Mini Spray Dryer

Atomização ou secador por spray.
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Aplicações para o Spray Dryer
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Conhecimento básico do Mini Spray Dryer


Esta seção destina-se a fornecer novos usuários no campo básico de secadores por spray, eles têm um entendimento básico dos princípios de trabalho dos secadores por spray.
 

Um secador por pulverização é um dispositivo para remover rapidamente a água de um líquido, que pode ser um sólido solúvel dissolvido em um líquido (solução) ou um sólido insolúvel suspenso em um líquido (pasta) e produzido na forma de pó.
 

Na sua forma básica, o secador por pulverização adota um processo completo, aceitando a alimentação líquida de uma extremidade e embalando-a em sacos ou outro recipiente na outra extremidade para transporte.
 

Existem muitos formatos e tamanhos diferentes de equipamento de secagem por spray, que parecem muito diferentes, mas funcionam basicamente da mesma maneira. A secagem por pulverização é um processo de evaporação e o método mais comum para a produção de pós, especialmente para materiais sensíveis ao calor. O pó produzido possui boa fluidez e menor consumo de energia que os liofilizadores, sendo um processo de secagem muito popular nos tempos modernos. 



Explicação dos termos do secador por pulverização


  • Concentração

A matéria – prima é geralmente concentrada antes de ser introduzida no secador por spray. No estágio de concentração, o teor de sólidos é aumentado para reduzir o consumo de energia que deve ser evaporado no secador por pulverização Teoricamente, recomenda-se: teor de sólidos ilimitado, mas em circunstâncias normais, o material começa a exibir uma viscosidade mais alta em uma determinada concentração A fluidez não é boa, o que impõe desafios ilimitados ao processo de secagem da bomba e spray. Portanto, após a concentração geral atingir um certo limite, o processo de secagem por spray não é mais aplicável.

  • Spray

O secador por pulverização é caracterizado pela atomização das matérias-primas e pelo contato do spray com o ar quente. O estágio de atomização visa criar as melhores condições para a evaporação e produzir um produto seco com as características necessárias. Bicos e atomizadores rotativos são usados ​​para formar o spray. A gama de secadores varia de um bico a mais de cinquenta.
 

  • Contato com a gota de água

O elemento central do secador por pulverização é a câmara de secagem por pulverização. Na câmara de secagem por pulverização, o líquido atomizado é colocado em contato com gás quente (geralmente ar), resultando na evaporação de mais de 95% das gotas de água em alguns segundos (ou mesmo milissegundos). A maneira como o spray entra em contato com o ar no secador afeta o comportamento das gotículas durante a fase de secagem e afeta diretamente as propriedades do produto seco. O tipo de contato entre o spray e o ar é determinado pela posição do atomizador em relação à entrada de ar. A ponta do bico geralmente está localizada na parte superior do secador e pulveriza para baixo.

Portanto, o projeto do secador por pulverização envolve dois parâmetros principais relacionados ao conceito de contato com o ar da gota d’água: 1. A racionalidade da distribuição do ar quente; 2. O tamanho da gota atomizada e o tamanho do atomizador por secagem por pulverização.

 

  • Filtragem de ar
Filtro de ar típico 1
Filtro de ar típico 2


pode não ter o conceito de filtragem de ar entre muitos usuários expostos primeiro a sistemas de secagem por spray, porque a maioria dos laboratórios ou produtos padrão não possui filtragem de ar. No entanto, no processo de aplicação real dos secadores por pulverização, é inseparável do projeto da filtragem do ar.A filtragem do ar geralmente se refere a: filtragem do ar aquecido (meio de calor), filtragem do ar dos atomizadores; não importa para que lado o ar Na produção e aplicação, especialmente para usuários de alimentos, produtos farmacêuticos e materiais finos, a filtragem é a mesma configuração que deve ser executada.

Inspire o ar para o sistema através do filtro, conforme mostrado. A eficiência do filtro depende do produto que está sendo seco. Geralmente, os produtos químicos requerem menos filtragem e alguns processos farmacêuticos e alimentares exigem filtros muito eficientes. Na maioria das aplicações, dois conjuntos de filtros são filtros de baixa eficiência, seguidos por meios de filtro mais eficientes.
 

Os filtros geralmente têm duas funções, a primeira é usada para evitar a contaminação do produto que está sendo seco e a segunda é usada para impedir que partículas passem pelo sistema de ar quente e se tornem possíveis faíscas ao entrar na câmara, o que pode ser um incêndio e Possível fonte de ignição da explosão.

Devido à particularidade do secador por pulverização, a seleção e o teste do filtro são um trabalho muito importante, e o filtro pode ser considerado para desempenho em relação à temperatura ambiente e alta temperatura.

  • Aquecedor

Como o secador por pulverização depende do aquecimento do ar e conclui o processo de transferência de energia térmica, o sistema de aquecimento do secador por pulverização é um elo de design muito importante.


Para evaporar efetivamente, o ar que entra deve ser aquecido. Existem dois métodos principais para o aquecimento do ar, o aquecimento direto e o indireto.
 

Aquecimento direto refere-se ao local em que combustíveis como óleo ou gás queimam no tubo de admissão. Ao secar a maioria dos produtos químicos ou minerais, o óleo pode ser usado como combustível, mas não é permitido o uso como material alimentar. A maioria dos produtos (incluindo alimentos) pode usar gás natural.
 

Existem três tipos de aquecimento indireto, caldeiras a vapor e aquecedores a óleo quente, sendo que ambos requerem o uso de um trocador de calor separado no fluxo de ar de entrada do secador. O ar também pode ser aquecido por um aquecedor de ar indireto, que passa o ar quente através do tubo e aquece o ar seco que passa pela parte externa do tubo de aquecimento. Esse tipo de aquecimento geralmente usa gás ou óleo como combustível, mas combustíveis alternativos podem ser mais econômicos em algumas áreas.
 

A ilustração na figura mostra um queimador de gás direto, adequado para a maioria das aplicações e, na maioria dos casos, é o método de aquecimento mais econômico. O aquecimento direto a gás tem a vantagem de responder rapidamente a mudanças nos parâmetros de temperatura e pode ser projetado para gerar emissões muito baixas.
 

Em áreas onde pequenos equipamentos e instalações de secagem por spray estão localizados com baixos custos de energia, é possível selecionar o aquecimento elétrico direto. Devido à sua estrutura simples e desmontagem flexível, a aplicação de aquecedores elétricos em pequenos equipamentos é mais aceita pelos usuários.

 

  • Atomizador – o componente principal do secador por pulverização

A solução de alimentação entra no secador por spray através do dispositivo de atomização e o atomizador decompõe a solução de alimentação em esferas ou gotas individuais. A esfera ou gotícula é exposta ao calor na maior medida possível, de modo a atingir o objetivo de secagem.
 

O material pode ser atomizado em gotículas pela velocidade de rotação do disco de atomização rotativo no final do eixo vertical, ou por um bico pressurizado ou um bico usando ar comprimido:

1. O disco rotativo usa o cisalhamento do ar na borda do disco A ação divide a alimentação líquida em um spray, fazendo com que a panela saia horizontalmente. Os discos rodando em velocidades muito altas são um mecanismo de precisão caro, principalmente adequado para a secagem de polpas com uma alta porcentagem de sólidos.

2. O bico de pressão usa a pressão da bomba para forçar o líquido através de um inserto especial no corpo do bico para produzir o padrão e o tamanho da gota de spray desejados. Comparado com o disco, é um dispositivo barato que pode controlar melhor o desempenho do pó.

3. O bico de ar (dois fluidos) depende da pressão do ar para atomizar o líquido, sendo usado principalmente em pequenos secadores por spray e secadores especiais de contracorrente para a produção de pós de grande diâmetro.

O atomizador de pressão do bico usa força de cisalhamento para gerar gotículas.O bico é pequeno e fácil, possui baixos custos de manutenção e possui um maior grau de controle sobre outras formas de atomizadores. Ao mesmo tempo, nos campos alimentício e farmacêutico, a estrutura do bico é mais facilmente aceita pelos usuários devido ao seu melhor desempenho de limpeza e manutenção conveniente.

 

  • Sala de secagem por spray


A câmara de secagem por pulverização possui uma estrutura semelhante a um silo de armazenamento e um grande recipiente aberto, e seu volume é determinado pelo tempo de exposição ao calor necessário para a secagem do material de alimentação. O ar forçado através da câmara é aquecido pelo queimador e empurrado pelo ventilador. A solução de alimentação é atomizada na câmara para formar gotículas e o líquido evapora para deixar um pó quando entra em contato com o ar quente.     
 

Após a exposição inicial ao calor, as partículas visíveis de pó passam por um tratamento de endurecimento da superfície e a superfície externa dura possui um interior fundido. À medida que as partículas caem, o comprimento da câmara entra em contato com o ar quente, extraindo líquido das partículas restantes. Normalmente, é necessária uma pequena quantidade de líquido retido nas partículas, o que é chamado de umidade residual. O período de tempo em que as partículas caem na câmara é chamado de tempo de permanência.


A câmara de secagem por pulverização é a parte mais importante da secagem por pulverização.A estrutura geral é um cone de recipiente.O design da câmara de secagem por pulverização causará agilidade, viscosidade e utilização de calor do secador por pulverização.Portanto, o design da câmara de secagem por pulverização A razoabilidade é um link muito importante. O design do orifício da porta, o design da tampa superior, o design de ar quente e o design da tubulação da câmara de secagem por pulverização devem seguir as regras de higiene e menos resíduos.O volume deve seguir o princípio da troca termodinâmica e a estrutura deve obedecer ao modelo de CFD. O design e a exploração da sala de secagem são muito confidenciais e têm características próprias. Diferentes indústrias de aplicação também determinarão que os detalhes do projeto da câmara de secagem serão muito diferentes.
 

  • Coleta de pó

A coleta de pó, como o nome indica, é o processo de captura de pó após a secagem.Existem muitos métodos para capturar o pó do gás misto (vapor de água, ar, pó, umidade etc.) após a secagem, mas em termos de demonstração industrial, o mais Amplamente aceitos são: separador de ciclone e filtro de mangas.
 

1. Separador de ciclones


O separador de ciclones de alta eficiência é o equipamento mais comumente usado para separar o pó seco dos gases de escape, e também provou ser o método de separação mais eficaz, de menor custo e mais higiênico para secadores por spray. E como é relativamente fácil de limpar e de baixo custo, geralmente é preferível produzir produtos múltiplos ou difíceis de produzir. Embora uma eficiência de coleta de mais de 99% possa ser alcançada, na maioria dos lugares, geralmente é necessário remover o pó do saco para atender aos regulamentos de emissão.

 

Zona morta do ciclone

O pó entra tangencialmente no ciclone, o ar e o pó arrastado giram ao longo do comprimento da parede do ciclone e o ar puxa tangencialmente na direção oposta para formar um vórtice interno. Quando dois vórtices se encontram na parte inferior do separador de ciclones, é gerada uma zona morta.Quando o pó arrastado no ar atinge a zona morta, o ar é retirado do sistema em vórtice sem vórtice. O separador de ciclones deve ser vedado para que o pó seja descarregado através de uma válvula rotativa ou dispositivo similar.


2. Coletor de pó para sacos

O princípio de funcionamento do filtro de mangas é muito simples: o ar é aspirado pelo exaustor e o pó do filtro absorvido pelo exaustor é coletado na bolsa, permitindo a passagem do ar pelo meio filtrante. O jato de ar comprimido remove o pó da bolsa e cai na tremonha e sai do sistema. Se for necessário reciclar o pó do filtro de mangas, será um desafio estrito à adesão da manta.Se for apenas para tratar de questões de proteção ambiental, as mangas comuns de pano são totalmente capazes.
 

Se apenas um material for seco ou o produto for fabricado em movimento, um “filtro de mangas” ou “coletor de poeira de mangas” poderá ser usado em vez de um ciclone. O filtro de mangas tem maior eficiência que o coletor de pó do ciclone e está em conformidade com todos os regulamentos de emissão. O filtro de mangas mais usado é o filtro de mangas de jato reverso. Esse tipo garante que a bolsa sempre funcione com a máxima eficiência, pois o tempo de injeção do ar comprimido pode ser ajustado de acordo com a aplicação.

No caso de fundos de investimento suficientes, pode ser usado um filtro de mangas com capacidade CIP, para que todos os benefícios de coleta do filtro de mangas tenham capacidade de lavagem ciclônica.

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