הקדמה לSpray Drying and Atomization

Spray יבשינג נשאר אחד הפעולות המגוון ביותר ומאומץ נרחב עבור המרת מזון נוזלי - רזולוציה, משקעים, או השעיה - לתוך אבקות חלקיקים יבשה יישומים שלה, עיבוד מזון, כימיקלים מיוחדים, קרמיקה וחומרים מתקדמים. התהליך כולל שלושה שלבים בסיסיים: אטומיזציה של האכילה הנוזלית לתוך ערפל של טיפות, של אלה מחלימים חלקיקים, כולל פיזור חומרים כימיים שונים, כולל אטומים, וכתוצאה מכך, השפעה שלילית של חלקיקים, וכתוצאה מכך, היא השפעה חלקית.

מאמר זה מספק ניתוח מקיף של ההשפעה של סוג atomizer על המאפיינים חלקיקים סחבת תרסיסים.We נבחן את העיצובים העיקריים של Atomizer -rotary, לחץ nozzle, שני-fluid nozzle, קול ואלקטרוסטטי - ונדון כיצד כל אחד ממודולים טיפות היווצרות, קינטיקה יבשה, ואת התכונות המתקבלות. מעשי עבור בחירת המתאים עבור יישום נתון הוא גם הוא נכלל על ידי שיטות חדשות טובות יותר ונויות האחרונות.

מימון של טיהור טיפות וייבוש

המפתח להבנת השפעות ה- omizer הוא בפיסיקה של פירוק הניחת הניקוד והתהליך הevaporation הבא. A סילון נוזלי או גיליון אינו יציב כאשר נחשפים לכוחות אווירודינמיקה; אטמיים מנצלים את חוסר היציבות הזה כדי לייצר טיפות.גודל של הנפילה תלוי באיזון בין חלקיקים לא רצויים, מולטי לחץ על פני השטח, באופן כללי, אנרגיה גבוהה יותר (למשל, מהירות גבוהה יותר, ירידה נמוכה יותר, ירידה נמוכה יותר, או ירידה מהירה יותר, ירידה מהירה יותר, לאחר גודל רטובה).

התנהגות יבשה טיפות נשלטת על ידי חום ועברה המונית. טיפות יפות יבשה במהירות, לעתים קרובות להרכיב חלקיקים מוצק עם משטחים חלקה יותר. טיפות גדולות יותר לקחת יותר יבשה ועשוי לפתח פנים חלוקות, משטחים מקמטים, או אפילו להתפוצץ, בהתאם לשיעור הייבוש ונכסים צלולים יותר.לכן, ה- atomizer לא רק מגדיר את הגודל הראשוני, אלא גם שולט באופן עקיף המיקרו של החלקיק הסופי.

ראשי התיבות של Major Atomizer Types and their התפעוליים

שם הסרטון: Wheel) Atomizers

Atomizers רוטארי, הידוע גם בשם צנטריפוגה או מתפתלת-דיסק, להשתמש גלגל מהיר במהירות גבוהה רוטט או דיסק כדי להצית נוזל החוצה.נוזל מוזן על מרכז הגלגל והוא מואץ כמעט המהירות היקפית של הגלגל, ולאחר מכן משוחרר כמו סרט דק כי פורץ לתוך ligaments ו טיפות.

(FLT:0) מאפיינים ומרכיבים מובילים:FreaLT:1 ; אטומי רוטארי מייצרים התפלגות בגודל טיפה רחבה בהשוואה לסוגים נושלים.הקוטר הממוצע הוא יחסית הפוך למהירות הגלגל.במהירויות בינוניות, טיפות הן גדולות יחסית (100-250 מיקרומטר), המוביל חלקיקים מלוכדים.

חלקיקים מורפולוגיה של Atomizers רוטארי נוטה להיות יותר לא סדיר, לעתים קרובות עם חלקיקים לווייניים עקב התנגשות טיפות וייבוש לא שלם.החלוקה של זמן יבשה רחבה הנגרמת על ידי גדלים משתנה יכול להוביל תערובת של חלקיקים יציבים ונחלים, המשפיעים על צפיפות וזרימה.

לחץ Nozzle Atomizers

לחץ אווירי אטום כוח נוזלי תחת לחץ גבוה (בדרך כלל 100-700 בר) באמצעות אונורה קטנה.היציאה הנוזלית כמו מטוס סילון עתירי גבוה כי פורץ לתוך טיפות עקב אינטראקציות נוזליות אוויריות. סוגים כוללים nozze אוifice, מרססים nozzles, ו-Slelebil (low cone) nozzle) nozzle nozzle מקנה alys aly a ptras a ptraretretretretretretretraretraretrarettras a ptraretretrettraretraretgates a ptrarettraretraretraretraretras a ptraretraretraretraretras, a ptras a ptras a ptraretraretraretrarettras a ptras a ptras a ptras a ptras a ptras a ptraretraretraretraretraretraretras a ptras, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

(FLT:0)Droplet מאפיינים ומרכיבים וכתוצאה מכך: FIRLT:1 , אטמי לחץ לייצר טיפות קטנות יחסית עם התפלגות גודל צר יותר מאשר סוגים רוטאריים.הקוטר הממוצע יורד עם לחץ גובר. לדוגמה, ב 200 בר, ירידה גדלים סביב 20-80 מיקרומטר הם נפוצים, מניבים חלקיקים בסדר גודל אחיד.

חלקיקים של כאבי לחץ הם בדרך כלל יותר spherical ופחות ⁇ .המהירות, אחיד יבשה עקב טיפות קטנות לעתים קרובות תוצאות חלקיקים מוצק, צפוף עם משטחים חלק. זה משפר את זרימת הדם ואת צפיפות האריזה, אשר חשוב עבור טבליות ו כמוסות מילוי. על הצד התחתון, היווצרות של חלקיקים חלולים הוא פחות נפוץ, כך תכונות aeroדינמית עבור שאיפת טיפולים עשוי להיות שונה על ידי שיטות אחרות.

שתי תרופות (Pneumatic) Nozzle Atomizers

שני מחסנים או pneumatic משתמשים בזרם גז שני (אוויר מדוכא, חנקן או קיטור) כדי לפרק את הנוזל.נוזל וגז לערבב מבפנים או חיצוני בקצה ה- nozzle.מהירות הגז (לעתים קרובות sonic או Supersonic) מספקת את האנרגיה עבור אטום, עצמאי של לחץ נוזלי.

(FLT:0) מאפיינים ומרכיבים מובילים:FreaLT:1 ; שני נביחות של שני-fluid יכולים לייצר טיפות דק מאוד (5-50 μm) עם הפצה צרה בינונית למדי.הם מצטיינים עם להאכיל מאוד מולקווס או להאכיל המכילים מוצקות המכילות מוצקים כי יש לגזול תרופות אחרות.

חלקיקים משניים של nozzles נוטים להיות קטנים ומדים.המורולוגיה יכולה להשתנות בהתאם לתנאי הייבוש; טיפות קנס יבשות מהר מאוד, לעתים קרובות לייצר חלקיקים מוצקים.עם זאת, אם מהירות הגז גבוהה מאוד, טיפות יכול לפרק עוד או להיות מפורז, המוביל לצורות לא סדירות.

Atomizers

אטמי אטומה אולטרה סאונד משתמשים ברטטים גבוהים (בדרך כלל 20-200 kHz) מועברים דרך אלמנט אדזואלקטרי לקרני או צלחת רוטט.הנוזל מתפשט בסרט דק על פני השטח המוחץ, ואת הרטטים המכניים יוצרים גלי capillary לפרוץ טיפות קנס.אין צורך בלחץ גבוה או זרימת גז.

מאפיינים של FLT:0Droplet וכתוצאה מכך חלקיקים: FIRLT:1 ⁇ אולטרה סגול מייצרת טיפות אחידות יוצאת דופן עם חלוקת גודל צר.הטר הנפתח הממוצע תלוי בתדר - תדירות גבוהה יותר מניב טיפות קטנות יותר. לדוגמה, ב 100 k k k, טיפות סביב 10-15 מיקרומטר הם אפשריים.זה מתורגם חלקיקים עם שליטה בגודל הדוק מאוד, אשר קריטי עבור מוצרים רגישים, כמו אנזימים, כמו גם חומרים רגישים, כמו חלבון, כמו גם חומרים מזינים, כמו גם חומרים רגישים, כמו אנזימים, כמו גם חומרים כימיים נעים, כמו אנזימים, כמו אטומים, כמו גם.

חלקיקים מ Atomizers קולי הם בדרך כלל spherical, צפוף, ומציגים פורוזיות נמוכה.הפצה הצרה מבטיחה גודל חלקיקים עקבי, המוביל לפירוק צפוי, התנהגות אווירודינמית, אריזה. עם זאת, בקנה מידה הוא מאתגר; רוב אטמי אודיו הרטובים יש מוגבל באמצעותput (בדרך כלל כמה ליטרים לשעה ללא הפסקה).

Atomizers

Atomizers אלקטרוסטטי להחיל מתח גבוה (בדרך כלל 5-30 kV) לנוזל כפי שהוא יוצא מ nozzle או capillary.החיוב גורם לכוחות אלקטרוסטטיים מפוכחים להתגבר על מתח פני השטח, מה שגורם לנוזל ליצור תרסיס דק של טיפות מואשמים.זה נקרא לעתים קרובות "לשחרררוז".

(FLT:0) מאפיינים ומרכיבים מובילים:FreaLT:1 ; אטמי אלקטרוסטטיים יכולים לייצר טיפות דקות מאוד (submicron עד כמה מיקרונים) עם הפצה בגודל צר מאוד.התהליך יכול לפעול בצורות שונות (cone-jet, multi-jet) כדי לשלוט בגודל טיפות יבש, אלקטרוסגוני מייצרת חלקיקים עם מטה לנונומטרי, המציע יתרונות ייחודיים להורדת חומרים פגומים ומניעה פחמן.

חלקיקים מייבוש אלקטרוס מתפללים הם spherical מאוד ולעתים קרובות יש משטח חלק, לא ⁇ .הפצה בגודל הצר אינה תואמת על ידי אטומי מכנית.עם זאת, דרךput הוא נמוך מאוד - מלנדרים לכמה ליטרים לשעה לכל שעה ל nozzle.בנוסף, המתח הגבוה דורש אמצעי בטיחות זהירים והתהליך רגיש להתנהגויות הידרואלקטריות קבועות, כך אלקטרוליטיזציה סטטית היא בעיקר חלקיקים מיוחדים.

השפעה על Key Particle Characteristics

גודל חלקיקים ותפוצה

כפי שראינו, סוג Atomizer קובע את גודל הניחת העיקרי, אשר בתורו קובע במידה רבה את גודל החלקיקים יבש הסופי, בהנחה כי התרחבות משמעותית או פיצול. רוטרי Atomizers לתת את ההפצה הרחבה ביותר עם גדלים רחב יחסית גדול יחסית (D50 בטווח 50-250 μm) לחץ כבד לייצר התפלגות צר יותר וגודל קטן יותר (5-100 μm).

חלקיקים מורפולוגיה ואופיסטיים מרחביים

Morphology -shape, פני השטח במבנה הפנימי - זרימת אבקה של חלקיקים, קומפקטיות, פירוק ופיזור אפשרות.שיעור ההייבוש הוא גורם מפתח: כאשר טיפות יבשות לאט (כמו עם טיפות גדולות מאטומים רוטאריים), הסולם עשוי להגר אל פני השטח, ויצר קרום מוביל חלקיקים ריקים או התמוטטו (למשל, "ד") ממרחקים מהירים יותר (או מלמטה) או אפילו לא יכולים לגרום למלכודות מוצקות בתוך חלקיקים צלולות, או לרקמות מוצקות, או לרקמות מוצקות, או לרקמות מוצקות, או מעצימותקפות, או מעצימותקפות, או מלמטה יותר, או מלמטה יותר, או מלמטה יותר, או מלמטה יותר, או מלמטה יותר, או מלמטה יותר, או מלמטה יותר, או מלמטה יותר, או מלמטה יותר, או מלמטה יותר, או מלמטה יותר, או מלמטה יותר, או מלמטה, או מעצימותקמים).

כימיה משטח ניתן לשנות: לדוגמה, קבוצות משטח הידרופילי עלולות להתרכז על פני השטח הנפתח במהלך הייבוש, המשפיע על יכולת רטובה ופירוק. באלקטרוספיל, שדה חשמלי חזק יכול אונן מולקולות נוח על פני השטח, פוטנציאל ליצור תכונות משטח ייחודיות. החוקרים השתמשו זה כדי מהנדס חלקיקים עם פרופילים פיזור מותאמים למשלוח תרופות.

תמימות והכחשה

חלקיקים של נפיחות וצפיפות קשורים ישירות להיסטוריה הייבוש של כל טיפות גדולות (גזר) נוטים ליצור חלקיקים חלולים או ⁇ כי פני השטח מתפוגג במהירות, להרכיב מעטפת כי אז קריסת או deנפח כמו הנותרים חלקיקים נוזל ירידה מהירה מאוד, זה מניב ירידה מהירה מאוד תרופות נמוכות, אבקת ⁇ גבוהה כי עשוי להיות רצוי עבור פירוק מהיר או solization, אבל יכול להיות קשה מאוד, אבל ירידה עצמית נמוכה מאוד, לעתים קרובות.

אפשרויות ונכסים

גודל חלקיקים, צורה, וחוספס משטח באופן קולקטיבי לקבוע כיצד אבקה זורם. גדול, spherical, חלקיקים חלקה לזרום טוב; קטן, לא סדיר או חלקיקים מקליים נוטים להיות cohesive וקשה לטפל. אבקת רוטרי atomizer לעתים קרובות יש זרימה גרועה בשל הפצה רחבה של גודל רחב וצורות לא סדירות.

רזולוציה וזמינות

במיוחד רוקחים, קצב פירוק וזמינות ביולוגית הם קריטיים. חלקיקים קטנים יותר עם שטח משטח גדול להתמוסס מהר יותר.לכן, אבקות משניים-fluid, או אטמי אלקטרוסטטיים לעתים קרובות להראות פירוק משופר. Porosity יכול גם להאיץ פירוק על ידי מתן ערוצים לחדירה נוזלית.עם זאת, חלקיקים חלולה או ⁇ עשויים גם להיות פגיעים גבוהים, גרימת פירוק ולא מחלחל בשינויים בטמפרטורה מהירה (כלומר, עיבוד).

בחירה מעשית קריטריה עבור Atomizers

בחירת Atomizer כוללת עצירות סחר בין מפרטים חלקיקים, דרךput, עלות ציוד, ומורכבות הפעלה.השולחן מתחת לסכמת שיקולים מרכזיים.

Atomizer Type Particle Size (µm) Size Distribution Throughput Best for
Rotary 50–250 Broad Very high Bulk commodities, food, chemicals
Pressure Nozzle 5–100 Narrow High Pharmaceuticals, inhalation, fine chemicals
Two-Fluid 5–50 Moderately narrow Medium R&D, high-viscosity feeds, high-value products
Ultrasonic 1–20 Very narrow Low Biopharmaceuticals, protein formulations, specialized coatings
Electrostatic 0.1–10 Extremely narrow Very low Nanomedicine, advanced materials, research

מעבר לגורמי הרשומות הללו, יש לשקול את הפעולות הבאות:

  • (FLT:0) תכונות:FLT:1 ויסקיוסity, מוצק תוכן, ורגישות הרהר להשפיע רבות על הבחירה ב-omizer.עבור ביולוגים רגישים ל- Shear, או אלקטרוסטטיים מעדיפים על סוגים בלחץ גבוה או ריקארי שיכול להרוס חלבונים.
  • (FLT:0) ,Scale:cioFLT:1 עבור ייצור תעשייתי של אבקות מזון (למשל, חלב, קפה), אטמי הרהורים רוטאריים שולטים כי הם מטפלים במאות ק"ג / שעה עבור מנות קטנות של כימיקלים מיוחדים, שני-השפעה או אטומי קול הם גמישים יותר.
  • (FLT:0) Cost:BuildFLT:1 ; tzzles הלחץ ו Atomizers רוטארי יש עלות הון מתון אבל דורש משאבות אנרגיה גבוהה או דחף. 2-fluid יש הון נמוך יותר אבל עלות תפעול גבוהה יותר בשל גז דחוס.לאוטר ואלקטרוסטטי יש הון גבוה יותר ליחידה באמצעות לוח והם לעתים קרובות מוגבלים בקנה מידה טייס.
  • (FLT:0) ציות לרישום: FLT:1 בתעשיית התרופות, חלוקת גודל חלקיקים חייבת להיות נשלטת בקפידה על מנת מפרטים.לא-סאונד ואלקטרוסטטי לספק את ההפצה הצרה ביותר, אשר יתרון עבור תכונות איכות מפגש.

מגמות ומגמות עתידיות

חדשנות בטכנולוגיית אטום ממשיכה לדחוף את הגבולות של מה שניתן ברסס יבשה.

  • [01:0] ⁇ [ה]: [ה], [ה], [ה], [ה], [ה'], [ה'], ו[ה']'[ה']'[ב]''[ב]'''''[ה']'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
  • (FLT:0) מערכי ה-NUulti-nozzle:BuildFLT:1) Scaling אלקטרוסטטי ואטום קולי באמצעות עשרות או מאות ננומטרים במקביל, המאפשר ייצור מסחרי של ננופארופוליסטים.
  • (FLT:0) דינמיקה של נוזל חלקיקים (CFDigue): מודלים מתקדמים 1 לחזות כעת ירידה של הפירוק, הייבוש והיווצרות חלקיקים עם נאמנות גבוהה, המאפשרים למהנדסים לייעל את הגיאוגרפיה של המיומייזר לפני בניית אבטיפוס (ראה סקירה עדכנית על CFD בייבוש:FLT:2Powder טכנולוגיה, 2020FLT 3)
  • (FLT:0) ניתוח תהליכים בזמן אמת: FLT:1 ירידה במשקל תוך שימוש בדמיון לייזר או הדמיה פנימית עכשיו מאפשר שליטה סגורה של פרמטרים של איטום, שיפור הכדאיות (כפי שנדון ב-FLT:2Pharmutical Online, 2019FLT 3:3))
  • (ב) ויקרא:0) [17]אנו תרסיס יבשה: 1FLT:1ir [ה-Büchi Nano Sprayer B-90 HP משתמשת ב-Mesh Atomizer רוטט (וריאציות של קול) כדי לייצר חלקיקים עד 300 nm, פתיחת אפשרויות חדשות ב nanomedicine.

מסקנה

Atomizer הוא הלב של תהליך הייבוש ריסוס, הפעלת שליטה ראשונית על גודל חלקיקים, מורפולוגיה, porosity, וחלוקה.בחירת בין רוטארי, לחץ nozzle, שני-fluid, או אלקטרוסטטי Atomizers דורש הערכה זהירה של דרישות המוצר, באמצעותput, תכונות להאכיל, ומגבלות עלות. עבור ייצור רחב של אחידות, חלקיקים גדולים יחסית, סטרורקטיביים או לחץ אלקטרוסטטי דורשות מראש הם חלקיקים מתאימים, כגון מנגנונים אופטימיים, או ירידה מדויקת יותר, או ירידה מדויקת, כגון מנגנונים אופטימיים, או ירידה מדויקת, כלומר, או ירידה מדויקת, או ירידה מדויקת, כגון מנגנונים אופטימיים, או ירידה מדויקת של תרופות מופחתת, או ירידה יעילה יותר, תכונות אופטימיים, או ירידה יעילה יותר, או ירידה יעילה יותר, אם כי הם הכרחיים, עם תכונות טיפולית, עם מנגנונים אופטימיים, עם רמות תרופות מופחתת, עם תכונות אופטימיים, או ירידה מדויקת, עם רמות תרופות מופחתת, מנגנונים אופטימינליים, עם רמות תרופות מופחתת, אם כי הם הכרחיים, כולל אופטימיזציה גבוהה יותר, מנגנונים אופטימפוס גבוה יותר, כולל מנגנונים אופטימינליות, כולל אופטימיזציה גבוהה.

לקריאה נוספת על פיזיקה ועיסוס עיצוב יבשה, מתייחס טקסטים סטנדרטיים כגון FLT:0Spray מייבש HandbookFLT:1 על ידי K. Masters או יותר לאחרונה האחרון FLT:2Handbook של SprayhiingFLT 3 (2018).