مدتهاست که خشک کردن بیشتر بعنوان یک هنر محسوب میشود تا یک علم و بیشتر به تجربیات قبلی و توصیههای سازندگان وابسته است. به دلیل رشد و توسعه تکنولوژیهای خشک کردن و البته پیچیده شدن آنها، برای یک فرد غیر متخصص انتخاب بین انواع زیاد آنها و بررسی نقاط ضعف و قدرتشان، امری سخت و طاقت فرسا است.
بعلاوه بررسی عملکرد خشکن صنعتی هنگامی که رسیدن به کیفیت مشخص، نرخ تولید بالاتر، هزینههای انرژی و مسائل زیست محیطی نیز در آن مد نظر باشد بسیار بغرنج میشود. بنابراین مهندسین برای انتخاب خشکن یا اهداف دیگر، لازم است بدانند که چه سیستم خشک کنی توسط سازندگان پیشنهاد میشود، نکات کلیدی در انتخاب آنها چیست و قبل از مراجعه برای تهیه آنها به گزینههای انتخابی بیشتری برسند. زمان و دقت زیادی مورد نیاز است چرا که هزینه های انتخاب نادرست، بسیار زیاد خواهد بود.
در این مقاله معیارهای کلیدی دستهبندی و انتخاب خشککن صنعتی بیان میشود و سپس به معیارهایی برای انتخاب آنها با دانستن این نکته که مورد اخیر بسیار پیچیده است پرداخته میشود.
دستهبندی خشکنها
برای دستهبندی خشکنها روشهای مختلفی وجود دارد که شامل موارد زیر میباشند:
- نوع کارکرد
- نوع گرمای ورودی
- وضعیت ماده در خشکن
- فشار کارکرد
- واسطه خشک کردن (جابجایی)
- دمای خشک کردن
- حرکت نسبی بین واسطه خشک کردن و مواد جامد
- تعداد مراحل
- زمان
این دستهبندی کلی است. هر خشکن مشخصههای خود را دارد، که آن را برای کاربرد مشخصی مناسب یا غیر مناسب میکند. بنابراین لازم است تا از انواع خشکنهای موجود در بازار و مزایا، معایب و محدودیتهای آنها آگاه بود.
دستهبندی و انتخاب خشککنهای صنعتی
انتخاب خشککن صنعتی
توجه به نکات زیر برای انتخاب خشککن صنعتی ضروری میباشد:
به خاطر انواع گسترده خشکنها و اینکه برای بیشتر مواد انواع مختلفی از آنها را میتوان بهکار برد، انتخاب بهترین آنها موضوعی چالش برانگیز است که نباید آن را دست کم گرفت یا تماماً به عهده فروشندگان و سازندگان گذاشت زیرا آنها دسته کوچکی از انواع خشکنها را پوشش میدهند.
کاربر باید قوانین کاربردی و تجربیات فروشندگان را به کار گیرد یا با دادهبرداری از روی نمونههای انتخابی و یا پایلوت، ارزیابی خوبی از گزینههای مختلف داشته باشد.
انتخاب اشتباه خشکن برای یک کاربرد مشخص، بدون توجه به ساخت و طراحی خوب آن، انتخاب ضعیفی خواهد بود. تغییر جزیی در ترکیب و یا خصوصیات فیزیکی مواد باعث تغییراتی در مشخصههای خشک کردن، خواص مورد نیاز و … میشود. که خود منجر به تولید محصولی متفاوت و یا متوقف شدن عملکرد خشکن میگردد.
اگرچه در اینجا فقط به انتخاب خشکنها پرداخته میشود، اما باید توجه کرد که در عمل باید یک سیستم خشکن شامل مراحل قبل از خشک کردن (مانند آبگیری مکانیکی، تبخیر، عملآوری مواد با اختلاط، رقیق سازی و یا دانهای کردن) یا بعد از خشک کردن (مانند تمیزکاری گاز، مرتب کردن مواد، گردش مجدد بخشی از مواد در فرآیند، خنککاری، بسته بندی و انبار کردن و… ) انتخاب شده و تخصیص گردد.
به عنوان یک حداقل، اطلاعات زیر برای رسیدن به انتخاب مناسب لازم است:
- توان عملیاتی خشکن و نوع عملکرد
- خواص فیزیکی و شیمیایی و بیوشیمیایی ماده خشک شونده تر
- عملیات فرآیندی بالا دستی و پایین دستی
- محتوای رطوبت مواد ورودی و محصول خروجی
- سینتیک خشک کردن، جذب سطحی دما
- پارامترهای کیفیتی
- جنبههای ایمنی مانند خطر احتراق و انفجار
- میزان تولید
- نیاز به کنترل اتومکانیک
- خصوصیات سمی ماده تولید
- نسبت مواد برگشتی، انعطاف در ظرفیت مورد نیاز
- نوع و هزینه سوخت، هزینه برق
- قوائد زیست محیطی
- فضای اشغالی در کارخانه
برای مواد با ارزش مانند مواد دارویی، مواد غذایی خاص و مواد پیشرفته، ملاحظات کیفیت بر دیگر موضوعات برتری دارد و هزینه خشک کردن زیاد مهم نیست. ظرفیت تولید چنین محصولاتی عموماً کم است.
در بعضی از موارد، ماده ورودی ممکن است قبل از خشک شدن تغییر حالت دهد (مانند کوچک شدن، ورقه ورقه شدن، دانهای شدن) که این امر باعث تغییر در انتخاب خشکن میشود.
به صورت یک قاعده و به منظور کاهش مصرف انرژی و اندازه خشکن، بهتر است که مواد قبل از خشک کردن خشک شونده، مایع آنها توسط فیلتر کردن، سانتریفیوژ و تبخیر کاهش داده شود. همچنین از خشک کردن بیش از حد نیز به دلیل افزایش مصرف انرژی و زمان خشک شدن اجتناب میشود.
خشک کردن مواد غذایی و مواد بیوتکنولوژیکی نیاز به توجهات تجربه تولید خوب و طراحی بهداشتی تجهیزات و فرآیند دارد. چنین موادی هنگام خشک شدن و نگهداری در معرض تخریب گرمایی و بیولوژیکی قرار دارند.
سینتیک خشک کردن نقش اساسی در انتخاب خشککنها ایفا میکند. علاوه بر پیشبینی زمان اقامت مورد نیاز، انواع خشکنهای مناسب را نیز محدود میسازد. محل رطوبت، نوع رطوبت، مکانیزم انتقال رطوبت، ابعاد فیزیکی محصول، شرایط واسطه خشک کننده، فشار در خشکنها و… یک خشکن مناسب و نیز یک عملکرد مطلوب را بوجود میآورد.
لازم به ذکر است که در بسیاری از روشهای جدید از بخار سوپرهیت بعنوان واسطه تبادل گرما یا ترکیبی از روشهای خشک کردن متداول مثل ترکیب روشهای مختلف انتقال حرارت یا چند نوع خشککن مختلف در یک خشکن چند مرحلهای استفاده میشود.
بخار سوپرهیت بعنوان واسطه تبادل گرما مزایای بسیاری مانند نرخهای بالاتر خشکشدن در یک شرایط مشخص، کیفیت بهتر برای بعضی از مواد، انرژی مصرف خالص کمتر اگر بخار مازاد تولیدی در بخش دیگری از فرآیند مصرف شود، حذف خطرات احتراق و انفجار را دارد. برای مثال، خشک کردن چوب با بخار در شرایط خلأ، میتواند باعث کاهش زمان خشک شدن تا ۴ برابر شود و با بهبود کیفیت، مصرف خالص سوخت و برق تا ۷۰% کاهش مییابد.
انتخاب خشکن بر پایه کیفیت
چون تقاضا برای کیفیت محصول بسیار دقیق شده است و قوانین زیست محیطی بیشتر و بیشتر مطالبه میشوند، اغلب نیاز است تا از یک تکنولوژی خشک کردن به سراغ تکنولوژی دیگر رفت.
افزایش قیمت سوخت و نیز اختلاف در قیمت سوخت فسیلی نسبت به برق، برای انتخاب خشکن اثر میگذارد. چون بیشتر ۷۰% از هزینههای یک خشکن از نوع جابجایی، هزینههای انرژی است، لازم است که خشکن با راندمان بالاتر حتی با قیمت اولیه بیشتر انتخاب نمود.
همچنین مهم است تا خشکن در شرایط مناسب نرخ جریان، دما و رطوبت گاز به کار برده شود. برای رسیدن به محتوای رطوبت کم در تطابق با محتوای رطوبت تعادلی، به هوای رطوبت زدایی شده نیاز است.
جمع بندی
ایجاد قوانینی برای دستهبندی و انتخاب خشکنها به خاطر استثناهای زیاد مشکل است. اغلب تغییر جزئی در شرایط ماده ورودی باعث تغییر نوع خشکن انتخابی میشود. غیر معمول نیست که برای یک ماده مشخص چندین نوع خشککن مختلف بتوان انتخاب کرد.
انتخاب خشککن صنعتی به ظرفیت تولید، انعطاف مورد نیاز، قیمت سوخت و نیز تصمیم موردی که به تعیین تجهیزات منجر شود بستگی دارد.
۱---->2---->3---->4---->5
خوشحال خواهیم شد که اولین دیدگاه را شما ارسال نمائید.