Метод распылительной сушки

При распылительной сушке происходит испарение растворителя из высушиваемого продукта. В результате получают сухой порошкообразный или гранулированный продукт.

С экономической точки зрения метод распылительной сушки необходимо применять для продуктов, находящихся в состоянии близком к состоянию насыщения, или при проведении в сушильной камере комбинированного гигротермического процесса обработки. Высушиваемый продукт с помощью форсунок или вращающихся дисков распыляется (диспергируется) в сушильную камеру. Здесь он контактирует с сушильным агентом в роли которого может выступать горячий воздух, газы, образующиеся при сгорании топлива или перегретый пар. Методом распыления достигается значительное увеличение поверхности испарения. При этом происходит интенсивный массо- и теплообмен между высушиваемым продуктом и сушильным агентом. Диспергированные частицы продукта теряют влагу за довольно небольшой промежуток времени. Высыхая, продукт под действием силы тяжести опускается на дно сушильной камеры. Здесь он собирается и непрерывно выводится из зоны сушки. Часть сухих частиц продукта не опустится на дно камеры. Она осядет на пылеотделителях, через которые проходит сушильный агент.

Структура высушенных частиц продукта может быть различной: монолитные, пустотелые, губчатые. Она зависит, прежде всего, от молекулярной структуры высушиваемого продукта и заданного режима сушки.

На сегодняшний день используются различные методы распылительной сушки. Одним из них является холодная распылительная сушка. Она применяется для сушки материалов, которые переходят в жидкую фазу в нагретом состоянии, а при охлаждении до нормальных температур – в твёрдую. Эти продукты диспергируют в сушильную камеру в нагретом состоянии. Проходя через поток холодного сушильного агента, частицы теряют влагу. Испарение воды происходит за счёт тепловой энергии самого продукта.

Способ сушки, при котором раствор продукта перегревают перед распылением, имеет свои преимущества. Данный метод позволяет повысить эффективность распыления, уменьшить размеры установки, снизить удельные затраты. В некоторых случаях повышаются технологические показатели готового продукта. При необходимости высушить дорогие термочувствительные продукты применяют ультразвуковые распылители и генераторы ультразвукового поля в сушильных камерах. Процесс распылительной сушки может быть осуществлён для любых продуктов, которые возможно подать к распылительному устройству с помощью насоса или под давлением.

По сравнению с другими видами сушки продуктов распылительная сушка имеет некоторые преимущества.

1. Небольшая продолжительность процесса сушки, которая может составлять от 15 до 30 с. При этом температура у частиц продукта в сушильной камере практически равна температуре испарения чистой влаги. Это связано с тем, что частицы имеют насыщенную поверхность. Сушка проходит практически мгновенно. В сочетании с невысокой температурой диспергируемых частиц продукта это позволяет получить высококачественный сухой продукт. Такой метод сушки не вызывает денатурацию белков, окисления и потерь витаминов. Распылительную сушку применяют не только для пищевых продуктов, но и органических солей и красителей, медицинских и биологических препаратов, т.е. всех термочувствительных веществ. Получить сухой продукт такого же качества можно только при использовании сушилок, создающих глубокий вакуум.
   
   
2. Легкость регулировки различных показателей качества высушенного продукта путём изменения параметров режима сушки. К ним относятся объёмный вес сухого порошка, размер частиц, остаточная влажность, температура.
   
   
3. Высушенный продукт полностью готов к использованию, так как нет необходимости проводить его измельчение, и обладает отличной растворимостью.
   
   
4. Применение метода распылительной сушки в большинстве случаев позволяет упростить технологию получения сухого порошка и полностью её механизировать. Становятся не нужными следующие операции: размол, центрифугирование, фильтрация.
   
   
5. Высокая производительность установок распылительной сушки по высушиваемому материалу сочетается с небольшим количеством обслуживающего персонала.
   
   
6. Из-за того что влажные частицы высушиваемого продукта не вступают в контакт с поверхностью сушильной камеры до полного их высыхания, упрощается задача проектирования установки. Нет необходимости решать вопросы коррозии материалов.
7. Большой диапазон возможных температур в зоне сушки: от 60 до 1200 °С.
   
   
8. Для сушки и измельчения липких аморфных продуктов распылительные сушилки подходят как нельзя лучше. Размолоть такие продукты невозможно. Дополнительным преимуществом распылительной сушки является нахождение небольшого количества продукта в сушильной камере. Это предотвращает вероятность порчи какого-либо значительного объёма продукции в случае экстренной остановки сушилки.
   
   
9. Распылительная сушка позволяет легко получить сухой продукт, состоящий из нескольких компонентов. Для этого их смешивают в жидком состоянии перед распылением в сушильной камере или производят их одновременное распыление.
   
   
10. Сушка распылением исключает попадание пыли из частиц высушиваемого продукта в производственные помещения. Этот фактор очень актуален при сушке вредных для человека веществ.

Однако у метода сушки распылением есть и свои недостатки:

• при сушке продуктов с начальной температурой воздуха от 100 до 150 °С необходимы сушилки с достаточно большими удельными габаритами;
• значительная стоимость оборудования для диспергирования жидкого продукта и отделения сухого продукта от отработанного сушильного агента;
• данный метод связан с большим расходом электрической энергии для обеспечения распыления продукта и поддержания значительного расхода сушильного агента. Последний не может быть насыщен влагой в полной мере в случае невысоких начальных температур процесса сушки;
• полученный сухой порошкообразный продукт имеет небольшой объёмный вес. Из-за этого приходится вводить дополнительные операции (брикетирование).

При распылительной сушке удельный расход тепла составляет от 850 до 1500 ккал на 1 кг испаряемой влаги (данный параметр зависит от конкретных режимов сушки).

Распылительная сушка продуктов позволяет улучшить технико-экономические показатели сушки при проведении интенсификации процесса испарения влаги. Из практики установлено, что высокодиспергированные продукты могут быть высушены при значительной интенсификации процесса. Это позволяет сократить габаритные размеры установки и уменьшить расход тепла и электрической энергии.