Püskürtmeli kurutucular

**engineer** · 20-06-2007, 10:39

Prof.Dr. Y. Onur Devres
devres@itu.edu.tr

Püskürtmeli kurutma işlemi, kurutulması istenen, pompalanabilir akışkanın kurutma ortamı olarak kullanılacak yüksek sıcaklıktaki gaz akışkana püskürtülmesi ile katı/yarı katı hale geçmesi olarak tanımlanabilir. Ürünün yüzey alanı püskürtme işlemi ile artırıldığından, 3-40 saniye gibi kısa sürede çok hızlı bir kurutma sağlanarak, yüksek son ürün kalitesi elde edilir. Örnek olarak 1 lt akışkan, 12 milyar parçacık halinde püskürtülerek, yaklaşık 30 m2 yüzey alanında kurutma işlemi gerçekleşir. Kurutucuya beslenen madde çözelti, derişik çözelti ya da süspansiyon olabilir. Toz halindeki kurutulmuş ürün 100 mikrondan küçük tek parçacıklardan ya da çözünürlüğü artırmak için bir araya getirilmiş parçacıklar ve boşluklardan, başka bir ifade ile 250-400 mikron mertebelerindeki gözenekli topaklardan oluşabilir. Bu ayrım beslemenin fiziksel ve kimyasal özelliklerine, kurutucu tasarımı ve çalışma koşullarına bağlı olarak gerçekleşebilir.
Sütün lüleler yardımı ile kapalı bir ortamdaki sıcak havaya püskürtüldüğü ilk püskürtmeli kurutucu patenti Alman Stauf tarafından 1901 yılında alınmıştır. Amerikalı Grey ve Danimarkalı Jensen’in lüleli püskürtmeli kurutucu geliştirmesi ve bunu ticari ölçekli üretip 1913 yılından itibaren satmaları ile yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. İlk dönel atomizer 1912 yılında Alman Kraus tarafından geliştirilmiş fakat asıl 1933 yılında Danimarkalı mühendis Nyrop’un Dünya patentini alması ile püskürtmeli kurutucuların etkin bir şekilde kullanılmalarının önü açılmıştır.
Bir püskürtmeli kurutucuda 1) kurutma hacmi, 2) sıcak hava sistemi ve dağıtımı, 3) ürün besleme sistemi, 4) atomize cihazı, 5) toz ayrıştırma sistemi, 6) pnömatik aktarma ve soğutma sistemi, 7) Kurutma/soğutma sonrası ek kurutma amaçlı akışkan yatak, 8) Proses kontrol cihazları ve otomatik kontrol sistemi bulunmaktadır.
Kurutucu hacim olarak genelde 40°-60° konik açılı, paslanmaz çelik silindirik tasarımlar kullanılır. İç bölümünün hava akımını herhangi bir şekilde engellemeyecek şekilde yapılması gerekir. Hacim üzerinde gözetleme camı/kapısı, ışık kaynağı, basınç emniyet ventilleri ile su veya buharlı yangın söndürme cihazları bulunmalıdır.
Kurutma işlemi için besleme akışkanı sıvı ürün deposundan atomizer cihaza pompalanır. Atomizasyon işlemi etkin bir kurutmanın yapılabilmesi için son derece önemlidir. Atomizer dönel; basınç, iki akışkan ya da ultrases lüleli olarak seçilebilir. Dış ortam havası filtreden geçirilir, 175-250°C’ye kadar ısıtılır ve kurutucu hacmin tepesinde bulunan dağıtıcılar yardımı ile ortama verilir. Sıcak hava ve püskürtülen akışkan paralel, çapraz ve karışık akışta hareket edebilirler. Paralel akışta ürün sıcaklığı egzost hava sıcaklığından düşük olduğundan, sıcaklığa duyarlı ürünlerde daha çok tercih edilirler. Diğer taraftan oksijene duyarlı ürünlerde hava yerine azot inert kurutma ortamı olarak kullanılabilir.
Atomize edilmiş damlacıklar sıcak hava ile temas ettiklerinde buharlaşma gerçekleşir ve kurutulmuş ürünün çoğu hacmin tabanına düşer, buradan pnömatik taşıma (4-5 kat fazla hava debisi ve 20 m/s’ye kadar çıkabilen hızlarda) ve soğutma sistemine alınır. Kurutucu içindeki kurutma yeterli gelmez ise akışkan yataklı ek kurutma sistemi kullanılabilir.
Toz halindeki çok küçük partiküller kurutma havası içinde kaldıklarından, hava dışarı verilmeden ayrılmaları gerekir. Bunun için siklonlar, torba filtreler ve ıslak tutucular kullanılır. Bazı uygulamalarda egzost havası doğrudan dışarı verilmeyip, besleme havasının ısıtılması için kullanılabilir. Isı geri kazanımı ve besleme akışkanının derişikliğine bağlı olarak her 1 kg suyun buharlaşması için 700-1000 kcal’ye ihtiyaç bulunur. Püskürtmeli kurutucular gıda sanayinde süt, peyniraltı suyu, laktoz, yumurta vb ürünlerin kurutulmasında; sodyumkazeinat, dondurma karışımları, bebek mamaları vb üretiminde yoğun olarak kullanılırlar.