Высокое энергопотребление.
Нагрев воздушного потока и распыление сырья во время распылительной сушки потребляет много энергии. Особенно при крупномасштабных операциях распылительная сушка может быть дорогостоящей из-за высокого энергопотребления.
Безопасность эксплуатации.
Многие материалы, производимые в виде сухих порошков, являются взрывоопасными и /или легковоспламеняющимися. Распылительные сушилки снабжены системами взрывозащиты и противопожарной безопасности, конструкция которых позволяет исключить любую опасность взрыва.
Но, несмотря на все эти ограничения, возврат инвестиций в технологию распылительной сушки часто происходит довольно быстро. К этому добавляется тот факт, что, поскольку распылительная сушка настолько широко доступна, она развивается очень быстрыми темпами, и большинство этих недостатков сглаживаются новыми инновациями в области вакуумной сушки сырья.
Что использовать вместо распылительной сушилки?
Часто выгодной заменой распылительной сушилке может быть вакуумно-импульсная сушилка и некоторые другие типы сушилок.
Обращайтесь к нам, и мы поможем вам купить сушилку с оптимальным соотношением «цена и качество», которая будет подходить под все ваши требования к энергообеспечению и размещению оборудования, а также качеству готового продукта.
Температура сушки в распылительной сушилке
Для сушки распыленной жидкости в порошок классическим методом распылительной сушким используется воздух, нагретый до 200°С. И как раз здесь надо учитывать то, что деликатные легковоспламеняющиеся жидкие компоненты подвергаются воздействию высоких температур, и в этот момент происходит молекулярная деградация, которая отрицательно влияет на растворимость порошка, стабильность и вкусовые качества.
Чем распылительная сушка лучше сублимационной?
Распылительная сушка по некоторым продуктам превосходит сублимационную сушку в показателе эффективности. В качестве ключевых факторов можно отметить растворимость, гигроскопичность, содержание влаги, влажность сырья и продукта, текучесть и температура стеклования.
Какие продукты не сушатся распылительной сушилкой?
Хотя распылительная сушилка может сушить широкий спектр продуктов, не все материалы подходят для распылительной сушки. Некоторыми примерами таких продуктов являются гели (высоковязкие продукты могут плохо распыляться, что приводит к засорению распылительной форсунки), продукты с высоким содержанием сахара, продукты с высокой чувствительностью к нагреву (некоторые витамины и ферменты), а также пасты (та же проблема, что и у гелей) и продукты с высокой реакционной способностью.
Что мы можем предложить вам?
Мы являемся производителем различных сушилок для пищевой, косметической, фармацевтической и химической промышленности.
У нас вы можете купить распылительную сушилку и другие промышленные сушилки для получения готовых продуктов высокого качества.
Наши клиенты помимо рекомендаций в выборе оборудования всегда получают консультационную поддержку по технологии производства тех или иных продуктов и приходят к покупке сушилок с полным пониманием всего спектра перспективных возможностей их новой или модернизируемой производственной площадки, а также с пониманием ассортимента вспомогательного оборудования, без которого очень часто невозможно обойтись.