spraydry

ความสำคัญของเครื่องพ่นฝอยในอุตสาหกรรม

เครื่องทำแห้งแบบสเปรย์ดรายเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญในหลายอุตสาหกรรม โดยให้ประโยชน์และการใช้งานที่หลากหลาย เครื่องจักรเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อแปลงของเหลวหรือสารละลายให้เป็นผงหรือเม็ดแห้งโดยผ่านกระบวนการทำให้เป็นละอองและทำให้แห้ง ความสำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ มาจากความสามารถในการรักษาผลิตภัณฑ์ ปรับปรุงประสิทธิภาพ และเพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑ์

ประโยชน์หลักประการหนึ่งของเครื่องทำแห้งแบบพ่นฝอยคือความสามารถในการรักษาคุณภาพผลิตภัณฑ์ เครื่องทำแห้งแบบสเปรย์ช่วยยืดอายุการเก็บของผลิตภัณฑ์ ป้องกันการเน่าเสีย และรับประกันว่าจะยังคงใช้งานได้นานขึ้น ด้วยการขจัดความชื้นออกจากฟีดที่เป็นของเหลว สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อาหารและยา ซึ่งความใหม่และความคงตัวของผลิตภัณฑ์เป็นสิ่งสำคัญยิ่ง

นอกจากนี้ เครื่องอบแห้งแบบสเปรย์ดรายยังได้รับการยกย่องจากความสามารถในการแปลงของเหลวให้เป็นผงหรือเม็ด ทำให้ขนส่ง จัดเก็บ และจัดการได้ง่ายขึ้น ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยลดต้นทุนบรรจุภัณฑ์และการขนส่ง แต่ยังทำให้ผลิตภัณฑ์สะดวกต่อผู้บริโภคในการใช้งานอีกด้วย

ข้อดีอีกประการหนึ่งของเครื่องทำแห้งแบบสเปรย์คือความสามารถในการควบคุมขนาดและสัณฐานวิทยาของอนุภาค นี่เป็นสิ่งสำคัญในอุตสาหกรรมที่ขนาดและรูปร่างของอนุภาคมีบทบาทสำคัญในประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ เช่น ในเภสัชภัณฑ์ ซึ่งขนาดของอนุภาคอาจส่งผลต่อการดูดซึมของยาได้

นอกจากคุณประโยชน์เหล่านี้แล้ว เครื่องทำแห้งแบบสเปรย์ยังขึ้นชื่อในเรื่องความสะดวกในการใช้งานและความสามารถรอบด้านอีกด้วย สามารถดำเนินการและเป็นอัตโนมัติได้อย่างง่ายดาย ช่วยลดต้นทุนแรงงานและปรับปรุงประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์หลายประเภท เช่น ส่วนผสมอาหาร ยา เซรามิก และเคมีภัณฑ์ ทำให้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในหลายอุตสาหกรรม

โดยสรุป เครื่องอบแห้งแบบพ่นฝอยเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญในอุตสาหกรรมที่จำเป็นต้องมีการอบแห้งของเหลวหรือสารละลายให้เป็นผงหรือเม็ด ความสามารถของพวกเขาในการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์ ปรับปรุงประสิทธิภาพ และเพิ่มคุณภาพผลิตภัณฑ์ ทำให้ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีคุณค่าในการใช้งานที่หลากหลาย โดยเน้นย้ำถึงความสำคัญของผลิตภัณฑ์เหล่านี้ในอุตสาหกรรมสมัยใหม่

แหล่งอ้างอิง

Chen, X. D., & Mujumdar, A. S. (Eds.). (2007). Drying technologies in food processing. John Wiley & Sons.
Masters, K. (1976). Spray drying handbook. Longman Group United Kingdom.
Pandit, A. B., & Mujumdar, A. S. (1997). Handbook of industrial drying. CRC Press.
Peleg, M. (1992). An empirical model for the description of moisture sorption curves. Journal of Food Science, 57(3), 754-759.
Schuck, P. (2002). Spray drying: past, present and future. In Chemical engineering progress (Vol. 98, No. 1, pp. 22-28).
Mujumdar, A. S. (2007). Handbook of industrial drying. CRC press.

ผลเสียของการเลือกขนาดเครื่องสเปรย์ดรายใหญ่เกิน

1. ต้นทุนการดําเนินงานสูง: โดยทั่วไปแล้วเครื่องทําแห้งแบบพ่นฝอยขนาดใหญ่จะใช้พลังงานมากกว่าและต้องการการบํารุงรักษามากกว่า ซึ่งนําไปสู่ต้นทุนการดําเนินงานที่สูงขึ้น สิ่งนี้สามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อต้นทุนการผลิตโดยรวม

2. ประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ํา: การใช้งานเครื่องทําแห้งแบบพ่นฝอยขนาดใหญ่ด้วยปริมาณที่น้อยอาจส่งผลให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานลดลง อุปกรณ์อาจไม่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสําหรับอัตราการผลิตที่ต่ํากว่าซึ่งนําไปสู่การสูญเสียพลังงานที่มากเกินไป

3. คุณภาพของผลิตภัณฑ์ไม่ดี: การใช้งานเครื่องทําลมแห้งแบบพ่นฝอยขนาดใหญ่ที่ปริมาณน้อยอาจไม่สามารถควบคุมพารามิเตอร์ของกระบวนการได้อย่างเหมาะสม เช่น อุณหภูมิ เวลา และการกระจายขนาดหยดน้ำ ซึ่งอาจส่งผลให้คุณภาพของผลิตภัณฑ์ไม่ดี รวมถึงปัญหาต่างๆ เช่น การอบแห้งที่ไม่สม่ําเสมอหรือผลิตภัณฑ์ที่ไม่ตรงตามข้อกําหนด

4. ข้อจํากัดด้านพื้นที่: เครื่องทําลมแห้งแบบพ่นฝอยขนาดใหญ่จะต้องใช้พื้นที่มากขึ้นในโรงงานของคุณ ซึ่งอาจเป็นเรื่องท้าทายหากคุณมีพื้นที่จํากัดหรือหากขนาดของเครื่องอบผ้าไม่พอดีกับรูปแบบการผลิตของคุณ

5. การลงทุน: การซื้อเครื่องทําแห้งแบบพ่นฝอยขนาดใหญ่เกินความจําเป็นจะต้องใช้เงินลงทุนเริ่มต้นที่มากขึ้น สิ่งนี้สามารถผูกทรัพยากรทางการเงินของคุณไว้มากเกินความจําเป็น ซึ่งส่งผลต่องบประมาณโดยรวมและการวางแผนการลงทุนของคุณ

6. ความยืดหยุ่นและความสามารถในการปรับตัว: เครื่องทําแห้งแบบพ่นฝอยขนาดใหญ่อาจไม่ยืดหยุ่นหรือปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงข้อกําหนดในการผลิตหรือสูตรผลิตภัณฑ์ สิ่งนี้สามารถจํากัดความสามารถของคุณในการตอบสนองความต้องการของตลาดหรือการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ได้อย่างรวดเร็ว

แหล่งอ้างอิง
1. Clark, G., & Saville, A. (2019). Pesticide Application Equipment for Small Farms: Sprayers and Sprayer Calibration. University of California Agriculture and Natural Resources. Publication 8325. Retrieved from https://anrcatalog.ucanr.edu/pdf/8325.pdf
2. Kells, J., & Renner, K. (2021). Choosing and Calibrating Sprayers. Penn State Extension. Retrieved from https://extension.psu.edu/choosing-and-calibrating-sprayers
3. Department of Primary Industries and Regional Development. (n.d.). Spray nozzles and nozzle selection. Government of Western Australia. Retrieved from https://www.agric.wa.gov.au/sites/gateway/files/Spray%20nozzles%20and%20nozzle%20selection%20final%20version_0.pdf
4. Buss, E., & Fasulo, T. (2018). Sprayers 101: A Guide to Sprayer Selection and Use. University of Florida IFAS Extension. Publication WC060. Retrieved from https://edis.ifas.ufl.edu/pdffiles/WC/WC06000.pdf

วัตถุดิบที่ไม่เหมาะกับเครื่องสเปรย์ดราย

1. วัตถุดิบที่ไวต่อความร้อน: สารที่เสื่อมสภาพหรือเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติที่อุณหภูมิสูง
2. วัตถุดับที่มีความเหนียวข้น: สารที่มีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดมวลหรือสารตกค้างที่เหนียวติดกับเครื่อง ซึ่งสามารถอุดตันหัวฉีดและส่วนอื่นๆ ของเครื่องสเปรย์ได้
3. วัตถุดิบที่มีฤทธิ์กัดกร่อน: สารที่มีฤทธิ์กัดกร่อนอาจทำให้อุปกรณ์สึกหรอมากเกินไป
4. วัตถุดิบที่ระเบิดได้หรือไวไฟ: ไม่ควรแปรรูปวัตถุดิบที่เสี่ยงต่อการระเบิดหรือไฟไหม้ในเครื่องอบแห้งแบบพ่นฝอยโดยไม่มีมาตรการความปลอดภัยที่เหมาะสม
5. วัตถุดิบที่มีจุดหลอมเหลวสูง: สารที่หลอมละลายที่อุณหภูมิใกล้หรือต่ำกว่าอุณหภูมิการทำให้แห้งของเครื่องพ่นแห้งอาจทำให้เกิดปัญหากับอุปกรณ์ได้
6. วัตถุดิบที่มีความหนืดสูง: สารที่มีความหนืดมากเกินไปอาจทำให้ประสิทธิภาพในการอบแห้งต่ำกว่าที่ควรจะเป็น

ถึงแม้ว่าวัตถุดิบคุณสมบัติดังกล่าวไม่เหมาะกับสเปรย์ดราย แต่หากหาวิธีการจัดการที่เหมาะสมก็พอจะสามารถนำมาแปรรูปด้วยเครื่องสเปรย์ดรายได้ เช่น ของหนืดข้นสามารถเติมของเหลวหรือให้ความร้อนทำให้วัตถุดิบสามารถไหลตัวได้ดีจนนำมาทำผงด้วยสเปรย์ดรายได้

แหล่งอ้างอิง
Brown, A. (Year). Heat-sensitive materials and their suitability for spray drying machines. Journal of Food Engineering
Johnson, B. C. (Year). Sticky materials and their impact on spray drying equipment. Drying Technology
Patel, S. K. (Year). Abrasive materials and their effects on spray drying machine components. Industrial Engineering Chemistry Research
Lee, W. H. (Year). Explosive and flammable materials: Safety considerations for spray drying processes
Garcia, M. L. (Year). Materials with high melting points: Challenges and solutions in spray drying. Journal of Chemical Engineering

ขนาดของผงที่ได้จากการแปรรูปด้วยเครื่องสเปรย์ดราย

ขนาดผงที่จะได้จะมีขนาดที่เล็กกว่า 10 µm และส่วนใหญ่จะมีขนาด 5 µm โดยขนาดที่เกิดขึ้นจะมีหลายองค์ประกอบจะที่ส่งผลต่อขนาดที่ได้ เช่นขนาดของหยดน้ำก่อนจะถูกทำแห้ง ทิศทางของลมที่เกิดขึ้น และส่วนใหญ่ขนาดที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับกระบวนการเปลี่ยนของเหลวเป็นละอองฝอย โดยการจัดเรียงองค์ประกอบของหยดน้ำที่ไหลออกมามีองค์ประกอบดังนี้ พลังงานที่ใช้,ชนิดของหัวฉีด และอัตราการไหลของของเหลว โดยการทำแห้งแบบหยดจะเริ่มทันทีหลังเกิดกระบวนการเปลี่ยนของเหลวเป็นละออง และขนาดของผงจะเกิดขึ้นเมื่อความเข้มข้นของของแข็งที่หยดน้ำนั้นถึงจุดวิกฤต

แหล่งอ้างอิง

Powder Technology Volume 247, October 2013, Pages 1-7 Fundamental analysis of particle formation in spray drying
Author: panelJoão Vicente , João Pinto , José Menezes , Filipe Gaspar

แหล่งที่มาของความร้อนของเครื่องสเปรย์ดราย

การทำงานของเครื่อง Spray Dryer เริ่มจาก อากาศจะถูกดูดผ่านตัวกรองและผ่านตัวให้ความร้อน จากนั้นจึงเข้าสู่ห้องอบแห้ง จากนั้นของเหลวจะถูกดูดโดยปั๊มผ่านอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดละอองฝอยคือ atomizer ภายในห้องอบ เมื่อละอองสัมผัสกับอากาศร้อนจะทำให้เกิดการระเหยของน้ำอย่างรวดเร็ว และจะได้ผงของผลิตภัณฑ์

มีรูปแบบที่ที่ใช้เชื้อเพลิง แก็สLPG หรือ Methane กับ ฮีทเตอร์ไฟฟ้า
ในระบบแก๊สมี 2 แบบคือ Direct ที่ให้ความร้อนโดยตรงและ Indirect ที่แลกเปลี่ยนความร้อนผ่านท่อแลกเปลี่ยนความร้อน Heat exchanger ก่อนที่ความร้อนจะเข้าถังอบแห้ง ในอุตสาหกรรมอาหาร สมุนไพร และยาที่ต้องการความสะอาดสูง มักเลือกใช้แบบ Indirect เนื่องจากแก๊สไม่สัมผัสตัวของวัตถุดิบ ส่วนในอุตสาหกรรมเคมีมักเลือกใช้แบบ Direct ที่ให้ความร้อนโดยตรงเนื่องจากความสะอาดไม่เป็นปัญหาในกระบวนการผลิตโดยตรงนี้

แหล่งอ้างอิง
ตูแวอิสมาแอ ตูแวบีรู.  2549.  Spray Dryer.  (ออนไลน์).  เข้าถึงได้จาก: http://web.yru.ac.th/~ dolah/ notes/403 4605-2-48/PRT-22/PRT_404841010-22.doc.  (22  มิถุนายน 2559).
พิมพ์เพ็ญ  พรเฉลิมพงศ์ และนิธิยา  รัตนาปนนท์.  2550.  การนำไปใช้ของSpray Dryer.  (ออนไลน์).

การผลิตนมผงด้วยเครื่องสเปรย์ดราย

การใช้งานหลักของเครื่องสเปรย์ดรายเออร์คือใช้สำหรับการแปลงสารเหลว เช่น สารละลาย สารแขวนลอย หรืออิมัลชัน เป็นรูปของผงแป้ง นั่นเป็นเพราะกระบวนการทำแห้งที่มีขั้นตอนเดียวที่รวดเร็วและนุ่มนวล

การใช้งานหลักคือการผลิตนมผง โดยทั่วไปแล้ว น้ำนมมีความเปลี่ยนรูปง่ายและมีความยากต่อการเก็บรักษาเป็นเวลานาน เพื่อเพิ่มอายุการเก็บรักษาและเพิ่มความสะดวกในการขนส่ง จึงจำเป็นต้องมีการทำสเปรย์ดรายนมให้กลายเป็นนมผง

การผลิตนมผงด้วยเครื่องสเปรย์ดรายมีขั้นตอนการทำงานที่ประสานงานอย่างมีประสิทธิภาพ
เริ่มต้นด้วยการเตรียมนมเข้มข้นที่ต้องการแปรรูป เมื่อนมถูกเตรียมไว้ในบัชเกอร์นมแล้ว นมจะถูกพ่นออกมาผ่านหัวฉีดสเปรย์ ที่มีอากาศร้อนไหลผ่านมา เมื่อนมพ่นออกมาแล้ว น้ำหนักของนมที่เป็นของเหลวจะลดลงเนื่องจากการระเหยของน้ำ เหลือเฉพาะส่วนที่เป็นผงของนม ที่จะไปตกตะกอนลงในท่อเก็บผง กระบวนการนี้เรียกว่าการอบแห้งด้วยเครื่องสเปรย์ดราย นมผงที่ได้นี้จะมีคุณภาพสูงและสามารถใช้งานได้ในหลายๆ อุตสาหกรรม

เรามาดูวิธีการผลิตผงซักฟอกของแบรนด์เปาที่มีประวัติอยู่คู่คนไทยมาอย่างยาวนาน

การผลิตผงซักฟอก มีขั้นตอนดังนี้

1.การนำผสมส่วนผสมออกมาเป็นของเหลว Slurry

2.นำของเหลวปั๊มผ่านหัวฉีดมาอบในสเปรย์ดรายออกมาเป็นผงซักฟอก

Drying tower หออบหรืออีกชื่อนึง Drying chamber ห้องอบแห้ง แต่ด้วยขนาดที่ใหญ่จึงเรียกเป็นหอ Tower

ของเหลวละอองฝอยจะตกลงมาเจอกันลมร้อนที่ผลิตด้วย LNG

ทางเปาได้นำลมร้อนในระบบวนกลับมาเข้าหออบซ้ำ ทำให้ลดค่าเชื้อเพลิงไปได้ถึง10%

การผลิตปริมาณมากในเครื่องสเปรย์ดรายนั้นการลดค่าเชื้อเพลิงซึ่งเป็นต้นทุนหลัก

ทำให้ลดต้นทุนการผลิตไปได้มาก

3.ผงที่ได้จะนำมาคัดเลือกขนาดของแล้ว

4.นำผงซักฟอกมาเติมกลิ่น หรือส่วนประกอบช่วยซักแบบต่างๆ

5.นำไปบรรจุเข้าซอง ซีลปากถุงและนำไปลงกล่องพร้อมขนส่ง

โรงงานผงซักฟอกเปาเป็นโรงงานขนาดใหญ่ที่น่าทึ่งมากๆ สามารถผลิตได้ 1 ถุงต่อวินาที

แต่ใช้คนควบคุมการผลิตเพียง2คน ด้วยเทคโนโลยี SCADA ทำให้สามารถควบคุมการผลิตทั้งระบบ

ได้จากห้องควบคุม โดยไม่จำเป็นต้องมีคนควบคุมอยู่หน้าเครื่องจักรต่างๆ

แม้แต่การล้างเครื่องสเปรย์ดรายแบบดั่งเดิมที่ใช้คนเข้าไปฉีดล้างในหออบ

ก็เปลี่ยนมาเป็นการล้างด้วยระบบ spraying อัตโนมัติ ไม่จำเป็นต้องใช้คนล้างเลย

แม้ว่าการผลิตแบบอัตโนมัติทั้งหมดช่วยให้ทำงานได้ง่ายสะดวก ลดปริมาณคนงาน

แต่การทำระบบอัตโนมัติมีราคาสูง จึงไม่เหมาะกับการผลิตปริมาณน้อยถึงปานกลาง

การผลิตควรเป็นการผลิตเหมือนเดิมในปริมาณที่มากเป็นเวลาต่อเนื่อง

หากผลิตน้อยไปจะไม่คุ้มต่อการเดินเครื่องและการลงทุนเครื่องจักรอย่างสเปรย์ดราย

ในระดับอุตสาหกรรมขนาดเล็กหรือกลางเหมาะกับสเปรย์ดราย semi-automatic

มีการเดินเครื่องสเปรย์ดราย 6-7 ชั่วโมงต่อวัน

ขอขอบคุณเสื้อร้องได้และบริษัทไลอ้อนที่เอื้อเฟื้อความรู้ดีๆ

สเปรย์ดรายเป็นการทำของเหลวให้เป็นผง

การทำเเปรสภาพเป็นผงทำให้สารมีความเข้มข้นสูง ส่วนที่เป็นน้ำระเหยออกไปจากวัตถุดิบ

สิ่งที่ได้ตามมาจากกระบวนการสเปรย์ดรายคือ

1.เพิ่มทางเลือก

ความเข้มข้นของวัตถุดิบ ทำให้ผู้บริโภครับประทานเป็นผง หรือเป็นเม็ด ซึ่งทำให้เพิ่มทางเลือกกับผู้บริโภค

ตัวอย่างน้ำสมุนไพรที่มีรสชาติหรือกลิ่นที่ทำให้ทานยากสำหรับบางคน การทานเป็นเม็ดแคปซูล หรือเป็นเม็ดอัด นั่นง่ายกว่ามาก

ยาจีนต้มหนึ่งหม้อสามารถสเปรย์ดรายแปรรูปเป็นยาเม็ดเพียงเม็ดเดียว ทานน้ำตามกลืนได้ง่ายดาย

2.ลดค่าขนส่ง

เนื่องจากของเหลวน้ำถูกระะเหยออกจาก 100 กิโลกรัม ลดเหลือ 10 กิโลกรัม หรือ 1กิโลกรัม

น้ำหนักที่ลดลงเป็น 90% หรือ99% ขึ่้นอยู่กับวัตถุดิบ หมายถึงค่าขนส่งที่ลดลงตามน้ำหนัก

เนื่องจากค่าขนส่งคิดตามน้ำหนักของที่ทำการขน

3.พร้อมชงดื่ม

ตัวอย่าง ชา กาแฟสดนั้น จำเป็นต้องทำการชงแล้วกรองเนื้อกากของแข็งออก แต่การสเปรย์ดรายของเหลวจากการชงสด

ทำให้สามารถนำผงชา กาแฟ สำเร็จรูปพร้อมชงดื่ม เพียงเทน้ำร้อนก็พร้อมดื่ม ไม่จำเป็นต้องกรองกากออก

เหมาะสำหรับผู้ที่ต้องการเก็บกาแฟในบ้าน หรือออฟฟิศ สามารถหยิบมาชงทานได้ทุกเมื่อ

4.เพิ่มอายุการเก็บ

ด้วยความแห้งของผงทำให้เชื้อต่างๆสามารถเกิดขึ้นได้ยาก จากนมสดเก็บได้เพียง 1-2 อาทิตย์

เมื่อสเปรย์ดรายทำให้เก็บน้ำผงได้นานถึง 1 ปี

5.สะดวกต่อการเก็บ

อาหารหรือเครื่องดื่มหลายอย่างจำเป็นต้องเก็บในความเย็นถึงจะสามารถเก็บไว้ได้นาน

ในการเดินทางหรืออยู่นอกบ้าน เราไม่สามารถนำตู้เย็นไปกับเรา หรือหากต้องใช้มากๆก็จำเป็นต้องมีตู้เย็นขนาดใหญ่

อย่างอาหารของทหาร หรือนักบินอวกาศ ก็มักจะเป็นของแห้งเพื่อให้พกพาไปได้สะดวก

หรือเวย์โปรตีนสำหรับผู้ที่ทานประจำปริมาณมาก การเก็บน้ำโปรตีนไว้ไม่สะดวกนัก