وتُعد عملية التجفيف واحدة من أكثر عمليات الوحدات انتشاراً واستعمالاً واسعاً في مجالات الأغذية والصيدلة والصناعات التغذوية والكيميائية لتحويل حلول السائل إلى مساحات ضوئية ذات صبغة حرة، وتستلزم هذه العملية تحويل تغذية سائلة إلى مجرى غازي سريع، وتُخلّف بسرعة من المذيبات، وتُبقي على تركيبات مذيبات مائية، ومسحوق عضوي، ومزيج، ومزيج.

فهم دور السولفينتس في دحر السبراي

ومن الضروري، من أجل تقدير التحدي المتمثل في تطوير مذيبات أكثر خضراء، فهم سبب اختيار المذيبات في المقام الأول، وفي عملية التجفيف، يجب أن يفي الحل الغذائي بمعايير صارمة: يجب أن يفصل المذيب المواد الصلبة (المكونات النشطة، أو الملوثات، أو المصفوفة)، وأن يوفر مقياساً مناسباً للتحول إلى مادة الذر، أو التهرب بمعدل متحكم به تحت درجات الحرارة، وليس لتحلل المنتج.

The Environmental Imperative for Green Solvents

(العلامات الإلكترونية) و(التكفير) هي مساهم كبير في انبعاثات غازات الدفيئة واستنفاد الموارد، إنتاج السائل، الاستخدام، وحساب التخلص لجزء كبير من البصمة البيئية لدورة الحياة، وفقاً لمبادئ الكيمياء الخضراء، يجب تصميم المذيبات لتكون أكثر أماناً، مستمدة من بدائل المواد الوسيطة المتجددة، و(التحفيز البيولوجي)

استراتيجيات تطوير السائل الموفِّق للتكامل الإيكولوجي

ويسعى الباحثون ومهندسون العمليات إلى طرق متعددة لتحديد وتصميم وتنفيذ مذيبات ملائمة للبيئة من أجل حلول غذائية للرش، وتتراوح هذه الاستراتيجيات بين استخدام المواد الوسيطة القائمة على أساس بيولوجي متجدد واستحداث نظم جديدة للمذيبات ذات خصائص غير قابلة للتجزئة، وفيما يلي دراسة أكثر النهج واعدة بالتفصيل.

مذيبات مجهزة بالوسائل البيولوجية من الموارد المتجددة

وتستمد المذيبات القائمة على أساس بيولوجي من الكتلة الحيوية مثل الذرة، والسكر، والنفايات الرئوية، أو الزيوت النباتية، وهي توفر طريقا مباشرا للحد من الاعتماد على الوقود الأحفوري، وتشمل هذه الأمثلة الإيثانول (المنبثقة من الحبوب أو قصب السكر)، والثغرة في إنتاج البيوت الخبيثة (من ستارتش)، واللين (من خماسي الدهون)، والرش المذيبي.

المياه: السول الأخضر المميت

إنَّ مذيبات الماء الأكثر استدامةً من خلال كلّ مُكوّنات غير سمية وغير قابلة للنكهات، ووافرة، وثباتات غير مكلفة، وفضّل في الرش حلولاً غذائية مُتسمّاة في الرشّات العضوية، وأجهزة التحلل الحرارية المُتّسمة، وأجهزة التحلل الحرارية، وأجهزة التخدير،

العصيان الرحمية العميقة

(أ) أن تكون الدراسات التي تُجرى في إطار نظام " DBD " ، أو التي تُستخدم في إطاره، أو في شكل مركب قابل للتداول، أو في شكل مقياس للجفاف، أو في شكل مقياس للجفاف، أو في شكل مركب غير قابل للتداول، أو في شكل مقياس للجفاف، أو في شكل خامات مثبتة، أو في شكل خامات، أو أكثر.

السائل الميوني وقيودها

إن السوائل الأيونية - السوائل التي تقل سائلها عن 100 درجة مئوية - تشكل الكثير من الممتلكات المستصوبة للدي إس: ضغط بخار لا يذكر، واستقرار حراري مرتفع، وملاءة غير قابلة للتسوية، غير أن العديد من السوائل الأيونية باهظة الثمن، وقد تكون سامة للحياة المائية، ولا تزال قابلة للتحلل الأحيائي، وبالتالي فإن استخدامها في عمليات التحلل الحراري لا يزال محدوداً في تطبيقات الرش (الرش) المتخصصة.

Solvent Recovery and closed-Loop Systems

تطوير مذيب "غريني" هو جزء من الحل، كيف يتم إدارة المذيب بعد التجفيف بنفس القدر من الأهمية، في العديد من عمليات التجفيف، يتم تفريغ غاز العادم المذيب إلى الغلاف الجوي (للماء) أو معالجة من خلال أجهزة التكديس والغطاء الحرارية للتعافي، وبالنسبة للمذيبات الغالية أو الخطرة، نظم الاستعادة ذات البصمة المغلقة التي تلتقط وتعيد تدوير 95-99 في المائة من المذيبات البيئية.

التحديات والنظر في التنفيذ

ورغم الفوائد الواضحة، فإن الانتقال إلى المذيبات الملائمة للبيئة في جفاف الرذاذ يشكل عدة عقبات تقنية واقتصادية يجب معالجتها من أجل النجاح في التبني الصناعي.

القابلية للتطابق والتشكيل

ويجب أن تكون المذيبات البديلة متوافقة مع المواد الغذائية على طول الجدول الزمني للعملية بأكملها، بدءاً من الإعداد إلى التوحيد إلى التجفيف، إذ يمكن للعديد من المذيبات البيولوجية والتدنيس أن يستجيبوا لمعارف الأداء الحساس، أو أن يخضعوا للتأكسد، أو أن يعززوا النمو المجهري إذا ما خُزِّزت لفترات طويلة، وعلى سبيل المثال، فإن المذيبات القائمة على الجليسرول هي صورة هي من حيث أنها هي من حيث الهيج، وقد تُدخل في النظام العالمي، مما يؤثر على إمكانية الاستي، مما يؤثر على استقراره.

العملية: فيسكوستي، نقطة الغليان، وشبكة الكينتات الجافة

(أ) أن تكون المذيبات [المذيبات الوراثية] ذات نقاط غليون أعلى وخصائص مقارنة بالمذيبات التقليدية مثل الأسيتون أو الميثاندول، ويعني ارتفاع درجة حرارة الهواء، بحيث يمكن أن يخفض مستوى المركبات الحساسة للحرارة أو يزيد استهلاك الطاقة، ويؤدي ارتفاع معدلات التسرب إلى ارتفاع في أحجام الانقطاع أثناء التذبذب، مما قد يتطلب تعديلات في تصميمات الخرسانية (مثل، مثلاً).

التكلفة والقابلية للتسويق

ويمكن أن تكون الكثير من المذيبات الملائمة للبيئة أكثر تكلفة من نظيراتها في مجال المواد الكيميائية، ولا سيما الديموغرافيا والمذيبات الحيوية المتخصصة مثل خامات الإيثيل أو الليمونين، كما أن ارتفاع تكلفة الكيلوغرامات من الموارد الناجمة عن انخفاض العبء التنظيمي، وتكاليف التخلص من النفايات، وتحسين سلامة العمال، كما أن العمليات الكبيرة، حتى الزيادة الصغيرة في تكلفة المذيبات، يمكن أن تؤثر تأثيرا كبيرا على الحد الأدنى من المواد الغذائية.

تقييم السلامة والسمية

وفي حين أن الكثير من المذيبات الخضراء يقصد بها أن تكون أقل خطورة، فإن ملامحها المتعلقة بالسلامة لا تفهم تماماً على الدوام، فعلى سبيل المثال، قد يكون لبعض المذيبات العميقة السمية الإيكولوجية غير المعروفة، كما أن مكوناتها (مثلاً، الكلوريد الكوليني بتركيزات عالية) يمكن أن تكون مهيأة، وقد تكون مذيبات الذرة ذات سمية حادة منخفضة، ولكنها يمكن أن تكون قابلة للاشدة إذا تضمنت تقييمات للأخطار.

المستقبل توجيهات وجبهة البحوث

ويتقدم بسرعة مجال المذيبات الخضراء لتجفيف الرش، مع حدوث عدة تطورات واعدة في الأفق.

التكامل مع الأشعة السينية المنخفضة الارتحال

وتستخدم عمليات التجفيف التقليدية هواء ساخن فوق 150 درجة مئوية. وتُستخدم تقنيات التنظيف ذات الحرارة المنخفضة والثغرات المُساعدة في التنظيف (مثلاً، شركة Büchi Nano Spray Dryer، أو تجفيف الرش) في درجات حرارة أقل بكثير، مما يتيح استخدام مذيبات إيكولوجية مرنة ذات سمة حرارة عالية، كما يمكن لهذه التكنولوجيات أن تحسن كفاءة الطاقة وأن تقلل من تدهور المركبات الحيوية.

اختيار السائل المحوسب

ويجري تطبيق أسلوب التعلم من الآلات والنموذج الكيميائي الكمي للتنبؤ بخواص المذيبات والتوافق مع الصوملات المحددة، وتتيح أدوات مثل نموذج الفرز المماثل للسائلات السائلة للباحثين فحص آلاف المرشحين المذيبين في السيليكو، مما يقلل بشدة من الجهد التجريبي اللازم لتحديد المذيبات الخضراء المثلى لتطبيق التجفيف المحتوي على رذاذ.

الاقتصاد العلماني: السائل المسلّح المهدر

ومن المفاهيم الناشئة استخدام المذيبات المستمدة من مجاري النفايات الصناعية أو الزراعية، مثلا، يمكن تحويل الجير من مطاحن الورق أو الفرن من تجهيزات الكورنكوب إلى مذيبات ذات قاعدة بيولوجية، وهذا لا يوفر مذيبا خضراء فحسب، بل أيضا تغذي النفايات، ويتمشى مع مبادئ الاقتصاد الدائري، والتحدي يتمثل في ضمان الجودة المتسقة وفعالية التكلفة، ولا تزال البحوث في هذا المجال في مرحلة مبكرة، ولكن عدة محطات تجريبية.

الاتجاهات التنظيمية والأسواق

(أ) إن استراتيجية الاتحاد الأوروبي للمواد الكيميائية من أجل الاستدامة تهدف إلى التخلص التدريجي من أكثر المواد تضرراً، وفي الولايات المتحدة، يصنف نظام المعلومات المتكاملة عن المخاطر التابع لوكالة الحماية البيئية عدة مذيبات مشتركة كمذيبات، وهذه الاتجاهات تجبر الشركات على القيام بعملياتها مستقبلاً عن طريق الاستثمار في المذيبات التجارية الخضراء (D.G.T)

التعاون بين الصناعة والأكاديمية

ولا يمكن لأي كيان بمفرده أن يتصدى للتحدي المتعدد الجوانب المتمثل في استبدال المذيبات بمفرده، إذ أن كونسورتيا مثل معهد الكيمياء الخضراء التابع لرابطة الدول المستقلة، ومنتدى التكنولوجيا الأوروبي للكيمياء المستدامة (SusChem)، والمبادرات الخاصة بالصناعة (مثلاً، الاتحاد الدولي للهيروسول الصيدلاني بشأن التنظيم والعلوم - IPAC-RS) تيسر تبادل المعارف ومشاريع الرش الافتراضي المسبق.

خاتمة

إن تطوير مذيبات ملائمة للبيئة من أجل حلول غذائية قابلة للرش يمثل خطوة حاسمة نحو التصنيع الأخضر عبر صناعات متعددة، ومن خلال دمج المذيبات القائمة على البيئة، واستخدام المياه حيثما أمكن، واستكشاف نظم حكيمة عميقة، وإدماج تكنولوجيات التعافي الفعالة والتقلبات المنخفضة، يمكن للشركات أن تقلل من الأثر البيئي دون المساس بنوعية المنتجات، ويستلزم المسار إلى الأمام التغلب على التحديات في التوافق والتكلفة والعمل على تحقيق أفضل قدر من الرش.