Table of Contents

מה זה Spray Drying?

ייבוש Spray הוא ניתוח יחידה מבוסס היטב אשר הופך את המזינים נוזלי לתוך אבקות יבש, זרימה חופשית הזרימה באמצעות evaporation מהירה.התהליך מתחיל עם אטום של נוזל - לעתים קרובות פתרון, השעיה, או גילוח - לתוך טיפות בסדרות דקים. טיפות אלה הופכים את הכניסה לתוך תא יבש שבו הם באים במגע עם זרם של אוויר מחומם.

בעוד ריסוס יבשינג שימש במשך עשרות שנים במזון, תרופות, תעשיות כימיות, היישום שלה בייצור חומרי אריזה בר קיימא הוא התפתחות יחסית לאחרונה אך גדל במהירות.היכולת לשלוט בדיוק גודל חלקיקים, מורפולוגיה, ותוכן לחות עושה ריסוס בעל ערך במיוחד לייצור אבקות ביופוחיות, ציפויי מחסום, ומלאי אקלים ידידותיים כי הם קריטיים עבור פתרונות אריזה מודרניים.

תפקיד ה-Spray מייבש בייצור חומרים בת קיימא

מקור: The Core Mechanism

בהקשר של אריזה, הזין הנוזלי מורכב בדרך כלל biopolymers כגון עמיץ, נגזרות צלולוז, חומצה פולילאקטית (PLA), פוליhydroxyalkanoates (PHA), או חומרים המבוססים על חלבון מתמוססים או מפוזרים בדחיסות מים או מנקה לתוך חלקיקים הרצויים, כולל חומרים סגסוגת ירידה ישירה, או ירידה של חומרים פגומים של חומרים, כולל חומרים פגומים של חומרים פגומים של חומרים, כולל חומרים פגומים של חומרים המתאימים, כולל חומרים חלקיקים, או ירידה ישירה, או ירידה של חומרים חלקיקים, או ירידה, כולל חומרים חלקיקים, כולל חומרים חלקיקים, כולל את ההשפעות על ידי טיפול יעיל.

טמפרטורת האוויר יבשה, קצב זרימה וזמן מגורים נשלטים בקפידה כדי למנוע השפלה תרמית של ביופוחיות רגישות חום.מייבשי ריסוס מודרניים מצוידים במערכות בקרת תהליכים מתקדמות אשר לשמור על טמפרטורות אוויר בטווח צר, להבטיח איכות מוצר עקבית תוך צמצום צריכת האנרגיה.דיוק זה חיוני כאשר עובד עם חומרים שיש להם חלונות עיבוד צר, כגון אולמות כוכבי לכת מסוימים או הידרוזלים חלבונים.

למה להתפלל יבשה אלורס עם עקרונות ייצור ירוקים

Spray יבשה באופן חד-משמעי תומך במספר רבדים של ייצור ירוק. ראשית, זה פועל כתהליך מתמשך, אשר מפחית זמן ובזבוז אנרגיה בהשוואה לשילוב שיטות לייבשה. שנית, זה מאפשר שימוש במים כתהליך מעצור ולא תנודתי תרכובות אורגניות (VOCs), אשר מיישר את העיבוד של אחסון ללא מים או מים בתעשיית האריזה השלישית, המיוצרים אבקה יציבה עבור גורמי אנרגיה רצופים.

היתרונות העיקריים של Spray יבשה עבור Sustainable Packaging

בזבזות חומריות

ייבוש Spray משיגה תשואה גבוהה מאוד - בדרך כלל מעל 95% - כי החלקיקים העדינים נתפסים ביעילות על ידי Cyones או מסננים שקית.העיצוב הסגור של מייבשי ריסוס מודרניים מאפשר התאוששות ותיקון של קנסות, עוד צמצום הפסדים. בניגוד, שיטות ייבוש קונבנציונליות עבור ביופוחיות לעתים קרובות כרוך ליכוד או exion, אשר יכול לייצר טרימטר משמעותי, מחוץ לחומר, וממיר באופן ישיר, שבו פסולת.

מאפשר שימוש בחומרי גלם חדשים

התהליך הוא מאוד צדדי עם כבוד להאכיל.פולימרים טבעיים הנגזרים ממוצרים חקלאיים - תירס, תפוחי אדמה, קזאווה, ים, או שאריות חקלאיות - ניתן לעבד לתוך אבקות טרודות ללא שינוי כימי נרחב. ניצול ישיר זה של משאבים מתחדשים להפחית את התלות על פלסטיק מבוסס דלק מאובנים.

שיפור היעילות של האנרגיה

בעוד ריסוס יבשה דורש אנרגיה תרמית לחמם את האוויר יבש, קצב evaporation מהיר וזמן מגורים קצר תוצאה צריכת אנרגיה כוללת נמוכה יותר עבור קילוגרם של מוצר בהשוואה לטכנולוגיות ייבוש אלטרנטיביות רבות. מערכות התאוששות חום מתקדמות, כגון air-to-אוויר להחליף חום אוויר-אוויר ו- exhaust גז reculation, יכול עוד להפחית את העומס התרמי. כאשר מופעל על ידי מקורות אנרגיה מתחדשת, טביעת הרגל פחמן של סוללות נטוי במיוחד עם חומרים כימיים מחסנים, במיוחד עם פחמן-פחמיים.

תכונות חומריות לעיבוד Downstream

אבקת Spray-dried מציג זרימה מעולה וחלוקה בגודל חלקיקים אחיד, אשר הם קריטיים עבור שלבים ייצור הבאים כמו הדרוטו, דחיסה עובש, או ליציקת הסרט.היפולוגיה הספירטית של חלקיקים נגועים תרסיסים מפחיתה את החיכוך ואת הזיוף בסדקים והזנות, המאפשרת מינון עקבי ותערובת הומוגנית עם רכיבים אחרים.

תגיות: Packaging Materials

סרטים וציורים

אבקת עמילן נלהבת, כאשר מוצגים במים בשילוב עם הפליסטיק כמו גליגליצרול או sorbitol, ניתן לקחת סרטים גמישים המתאימים לאריזות מזון.סרטים אלה מציגים תכונות מחסום חמצן טוב וניתן להתאים לפירוק מתקני ההדבקה תעשייתיים בתוך 90 ימים באופן דומה, ריסוס nanocrystalstals (CNCs) וניתן להתאים ל-NUMFly Reapating חומרים גמישים (NUMFreative) כמו סוכנים).

מברשות נייר ודירקטוריון

אחת האפליקציות המבטיחות ביותר היא ייצור ציפויי מחסום מבוססי מים לאריזות נייר. אבקת ביופו-פריימר - כגון שייטוסאן, אלג'ינטה, או חלבון whey לבודד - ניתן ליצור מחדש לנוסחאות ציפוי המספקות התנגדות, מחסום לחות, ונכסים מכשפי גז עקביים.

מילויים ידידותיים ואביזרים פונקציונליים

ייבוש Spray משמש גם לייצר ממלאים בגודל מיקרו- וננו ממקורות מתחדשים.לדוגמה, ריסוס-דאין סידן שמקורו פגזי פסולת או פגזי סבון ניתן לשלב בנוסחאות ביופלסט כדי לשפר את הנוקשות ולהקטין את העלות ללא להתפשר על ביודלנות (copromizing biodegradability) אחרים, כגון אח נשוי תרסיס מ-סמסומטמים של תרכובת קיבה או מ-ממים, אשר משמשים יותר, כמו חומרים כימיים המבוססים על ידי קרינת UVplace, או מ-מחץ, או מ-UVircrecerecerecerecerecerecereceretocertrecerecerecerecerecereceretocertretocertretor.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

ייבוש Spray משמש נרחב כדי לבודד מרכיבים פעילים - כגון שמנים אתריים, תרכובות מיקרוביאליות, מתפתלי חמצן, או ethylene סופגנים - בתוך מריצה מגן של ביופוימר או cyclodextrin.המיקרו-קמפוזרים וכתוצאה מכך ניתן לשלב לתוך סרטי אריזה או ציפויים כדי להרחיב את החיים, להפחית את הפסולת, או לספק אינדיקציה בזמן אמתית של תרופות מבוקרות על ידי תהליך זה הוא יעיל יותר של חומר פעיל יותר של המערכת.

המדע שמאחורי Spray-Dried Biopolymers

חומרים מבוססי Starch

עמילן Native הוא חומר גרניט הדורש אבקת ג'לטין במים חמים כדי להפוך לפתרון יצירת סרטים. Sprayייבושing של צ'לאטינized מייצרת אבקת מים קר עם תוכן אמילוז גבוה, אשר רצוי עבור סרטים חזקים, ברור.תנאים יבשים - טמפרטורה רטובה, הזנה, מהירות הומוייזר - משפיע על מידת הגביש של גבישי חלקיקים מיובשים (aphicial) כי הם במהירות אבקה כדורית של אבקה מתכתבת (aphic) כי הם מעדיפים תרופות ליקועית) במהירות.

Polylactic Acid (PLA) ו-Biodegradable Resins

PLA מיוצר בדרך כלל בצורת גלולה באמצעות עיבוד התכה, אבל ריסוס יבש מציע נתיב חלופי לייצור אבקות PLA מן הפתרון. על ידי פירוק PLA ב ממס נדנדה כמו dichloromethane או אתל acetate, ריסוס תשואות יבשה לעשות microspheres עם קוטר (1-50 מיקרומטר). אבקת אלה יכול לשמש כמו מבוסס ביו-קלרכי על ידי ציפוי חומרים סטנדרטיים של מערכת התאוששות יעילה יותר.

המונחים:

Spray מייבש הצטיין בייצור אבקות מורכבות שבו שני חומרים או יותר מעורבים באופן אינטימי ברמת החלקיקים.לדוגמה, ניסוח משותף-spray-dried של עמיץ' ו-montmorillonite חימר מייצר אבקה ננו-קומפוחית כי, כאשר אדום וציק, מניב סרטים עם תכונות מחסום חמצן משופרות באופן משמעותי, תערובת של שיטוראן ואלט יכול להיות יבש כדי לייצר חלקיקים מורכבים אלה.

אנרגיה יעילה והשפעה סביבתית

טביעת הרגל הסביבתית של ייבוש תרסיס מושפע בעיקר מהאנרגיה הנדרשת כדי לחמם את האוויר יבש.עבור פתרונות ביופומריים מבוססי מים, החום המאוחר של aporization הוא בערך 2,260 kJ / ק"ג של מים הוסרו.למייבשים מודרניים להשיג יעילות תרמית של 40-60%, כלומר כ 40-60 אחוזים של אנרגיה הוא למעשה בשימוש עבור evapation.

  • (FLT:0) שחזור אווירי ממצה 1 בינואר) באמצעות חילופי חום צלחת או גלגלים תרמיים יכול להפחית את צריכת האנרגיה ב 15-25%.
  • (FLT:0 Two-שלב יבשה שלב 1) משלב תרסיס יבשה עם מייבש מיטה נוזלי, המאפשר מייבש ריסוס לפעול בטמפרטורות נמוכות יותר של סלק בעוד המיטה הנוזלית מסירת לחות חיוור ביעילות רבה יותר.
  • (FLT:0) השימוש ב-CyberFLT:1 , כמדיום יבש במקום אוויר מבטל את ההשפלה החמצן של ביופוחיות רגישות ומאפשר התאוששות של חום מאוחר באמצעות הדבקה, שיפור יעילות האנרגיה הכוללת.
  • (FLT:0) גידול באנרגיה מתחדשת (FLT:1) - אספנים תרמיים סולאריים, ביומסה רותחת, או משאבות חום - יכול לפחיד את אספקת החום, מה שהופך חומרים אריזה מושכרת פחמן-ניטרלי או אפילו פחמן-שלילי אם ביושר מיוצר כתוצר.

הערכות מחזור חיים (LCAs) של סרטי ביופומריים שנמתחים בעקביות מראות פוטנציאל התחממות כדור הארץ נמוך יותר (GWP) בהשוואה לסרטים פלסטיים מבוססי מאובנים קונבנציונליים, גם כאשר הם חשבונאיים לאנרגיה המשמשת בריסס.הנהגים העיקריים של ההפחתה זו הם התוכן הביוגני של חומרי הגלם והפליטה המונעת מחיסון או מפלט בסוף החיים, כמו רשת ממשיכה להפחתת אנרגיה, אך ורק כדי להגדיל את הסוללות סביבתיות.

אתגרים ופתרונות בסדוד יבשים עבור אריזה

בקרת גודל חלקיקים ומדים

גודל חלקיקים עקבי הוא חיוני לעיבוד במורד הזרם אמין, אבל פתרונות ביופומריים לעתים קרובות להציג מולטי גבוה התנהגות לא ניוטונית, אשר יכול להוביל לתפוצה רחבה בגודל חלקיקים. Solutions כוללים את השימוש של Atomizers גבוה, תוספת של סוכנים על פני השטח כדי להפחית את הפליטה, יישום של גודל חלקיקים מקוון עם שליטה במהירות או להאכיל במהירות אטומית במיוחד חלבונים רגישים לדלקתיים.

רגישות ל- Biopolymers to Heat

ביופוחיות רבות - במיוחד חלבונים ופוליצרידים מסוימים - יכולים להרוס, לפלס, או לעבור תגובות מאילארד בטמפרטורות הנדרשות לריסוס ייבוש.אופטימיזציה קפדנית של פרופיל הטמפרטורה יבשה הוא קריטי.שימוש בטמפרטורות נמוכות יותר בlet (150-180 מעלות צלזיוס) בשילוב עם חומרים מזינים גבוהים יותר או אטום קנס יכול להשיג מספיק יבש ללא נזק תרמילי, מרתיעה או חנקן גבוה יותר, אם כי הוא יכול להיות נמוך יותר לקפאין (או נמוך יותר) עם חומרים חנקן (או חנקן) עם ריכוזים גבוה יותר).

הצעות מחיר ו Scalability

עלות ההון של מערכת ייבוש תרסיס גבוה יותר מאשר של מגש יבשה או תופים יבש על בסיס per-kilogram. עם זאת, העלות התפעולית של קילולוגרם היא לעתים קרובות נמוך יותר בשל העבודה מופחתת, גבוה יותר דרך, ופסולת מינימלית. עבור יישומי אריזה, העלות יכולה להיות עוד יותר על ידי שימוש בשפכים חקלאיים כמו הזנה - למשל, גרגר מ מבשלות או קליפה מיצרנים נמוכים יותר.

עתיד Outlook וחדשנות

השילוב של ריסוס הייבוש לתוך ייצור אריזה בר קיימא צפוי להאיץ כאשר התעשייה נעה לעבר מטרות אפס נטו וזרימות חומרים מעגליים. כמה מגמות מתעוררות שווה לאות:

  • (FLT:0) אספקת מייבשי תרסיס 1:1) - באמצעות תנורי חשמל חשמליים המופעלים על ידי חשמל מתחדשים במקום כוויות גז טבעי יסלקו פליטות CO2 ישירות מהתהליך הייבוש.
  • (FLT:0) מערכות הייבוש של Hybrid:1 ; היתוך ייבוש עם מיקרוגל או אנרגיה אינפרא אדום יכול להפחית את זמן הייבוש ולשפר את יעילות האנרגיה עד 30%.
  • (FLT:0)Closed-loop Solnt RecoveryFIRLT:1) עבור פותרים אורגניים המשמשים PLA ו- PHA עיבוד יגרום ריסוס יבשה יותר תחרותית לסביבה עם עיבוד היתוך.
  • (FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית ותאומים דיגיטליים של LT:1, מודלים חיזויים של ירידה בהתנהגות הייבוש יכול לייעל את הפרמטרים של תהליך בזמן אמת, צמצום צריכת האנרגיה ושיפור עקביות המוצר.
  • (FLT:0) חדש ביופוימר הזנות של LT:1) - מ אצות, פטריות, או צדי זרמי חקלאות - מפותחים במיוחד עבור ריסוס יבש, עם קריקטורה מותאמים ויציבות תרמית.

מחקר שפורסם בכתבי עת כגון FLT:0)Journal of FoodigtureFLT 1 ו- (FLT:2Industrial Crops and Productssph 3) ממשיך להרחיב את בסיס הידע על ריסוס של ביופוחיות, בעוד ניסויים בקנה מידה טייס במתקנים כמו המכון Fraunhofer להנדסת תהליכים ו- Packaging IVV להפגין תאימות תעשייתית.

מסקנה

ייבוש Spray הוא הרבה יותר מאשר טכניקה יבשה - זה מאפשר אסטרטגי לייצור של חומרי אריזה בר קיימא. על ידי המרת פתרונות ביופומריים נוזלי לתוך אבקות יבש, יציב, ותהליך, ריסוס מצמצם את הפסולת, מקל על השימוש של חומרי אריזה מתחדשים, ומפחית את צריכת האנרגיה הבולטת שלה לעומת שיטות סטנדרטיות שלה נע בין סרטים ביו-דידידי ומכשולים למערכות פעיל וכיסוי של תהליכים ביולוגיים, כמו גם פונקציות פיתוח מלא, כמו גם כן, כמו גם פונקציות פיתוח קבועות, מבטיחות, כמו גם כן, יעיל יותר ויותר.