خشک کن ها
انواع خشک کنها
خشک کن های ثابت
عملیات خشک کردن عموما' به دو صورت ناپیوسته (Batch) یا پیوسته و مداوم (Continuous) انجام می پذیرد . در فرآیند ناپیوسته معمولا' مقداری جسم جامد تر در مجاور جریان هوا قرار می گیرد و این جریان هوا باعث تبخیر آب جسم تر می گردد . درفرآیند مداوم معمولا' جسم تر و همینطور جریان گاز از داخل دستگاهی عبور می کنند و زمان اقامت کافی به آن جهت خشک شدن در دستگاه داده می شود . دستگاههایی که عمل خشک کردن را انجام می دهند با توجه به پارامترهای زیرانتخاب می شوند:
- روش فرآیند ، پیوسته یا نا پیوسته بودن عملیات :
شدن باقی می ماند ، سپس خالی شده و مجددا' با مواد مرطوب پر می شود . در خشک کن های مداوم به صورت پیوسته مواد و گاز خنک کننده وارد و خارج می شوند در روش ناپیوسته دستگاه خشک کن با مواد مرطوب باردهی شده و در آن تا خشک .
-روش اعمال حرارت مورد نیاز برای تبخیر رطوبت
در خشک کن های مستقیم ، حرارت با تماس مستقیم ماه یا گاز داغ به آن منتقل می شود . در خشک کن های غیر مستقیم ، حرارت به طریق هدایت از سطح یا تشعشعات IR یا روشهای دیگر به جسم مرطوب رسیده و از گاز تنها برای حمل رطوبت خارج شده از جسم استفاده می کنند .
طبیعت ماده خشک شونده ، ما ممکن است جامد سختی مثل چوب باشد ، ماده نرمی مثل پارچه و کاغذ یا جامد دانه ای شکل مثل مواد کریستالی ، خمیر غلیظ یا اسلاری (Slurry) باشد . شکل فیزیکی ماده می تواند در تعیین نوع خشک کن موثر باشد
خشک کن های ناپیوسته :
این نوع خشک کن ها به مقدار زیادی به طبیعت ماده خشک شونده بستگی دارد . خشک کن های سینی دار که گاها' کابینی یا قفسه ای نیز گفته می شود برای خشک کردن جامداتی که بایستی روی سینی نگهداری شوند از جمله مواد خمیری (کیک *****ی) یا جامدات مشابه استفاده می شود. این دستگاه شامل یک کابین با تعدادی سینی می باشد که قابل خارج کردن ازآن می باشند . بعد از بارگذاری ، کابین بسته می شود و هوای گرم شده بین تعدادی از سینی ها جریان می یابد تا رطوبت موجود در جسم را تبخیر کند . گاز خنثی ، حتی بخار داغ به جای هوا می تواند استفاده شود ، زمانیکه مایع تبخیر شونده از جسم قابل اشتعال باشد . وقتی مواد به خشکی مورد نظر رسید ، کابین باز می شود و سینی ها با سینی های جدید عوض می شوند و عملیات مجددا ' تکرار می شود .
مواد گرانولی، روی توری هایی به عمق کم ریخته می شوند به طوری که هوا یا گاز دیگر می تواند به آرامی از این بستر عبور کند. بدین طریق سریعتر جامد خشک خواهد شد. نوعی خشک کن که برای این منظور استفاده می شود خشک کن سیرکولاسیونی می باشد.
(Through- Circulation Drier) جامدات کریستالی و موادی که طبیعتا' دانه ای هستند مثل سیلیکاژل در این خشک کن ها به خوبی خشک می شوند. مواد خمیری نیز می توانند توسط یک اکسترودر به صورت گرانول درآمده و بدین طریق به راحتی خشک شوند.
مشکل عمده این نوع خشک کننده ها ناهمگونی میزان رطوبت در محصول نهایی خروجی از آن می باشد. این نیز به خاطر عدم یک نواختی جریان گاز در قسمتهای مختلف این خشک کن می باشد، که می بایست حتی الامکان از ایجاد مناطق مرده جلوگیری کرد. بنابراین با برقرارکردن سرعت بالا (3تا4متردرثانیه) در گاز می توان یک نواختی رطوبت در مناطق مختلف خشک کن را بالا برد.
خشک کن های غیرمستقیم :
خشک کن های قفسه ای تحت خلا': این دستگاه ها نیز مشابه خشک کن های سینی دار مستقیم ساخته می شوند با این تفاوت که از درب های درزگیری شده استفاده می شود تا بتواند خلاء ایجاد شده در خشک کن را نگهدارد. دراین خشک کن هوا یا گاز دیگری جریان نمی یابد. سینی های محتوی جامد روی قفسه هایی قرار می گیرند که توسط آب داغ یا بخار گرم می شوند و حرارت به طریق هدایت به جامد منتقل می گردد. بعد از بارگذاری و آب بندی ، هوای موجود در خشک کن توسط پمپ های خلاء یا اجکتور مکیده شده و بخار خروجی کندانس می شود. در نوع دیگری (Agitated Pan Dryer) از این خشک کن ها برای خشک کردن خمیرها و لجن ها از ظروف استوانه ای به قطر 1تا2متر و ارتفاع 30تا60 سانتیمتر که مجهز به همزن می باشند استفاده می شود که داخل کابین خلاء قرار می گیرند. این ظروف توسط ژاکت های حرارتی با آب داغ یا بخار گرم می شوند.
این خشک کن هاعمدتا' پرهزینه هستند و تنها در مواردی که می بایست ماده در دمای پایین و در غیاب هوا خشک شود استفاده می گردد. از جمله می توان به مواد دارویی اشاره کرد.
خشک کن های انجمادی (Freeze Drying) :
موادی که نمی توانند گرم شوند حتی تا دمای متوسط ، از جمله مواد غذایی یا دارویی ، می توانند با این روش خشک گردند. ماده تر در معرض هوای خیلی سرد قرار گرفته و منجمد می شود و سپس در اتاق خلاء قرار گرفته و رطوبت خارج شده توسط پمپ خلاء یا اجکتور به بیرون هدایت می شود.
خشک کن های مداوم(Continuous Drying):
این خشک کن ها با توجه به حجم محصول نسبتا' کوچک ، با دیگر دستگاههای موجود در فرایند شیمیایی تطابق بیشتری داشته و نیاز به ذخیره و انبار کردن قبل از خشک کن ندارند. محصول به دست آمده محتوی رطوبت یکنواخت تری است و هزینه به ازاء واحد وزن محصول نسبتا'کم است. شبیه خشک کن های ناپیوسته نوع خشک کن یا ساختار آن به شرایط ماده خشک شونده بستگی دارد.
در بسیاری از این خشک کن ها ، جسم جامد در خشک کن حرکت کرده و با جریان گاز تماس می یابد. حرکت جامد و جریان گاز ممکن است همسو، ناهمسو یا به صورت متقاطع باشد. در جریان های ناهمسو ، داغ ترین گاز در تماس با خشک ترین جامد قرار می گیرد ، به طوری که دمای جامد تا حد امکان به دمای گاز ورودی نزدیک می شود. این روش سریع ترین حالت خشک شدن (از دست رفتن رطوبت پیوندی ) را نتیجه خواهد داد و در مواردی باعث صدمه دیدن محصول خواهد شد. از طرفی جسم جامد مقدار زیادی از حرارت موجود در گاز را از خشک کن خارج می کند. در جریان های همسو ، جامد مرطوب با داغ ترین گاز مجاور می شود و جامد تنها تا دمای مرطوب گاز گرم خواهد شد و در این حالت حتی مواد حساس بر دما نیز می توانند بدون ایجاد اشکال خشک شوند. در جریان های موازی کنترل بیشتری روی میزان رطوبت محصول وجود دارد.
خشک کن های تونلی :
خشک کن های تونلی نسبتا' طویل می باشند که سینی های محتوی مواد خشک شونده روی واگن هایی قرار داده شده و از آن عبور می کنند. زمان اقامت در خشک کن بایستی به حد کافی طولانی باشد تا رطوبت به مقدار مورد نظر برسد. برای دمای نسبتا' پایین معمولا'از هوای گرم شده توسط بخار استفاده می شود و در دمای بالاتر و مخصوصا' مواردی که نیاز نیست محصول تمیز باشد از گازهای احتراق استفاده می گردد. در این خشک کن ها از هر دو جریان همسو و ناهمسو می توان استفاده کرد و در بعضی موارد روی دیواره های تونلی نیز فن هایی نصب می شود تا جریان بیشتری از گاز را ایجاد کنند. برای ایجاد راندمان حرارتی بالاتر معمولا' قسمتی از گاز های خروجی از تونل به آن برگردانده می شوند.
خشک کن های بشکه ای (Drum Drier) :
مواد سیال همچون محلول ها ، لجن (Slurries) و خمیرها می توانند روی خشک کن های غیر مستقیمی که به خشک کن های بشکه ای شناخته می شوند به رطوبت مورد نظر برسند. بشکه از داخل توسط بخار گرم شده و قسمتی از آن در حوضچه مواد خشک شونده غوطه ور می باشد. چرخش بشکه باعث ایجاد فیلمی از مواد شده و در چرخش کامل این فیلم خشک شده و از طرف دیگر توسط کاردکی فیلم برداشته می شود. معمولا' مواد خشک شونده واقع در حوضچه را در دمای جوش نگه می دارند تا سرعت تبخیر از روی درام سریع تر گردد.