Универсальность сушки сыпучих материалов

Джесс Эллиотт | 30 марта 2023 г.

Сушка сыпучих материалов является важным этапом в перерабатывающей промышленности. Область применения может варьироваться от сушки пищевых продуктов до приготовления активных фармацевтических ингредиентов и производства сырья для литиевых батарей. Необходимость быстрой сушки материалов в контролируемых условиях без повреждений и деградации с течением времени привела к появлению многих конструкций технологических сушилок. Спустя долгое время после появления самого раннего метода сушки с использованием солнца и ветра, производители теперь сохраняют больший контроль, чтобы сократить время процесса, используя преимущества нескольких проверенных подходов.

Доступно множество сложных оптимизированных процессов. Современные технологии обеспечивают преимущества, зависящие от требований к продукту и его применения, мощностей, условий, времени и доступного пространства.

Что такое сушка? Проще говоря, это физический процесс, посредством которого летучие жидкости или растворители отделяются или испаряются с образованием твердого продукта. Влага или растворитель из твердых веществ или порошков чаще всего испаряются за счет применения тепловой энергии или тепла, перемешивания и вакуума. Операции сушки часто следуют за механическим отделением или удалением растворителя или воды из твердых продуктов. Однако, если говорить просто, практика удаления влаги из продуктов сопряжена со многими проблемами. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не повредить, не ухудшить или не изменить химический состав продукта. Например, при производстве литиевых батарей остаточная влага или растворитель могут уменьшить или создать проблемы с покрытием электродов. Операции сушки часто используются после операций осаждения или кристаллизации перед таблетированием или наполнением или последующими операциями смешивания.

Преимущества сушки часто включают снижение затрат на упаковку, хранение и логистику, увеличение срока годности и устранение бактериального загрязнения.

- Распылительная сушка: предполагает подачу жидкой суспензии под давлением через распылительную форсунку в высокоскоростной горячий газ, вызывающий быстрое испарение влаги. Сушка происходит почти мгновенно, но часто требует дополнительных этапов сушки для удаления остаточной связанной влаги.

Конфигурация распылительной сушки

- Сублимационная сушка (лиофилизация): включает замораживание и сушку в вакууме, позволяющую льду перейти из твердого состояния в пар, не проходя через жидкую фазу. Обычно он используется для чувствительных к температуре материалов, таких как вакцины или ферменты, характеризуется замораживанием раствора продукта с последующей сублимационной сушкой водой или влагой и завершением вторичной сушки путем нагревания. (9-е издание Перри)

- Сушка в печи или на лотках: Нагрев продукта путем конвекции в камере для испарения влаги при постоянной температуре, позволяющей жидкости испаряться. Печь-сушилка часто оснащена вентилятором или турбиной, стимулирующей процесс сушки, который нагревает и сушит продукты. Конструкции оснащены передвижными лотками. Печные сушилки очень бережны в обращении с продуктом, но требуют длительной обработки.

Рисунок 3. Сушилка для лотков

- Микроволновая сушка: использование микроволн, создающих тепло для преобразования жидкости в пар и высушивания продукта. Несмотря на эффективность, некоторые из недостатков включают ухудшение или изменение качества продукта из-за повреждений, вызванных микроволнами.

Иллюстрация микроволновой сушилки

- Конические сушилки (с перемешиванием): широко используемые в аккумуляторной, фармацевтической, пищевой, пищевой и химической промышленности. Материал помещается в котел, оснащенный винтовой мешалкой. По мере перемешивания материала, способствующего обновлению поверхности, к котлу применяется непрямое тепло и вакуум. Тепло, передаваемое в материал, превращает жидкость в пар. В котле создается вакуум для снижения температуры кипения влаги или растворителя, что способствует эффективной сушке продукта при пониженной температуре кипения жидкой фазы.

Существует множество других конфигураций сушилок, таких как туннельные, вращающиеся барабанные, барабанные, пленочные и ленточные. Здесь они не обсуждаются, но также широко практикуются в промышленности. (9-е издание Перри)