Spray-dryer

Referente: Anna Luisa Costa

Lo spray-dryer permette la trasformazione di soluzioni o sospensioni liquide acquose in polveri, attraverso in processo di atomizzazione. Il processo di spray-drying prevede l’atomizzazione del liquido concentrato di alimentazione in piccole goccioline all’interno di una camera dove circola aria calda, con conseguente evaporazione istantanea dell’acqua. Tale processo è ideale per garantire la conformità del prodotto finale a standard qualitativi specifici relativi alla distribuzione granulometrica, all’umidità residua, alla densità apparente e alla forma delle particelle. Il processo è ampiamente utilizzato come tecnica di incapsulamento di fasi attivate (nanoparticelle, farmaci o catalizzatori) in una matrice di supporto (polimerica o ceramica). A livello industriale, così come su scala di laboratorio il processo di spray-drying viene utilizzato in diversi settori, i principali sono quello chimico, ceramico, agroalimentare e farmaceutico. Nel campo delle nanotecnologie questo processo viene sfruttato per l’ottenimento di granuli micrometrici nanostrutturati, partendo da nanosospensioni (tecnologia “from nano to micro”). Ciò permette un notevole vantaggio a livello di sicurezza evitando la manipolazione di polveri nanometriche.

Principio di funzionamento

Il processo di spray-drying inizia con l’atomizzazione di un materiale liquido in una nebulizzazione di gocce. L’alimentazione del materiale da processare avviene tramite una pompa peristaltica, allo stesso tempo un getto d’aria generato da una pompa ad aria con compressore integrato provoca la fuoriuscita del liquido come spray nebulizzato fine attraverso un augello. Le gocce entrano in contatto con l’aria, che può essere in equicorrente o in controcorrente (consigliato in quanto favorisce il processo di essicazione) rispetto al flusso di nebulizzazione. Ciò avviene all’interno della camera di essiccazione, con conseguente evaporazione del liquido e formazione di granuli secchi. L’evaporazione dell’umidità dalle gocce e la formazione dei granuli secchi avviene in condizioni controllate di temperatura e flusso d’aria, mentre la polvere viene continuamente scaricata dalla camera di essiccazione, attraverso un ciclone. La polvere secca ottenuta è costituita da granuli micrometrici con un intervallo dimensionale 5-50 µm, a seconda del materiale di alimentazione e dei parametri di processo impostati.

Principali caratteristiche

I parametri di processo sono facilmente regolabili attraverso il pannello di controllo che incluse:

• impostazione della temperatura di ingresso e visualizzazione digitale della temperatura effettiva;
• temperatura di uscita con indicazione digitale;
• interruttore on/off e indicatore per tutti i sistemi;
• controllo del ventilatore (aziona una valvola a farfalla nell’ingresso dell’aria);
• interruttore di accensione/spegnimento indica il riscaldatore (questo non funzionerà fino all’accensione della soffiante);
• controllo valvola flusso aria compressore;
• manopola di controllo automatico della frequenza di blocco del getto (azionata dal compressore integrato);
• controllo della velocità della pompa.

Lab Plant SD-05

• Velocità di evaporazione dell’acqua alla temperatura di ingresso di 250°C utilizzando la camera standard: circa 1500 mL/ora.
• Intervallo di temperatura della presa d’aria: 40°C in eccesso ai 250°C.
• Portata dell’aria di essiccazione: variabile da 38 a 73 m3/ora.
• Capacità del riscaldatore: 3 kW.
• Compressore: 1.4 m3/ora a 1,0 bar fino a 0.25 m3/ora a 4 bar.
• Alimentazione del campione: pompa peristaltica con portata variabile fino a 65 mL/min.
• Blocco del getto: alimentazione di aria compressa a 3 bar con frequenza del pistone variabile.
• Sistema a spruzzo: 2 ugelli per liquidi con getto standard da 0.5 mm e opzioni di diametro.
• Flusso spray/aria calda: equicorrente o controcorrente.
• Alimentazione: 220/250 V – 50/60 Hz – 13 A.