يتميز التجفيف بالرش بسرعة نقل الحرارة، وتبخر الماء، وسرعة تجفيف فائقة. علاوة على ذلك، يتميز المنتج بجودة عالية، وملمس هش، وقابلية ذوبان ممتازة، مما يُحسّن من سرعة ذوبان بعض المستحضرات، وهو مناسب للأدوية الحساسة للحرارة. كما يُمكن استخدام التجفيف بالرش لتحضير كبسولات دقيقة، وهي طريقة شائعة الاستخدام لتجفيف الصبغات.
طريقة تجفيف لإزالة الرطوبة عن طريق تفتيت الأصباغ. مناسبة لتجفيف أنواع مختلفة من الأصباغ. يمكنها تجفيف مسحوق الصبغة الناعم، والمسحوق فائق النعومة، والمسحوق الخالي من الغبار، والحبيبات المجوفة.
وفقا لطريقة ذرات الصبغة، يمكن تقسيمها إلى ثلاث فئات:
(1) ذرات تدفق الهواء، باستخدام الهواء المضغوط أو بخار الماء لذرّ المادة السائلة؛
(2) ذرات الضغط، باستخدام مضخة عالية الضغط لضغط السائل المادي خارج الفوهة بسرعة عالية، مما يشكل ضبابًا؛
(3) تتضمن طريقة التبخير الدوراني إضافة سائل المادة إلى قرص دوار عالي السرعة (7000-20000 دورة/دقيقة) في جهاز التبخير، مما يُخرج سائل المادة بسرعة ويُرشحه. تتميز الطريقة الثالثة بنتائج جيدة، ووقت قصير، وإنتاجية عمل عالية، وهي مفضلة في صناعة الأصباغ. أما عيوبها فتتمثل في ارتفاع تكلفة المعدات واستهلاك الطاقة.
مبدأ التجفيف بالرش هو تشتيت المواد المراد تجفيفها إلى جزيئات دقيقة مثل الضباب من خلال العمل الميكانيكي، (زيادة مساحة تبخر الماء، وتسريع عملية التجفيف) والاتصال بالهواء الساخن، وإزالة معظم الماء في لحظة، وتجفيف المواد الصلبة في المواد إلى مسحوق.
مميزات وعيوب التجفيف بالرش مميزات التجفيف بالرش:
1. عملية التجفيف سريعة جدًا؛
2. يمكن تجفيفه مباشرة إلى مسحوق؛
3. سهولة تغيير ظروف التجفيف وضبط معايير جودة المنتج؛
4. بسبب التبخر اللحظي، فإن متطلبات اختيار مواد المعدات ليست صارمة؛
5. تحتوي غرفة التجفيف على ضغط سلبي معين، مما يضمن ظروف النظافة أثناء الإنتاج، ويتجنب تطاير الغبار في الورشة، ويحسن نقاء المنتج؛
6. كفاءة إنتاجية عالية مع عدد قليل من المشغلين.
عيوب التجفيف بالرش:
1. المعدات معقدة نسبيًا، وتغطي مساحة كبيرة، وتتطلب استثمارًا كبيرًا لمرة واحدة؛
2. سعر أجهزة التبخير واستعادة المسحوق مرتفع نسبيًا؛
3. يتطلب كمية كبيرة من الهواء، مما يزيد من استهلاك الطاقة الكهربائية للمنفاخ وسعة جهاز الاسترداد؛
4. كفاءة حرارية منخفضة واستهلاك حراري مرتفع.
متطلبات التجفيف بالرش على المعدات:
1. يجب أن تكون الأجزاء التي تلامس المنتج سهلة التنظيف والتعقيم؛
2. ينبغي اتخاذ التدابير اللازمة لمنع مسحوق الكوك من توليد التيارات الدوامية والتيارات المعاكسة في الهواء الساخن؛
3. منع الهواء من حمل الشوائب إلى المنتج؛
4. مجهزة بأجهزة قياس وتسجيل درجة الحرارة والضغط لتسهيل فحص عملية الإنتاج؛
5. جهاز استعادة الغبار ذو معدل استرداد مرتفع؛
6. يجب تفريغ المسحوق وتبريده بسرعة لتحسين الذوبان والذوبان الفوري؛
7. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة داخل غرفة التجفيف ودرجة حرارة العادم 100 درجة مئوية لضمان السلامة والجودة؛
8. عند الرش، تكون قطرات الحليب المركزة على اتصال موحد بالهواء الساخن لتحسين الكفاءة الحرارية؛
9. حاول تقليل التصاق المواد اللزجة بالجدران قدر الإمكان.
يتم تصنيف معدات التجفيف بالرش وفقًا لطريقة التحبيب:
1) طريقة التجفيف بالرش بالضغط:
① المبدأ: باستخدام مضخة الضغط العالي، يتم تكثيف المادة إلى 10-200 جزيئات تشبه الضباب من خلال البخاخة (مسدس الرش) عند ضغط 70-200 ضغط جوي، والذي يتلامس مباشرة مع الهواء الساخن للتبادل الحراري ويكمل التجفيف في وقت قصير.
② جهاز تحبيب الرش بالضغط: نوعان M وS، مزودان بأخدود توجيهي يُمكّن من تدوير تدفق السائل. يكون محور أخدود التوجيه M عموديًا على محور الفوهة دون تقاطعه؛ ويكون محور خندق التوجيه S بزاوية معينة بالنسبة للأفقي. الغرض من ذلك هو زيادة اضطراب المحلول أثناء الرش.
2) طريقة التجفيف بالرش الطرد المركزي:
① المبدأ: يُستخدم قرص دوار عالي السرعة في الاتجاه الأفقي لتطبيق قوة الطرد المركزي على المحلول، مما يتسبب في إلقائه بسرعة عالية، وتشكيل طبقة رقيقة أو سلك دقيق أو قطرة سائلة. بسبب الاحتكاك والعرقلة وتمزيق الهواء، فإن التسارع المماسي الناتج عن دوران القرص والتسارع الشعاعي الناتج عن قوة الطرد المركزي يؤدي إلى سرعة مشتركة تتحرك على القرص، مع مسار حلزوني الشكل. بعد إلقاء السائل من القرص فوق هذا الخط الحلزوني، يتم تشتيته إلى قطرات صغيرة جدًا، تتحرك على طول الاتجاه المماسي للقرص بسرعة متوسطة، وفي الوقت نفسه، تقع القطرات تحت قوة الجاذبية لمركز الأرض، بسبب الأحجام المختلفة للجسيمات التي يتم رشها. لذلك، تختلف مسافات طيرانها أيضًا، وتشكل الجسيمات التي تسقط على مسافات مختلفة أسطوانة متناظرة حول محور الدوران.
② متطلبات الحصول على قطرات أكثر تناسقًا:
أ. تقليل الاهتزاز أثناء دوران القرص
ب. تظل كمية السائل الداخلة إلى القرص ثابتة لكل وحدة زمنية
ج. سطح القرص مسطح وناعم. د. يجب ألا تكون السرعة الدائرية للقرص منخفضة جدًا، rmin = 60 م/ث. إذا كانت سرعة المستحلب (100-160 م/ث) أقل من 60 م/ث، فإن قطرات الرش تكون غير متساوية. يبدو أن مسافة الرش تتكون بشكل رئيسي من مجموعة من القطرات ومجموعة من القطرات الدقيقة التي تغوص بالقرب من القرص، وتتناقص مع زيادة سرعة الدوران.
③ هيكل جهاز الرش الطارد المركزي: المتطلبات: محيط ترطيب طويل، سرعة دوران عالية للمحلول، رش متجانس، هيكل متين، خفيف، بسيط، بدون زوايا ميتة، سهل الفك والغسل، وإنتاجية عالية. يُصنف حسب شكل غرفة التجفيف واتجاه حركة الهواء الساخن والجسيمات المجففة في غرفة التجفيف: تدفق متوازي، تدفق معاكس، تدفق مختلط. تُستخدم أنماط التدفق المتزامنة بشكل شائع في الحليب. يمكن تجفيف نمط التدفق المتوازي باستخدام درجة حرارة هواء مدخل أعلى دون التأثير على جودة المنتج.
أ. نمط التدفق الأفقي المتوازي
ب. النزول العمودي ونمط التدفق
ج. نوع التدفق المختلط ذو النزول الرأسي.
د. تجفيف المواد الغذائية المتدفقة عموديًا بالرش. تُفقد بعض العناصر الغذائية النباتية بسبب ارتفاع درجة الحرارة. يُعد التجفيف بالتجميد طريقة فعالة لتركيز هذه النباتات وحفظها. ومع ذلك، تحتاج بعض النباتات إلى درجة حرارة معينة لإزالة السمية. تُعدّ تقنية التجفيف بالرش مثالية لهذه النباتات. لنأخذ فول الصويا كمثال. تتطلب عملية التركيز درجة حرارة معينة لإزالة مادة تُسمى مثبطات التربسين (والتي تُعيق عملية الهضم وتحلل البروتين).
غالبًا ما يكون التجفيف بالرش هو الخطوة الأخيرة في عملية التصنيع، وهي تحويل المواد من سائل إلى مسحوق من خلال الرش المستمر والخلط والتجفيف. من بين العديد من تقنيات تخزين الأغذية، يتميز التجفيف بالرش بمزاياه الفريدة. نظرًا لأن درجة الحرارة المستخدمة في هذه التقنية ليست عالية جدًا، فيمكنها الاحتفاظ بشكل فعال بمذاق ولون وتغذية الطعام مع إزالة التلوث الميكروبي. يستخدم التجفيف بالرش عادةً لإزالة الماء من المواد الخام. بالإضافة إلى ذلك، له استخدامات أخرى مختلفة، مثل تغيير حجم أو شكل أو كثافة المواد. يمكن أن يساعد في إضافة مكونات أخرى أثناء عملية الإنتاج، مما يساعد على إنتاج منتجات ذات معايير جودة صارمة. تشغيل طريقة التجفيف بالرش قبل التجفيف بالرش، يجب غسل فول الصويا وتقشيره، ويجب تقليل المكونات غير البروتينية مثل الدهون، وذلك لتركيز المكونات الأكثر تغذية في فول الصويا. بعد هذا التركيز، يمكن تجفيف فول الصويا بالرش.
يمكن تقسيم عملية التجفيف بالرش الفعلية إلى عدة خطوات:
أولاً، يتم تغذية المنتج السائل إلى الرذاذ، حيث تقوم عجلة دوارة عالية السرعة بتفتيت السائل، مما يتسبب في أن يصبح المنتج عبارة عن حالة جزيئية مختلطة سائلة صلبة.
في الخطوة الثانية، تُوجَّه الجسيمات المُرَذَّبة إلى حجرة تجفيف ذات درجة حرارة وتدفق هواء مُتحكَّم فيهما، حيث يُبخِّر الهواء الساخن السائل الموجود في الجسيمات. لكي يُلبي المنتج النهائي المعايير، يجب أن تكون مدة تلامس الجسيمات مع الهواء الساخن مناسبة للحفاظ على مستوى مُعيَّن من الرطوبة في مُنتَج المسحوق. في الوقت نفسه، يجب أيضًا التحكم جيدًا في حالة غرفة التجفيف، إذ إن حجم غرفة التجفيف وظروف تدفق الهواء قد تؤثر على تغذية المنتج.
الخطوة الثالثة والأخيرة في البرنامج بأكمله هي جمع المسحوق الموجود في تدفق الهواء إلى حاوية من خلال جهاز فاصل، بحيث يمكن تعبئة المنتج النهائي أو خلطه مع مكونات أخرى.
سمات:سرعة تجفيف عالية. بعد الرش بالطرد المركزي، تزداد مساحة سطح سائل التغذية بشكل كبير. في تدفق الهواء عالي الحرارة، يتبخر 95%-98% من الماء فورًا، ويستغرق وقت التجفيف بضع ثوانٍ فقط. يسمح التجفيف بالرش بالتدفق المتوازي بتدفق القطرات في نفس اتجاه الهواء الساخن. على الرغم من ارتفاع درجة حرارة الهواء الساخن، يدخل الهواء الساخن غرفة التجفيف ويتلامس فورًا مع قطرات الرش، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في درجة الحرارة الداخلية، بينما تبقى درجة حرارة المادة الرطبة ثابتة تقريبًا، مما يجعلها مناسبة أيضًا لتجفيف المواد الحساسة للحرارة.
وقت النشر: ٢٦ أبريل ٢٠٢٣