Spray dryer

การแปรรูปน้ำยางธรรมชาติเป็นผงด้วยเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)

การแปรรูปน้ำยางสดเป็นยางแท่งวิธีแบบดั่งเดิมมีขั้นตอนจำนวนมาก

1.ใส่กรดฟอร์มิกให้ยางแข็งตัว

2.รอให้ยางแห้ง

3.หั่นย่อยเป็นชิ้น

4.หั่นย่อยละเอียด

5.ล้างทำความสะอาด

6.อบร้อนยางด้วยเตาอบ

7.บีบอัดเป็นแท่ง

กรณีที่แปรรูปจากยางแผ่นหรือเศษยาง เริ่มจากการหั่นย่อยและขั้นตอนตามลำดับ เหมือนการแปรรูปน้ำยาง

การแปรรูปน้ำยางด้วยเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) สามารถแปรรูปจากน้ำยางสดเป็นเม็ดแห้งละเอียดที่ผ่านการอบแห้งแล้ว รวมขั้นตอนที่ 1-6 ได้ในเครื่องเดียว ส่งผลให้ลดต้นทุนการผลิต ลดต้นทุนการลงทุน และลดต้นทุนการซ่อมบำรุง

ขั้นตอนการทำผงยางแห้งด้วยเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)

1.ป้อนเข้าถังป้อนผสมกวนเตรียมสาร

2.ฉีดพ่นฝอยภายในถังอบแห้ง

3.เมื่อนำ้ยางถูกอบด้วยความร้อน ได้ผงแห้งละเอียด

นอกจากประโยชน์ด้านการลดต้นทุนแล้ว ผงยางที่ได้จากเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ยังมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีกว่า เนื่องจากผงที่ได้มีขนาดเล็ก มีพื้นที่ผิวหน้ามากในการทำปฏิกิริยากับสารเคมี ที่ช่วยเสริมสร้างคุณลักษณะพิเศษของเนื้อยาง เช่น ยางรถยนต์ต้องการความแข็งแรงทนทานสูง ถุงมือยางต้องการความยืดหยุ่น

เนื่องจากน้ำยางเข้มข้นมีความหนืดสูง ไม่สามารถพ่นฝอยละเอียดผ่านหัวฉีด spraying nozzle

จำเป็นต้องเติมสารลดแรงตึงผิวและปรับหาสภาวะต่างๆที่เหมาะสม โดยมีปัจจัยสำคัญได้แก่

1.ปริมาณสารลดแรงตึงผิว

2.ความเข้มข้นของน้ำยาง

3.ปริมาณในการป้อนน้ำยาง

4.อุณหภูมิขาเข้า-ออก

5.ปริมาณลมร้อนภายในถังอบแห้ง

6.ปริมาณของแข็งในน้ำยาง

7.ความชื้น

8.เครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)

การหาสภาวะที่เหมาะสมในเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ที่แตกต่างกัน จะได้สภาวะที่เหมาะสมของปัจจัยสำคัญแตกต่างกันออกไป เช่น

กรณีเครื่องขนาดเล็กใช้ในแลป มีขนาดถังอบแห้งที่เล็ก การป้อนของน้ำยางไม่สามารถป้อนในปริมาณมากๆได้ ในขณะที่เครื่องขนาดใหญ่มีขนาดถังอบแห้งที่ใหญ่กว่ามีปริมาตรสูงในการป้อนนำ้ยาง เมื่อมีการป้อนน้ำยางมากก็จำเป็นต้องมีปริมาณความร้อนที่มากพอในการอบให้แห้งตามไปด้วย จากการทดสอบหลายตัวอย่างพบว่าตัวอย่างที่ทดสอบในเครื่องแลปได้ผงแห้งที่อุณหภูมิที่เหมาะสม เมื่อมาทดสอบในเครื่องที่ใหญ่ขึ้นสามารถใช้อุณหภูมิขาเข้าที่สูงกว่าโดยที่ได้ผงแห้งที่คุณภาพเท่าๆกัน ในการผลิตระดับอุตสาหกรรมกำลังการผลิตสำคัญเป็นอย่างยิ่งต่อความคุ้มค่า ดังนั้นจึงควรหาสภาวะที่ทำให้ได้กำลังผลิตสูงที่สุดเท่าที่เครื่องขนาดนั้นๆทำได้

โดยการทดลองเพิ่มปริมาณของการป้อนน้ำยาง อุณหภูมิขาเข้า ปริมาณลมร้อน และความเข้มข้น ไปเรื่อยๆและนำผงแห้งที่ได้ไปทดสอบจุดที่ได้กำลังผลิตที่สูงที่สุดโดยที่ผงแห้งยังได้คุณภาพ

ปริมาณการป้อนน้ำยางสามารถปรับโดยการปรับความเร็วรอบของปั๊มป้อนของเหลว และหัวฉีดพ่นฝอย ทั้งนี้ปั๊มป้อนและหัวฉีดในท้องตลาดมีทางเลือกเป็นจำนวนมาก ขนาดรูของหัวฉีดก็มีส่วนส่งผลต่อขนาดละอองฝอยของเหลวที่ฉีดพ่นออกมา แต่หากเลือกขนาดที่เล็กเกินก็อาจทำให้หัวฉีดอุดตันได้ง่ายเช่นกัน

งานวิจัยการผลิตยางผงธรรมชาติด้วยเครื่องพ่นแห้ง
ธิปพงศ์ ใจเผื่อแผ่
จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย คณะวิทยาศาสตร์
http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/33250

How spray dryer works?

Air inlet is heated by hot air generator. Hot air generator heat source is electric heater, gas burner, steam heat exchangers. The source varies to model of spray dryer. Hot air is vacuum through drying chamber by blower (exhaust fan). Feed pump pumps liquid through special nozzle. Liquid is sprayed become small fine droplet which create high efficient thermal exchange, since area of liquid is increased dramatically. When droplet meets hot air, it evaporate liquid out of solid then become powder. The liquid become steam. The powder is vacuumed to cyclone. Cyclone separate powder and steam. The powder is collected in powder bucket below cyclone. Steam is vacuumed out by blower.

There are two main spraying inlet currents. Co-current spraying nozzle flows top to bottom (in the same direction as air flow). Counter-current flows bottom to top (opposite direction to air flow).
Co-current has shorter heat contact time.Co-current is suitable with liquid which is thermal sensitivity such as sugar-based solvent. Counter-current has advantage in better heat contact time. The droplet is sprayed up against hot air flow then flow down. Longer heat contact time provide higher heat efficient. In huge spray dryer nozzle could be sprayed in both direction to maximize the volume of drying chamber and thermal efficient. For example: ceramic, sodium silicate, chemical solvent. These product is high thermal tolerance. In big industry, spray dryer height is 10-30 meter which increase heat contact time in both direction.