Akışkan Yataklı Kurutucunun Çalışma Prensibi

Küçük deliklerle dolu bir metal plaka üzerinde duran bir miktar ıslak tozu hayal edin. Şimdi, tozun plakadan havalanıp etrafta süzülmeye başlayacak kadar güçlü bir şekilde bu deliklerden sıcak havayı üflediğinizi hayal edin. Taneler birbirlerine çarparak, dönüp dururlar. Tüm tabaka şişer ve kaynayan bir tencere çorbası gibi hareket eder. Islak parçacıklar, nem tamamen buharlaşana kadar o sıcak hava akımında dönüp dururlar.

Bu, yaklaşık 60 kelimeyle şöyle özetlenebilir: akışkan yataklı kurutucu iş yerinde. Basit bir kavram. Ancak bunun ardındaki süreç, birbiriyle tam olarak uyumlu olması gereken birçok aşamadan oluşur; aksi takdirde ürün ya çok ıslak, ya çok kuru, ya yanmış ya da topaklarla dolu olur.

Havayı Hazırlamak

Hava hazır hale getirilene kadar hiçbir şey ürüne temas etmez. Bir üfleyici, tesisten ortam havasını emer ve bu hava doğrudan bir filtre grubundan geçer. Filtreler, toz, lifler, böcekler, polen ve ortalıkta uçuşan her türlü partikülü yakalar. İlaç ve gıda tesisleri, filtrelemeyi HEPA seviyesine kadar yükseltir; çünkü partiye giren tek bir dış partikül bile, partinin reddedilmesine ve kalite ekibinin çok mutsuz olmasına neden olabilir.

Süzme işleminden sonra hava bir ısıtıcıya ulaşır. Büyük tesislerde genellikle buhar serpantinleri kullanılır. Daha küçük veya laboratuvar ölçeğindeki üniteler ise elektrikli ısıtma elemanlarıyla çalışır. Tesisin en uygun maliyetle temin edebileceği yakıt kaynağına bağlı olarak, termik yağlı sistemler ve gazla çalışan tesisatlar da mevcuttur.

Havanın ne kadar ısınacağı tamamen kurutulan maddeye bağlıdır. Dayanıklı bir kimyasal tuz, 120 °C veya daha yüksek sıcaklıklara hiç sorun yaşamadan dayanabilir. Bir vitamin karışımı veya enzim ise 50°C'nin üzerinde bozulmaya başlayabilir. Yanlış giriş sıcaklığı seçimi, bir partiyi mahvetmenin en hızlı yollarından biridir; bu nedenle operatörler, üretim başlamadan önce bu ayarı yapmak için gerçek zaman harcarlar.

Havayı Dağıtan Plaka

Altta bulunan hava beslemesi ile üstteki ürün arasında, yüzlerce delik açılmış düz bir plaka yer alır. Bazıları buna dağıtıcı plaka der. Bazıları ise hava plakası ya da ızgara der. Adı ne olursa olsun, amacı oldukça basittir: ısıtıcıdan gelen yoğun sıcak hava akımını alıp yaymak ve böylece üstteki yatağın her santimetrekaresine eşit hava akışı sağlamak.

Plaka görevini düzgün yerine getirdiğinde, toz yatağının tamamı eşit bir şekilde yükselir. Aksi takdirde, yatağın bir tarafı yüzerken diğer tarafı sabit kalır. Sabit kalan bölgeler yavaş kurur. Bu bölgelerde topaklar oluşur. Sonuç olarak, partide tek bir tutarlı nem değeri yerine farklı nem seviyeleri ortaya çıkar ve bu da sonraki aşamalarda sorunlara yol açar.

Plaka tasarımları çeşitlilik gösterir. Düz delikli modeller temel versiyonu oluşturur. Açılı veya yönlü delikler, yatak içinde girdaplı bir hava akımı oluşturur; bu da ürünü daha yoğun bir şekilde karıştırarak kurutma süresini kısaltabilir. Bir işletmenin hangi tasarımı kullanacağı, ürüne ve kurutucu üreticisinin o makine için önerdiği şeye bağlıdır.

Akışkanlaştırma Süreci

Düşük hava hızında, toz sadece plakanın üzerinde durur. Hava taneler arasındaki boşluklardan sızar ama hiçbir şey pek hareket etmez. Üfleyiciyi açtığınızda yatak hareket etmeye başlar. Taneler sallanır ve yeniden düzenlenir. Devam ettiğinizde aniden tüm yatak havalanır. Taneler ayrılır, serbestçe uçar ve havada birbirleriyle çarpışmaya başlar. Yatak genişler ve kalın, çalkantılı bir sıvı gibi davranır.

Havanın yukarı doğru itme kuvvetinin, taneleri aşağı çeken ağırlığı tam olarak dengelediği belirli bir hava hızı vardır. Bu hızın altında gerçek bir akışkanlaşma olmaz. Bu hızın üzerinde ise yatak hızla açılır. Çoğu operatör, bu eşiğin yaklaşık 1,5 ila 3 katı arasında bir değeri hedefler. Bu aralıkta çalıştırmak, taneleri egzoz kanallarına fırlatmadan güçlü bir karıştırma sağlar.

Akışkan yatak, neden ürünleri örneğin bir tepsi kurutucusuna kıyasla çok daha hızlı kurutur? Temasa bağlı. Bir tepsi kurutucusu, ürünü sabit bir tabaka halinde kurutur. Sadece üst yüzey sıcak hava ile temas eder. Altındaki her şey sırasını bekler. Akışkan yatak ise her bir tanecik parçasını sıcak hava akımının içinden defalarca, dakikada yüzlerce kez geçirir. Hiçbir şey gizlenemez. Hiçbir şey durgun bir bölgede kalmaz. Bir tepsi kurutucuda 8 saat süren bir iş, akışkan yatakta 20 dakikada tamamlanabilir.

Su Üründen Nasıl Çıkar?

Akışkan yatakta kurutma işlemi iki ayrı aşamada gerçekleşir ve bu aşamalar birbirinden çok farklı özellikler gösterir.

Başlangıçta tahıl yüzeyleri hâlâ ıslaktır. Üzerlerine sıcak hava üflenir ve su neredeyse temas anında buhara dönüşür. Hava bu buharı uzaklaştırır, yerine daha sıcak hava gelir ve döngü böyle devam eder. Yüzey ıslak kaldığı sürece kurutma işlemi sabit ve istikrarlı bir hızda ilerler. Eski kurutma ders kitapları buna sabit hız dönemi adını verir ve bu dönemde yüzey nemi hızla giderilir.

Ardından yüzey kurur. Kolayca ulaşılan su yok olur. Geriye kalan su ise tahıl tanesinin daha derinliklerinde, minik gözenek ve kanallarda hapsolmuş durumdadır. Bu suyun dışarı çıkması için yavaşça yüzeye doğru hareket etmesi gerekir; ancak o zaman buharlaşabilir. Tüm süreç büyük ölçüde yavaşlar. Ders kitapları buna "düşen hız dönemi" adını verir ve toplam kuruma süresinin çoğu, hapsolmuş suyun dışarı sızmasını bekleyerek burada harcanır.

Operatörler, partinin bu eğrinin hangi noktasında olduğunu takip etmek için egzoz nemini izler. Yüksek nem sabit mi? Hala sabit oran bölgesindedir, yüzey suyu hızla uzaklaşmaktadır. Nem düşmeye mi başlıyor? Düşen oran bölgesine girilmiştir. Kolay kısım tamamlandı ve şimdi kurutucu derin nemi gidermeye çalışıyor. Nem düşük bir değerde sabitlenip hareket etmeyi mi durdurdu? Parti tamamlandı veya tamamlanmak üzere.

Çıkarken Toz Toplamak

Kurutucunun üstünden çıkan hava temiz değildir. Elbette üründen su buharı emmiştir, ancak aynı zamanda tüm o çalkantılı karıştırma işlemi sırasında havaya karışan ince parçacıkları da barındırmaktadır. Bu ince parçacıklar binadan dışarı çıkmamalıdır. Bunlar ürün kaybına neden olur ve ilaç veya gıda sektöründe ayrıca bir kontaminasyon ve güvenlik riski oluşturur.

Kurutucunun üst kısmında asılı duran kumaş torba filtreler tozun büyük bir kısmını tutar. Çıkış havası torbaların içinden geçer, ince toz taneleri kumaşa yapışır ve temiz hava arka taraftan dışarı çıkar. Zamanla torbalar tozla dolar ve hava akışını engeller. Modern kurutucular bu sorunu darbeli püskürtme temizleme ile çözer. Zamanlayıcıya göre her bir torbaya kısa bir basınçlı hava püskürtülür, bu da kumaş üzerinde biriken toz tabakasını kopararak ürün yatağına geri düşürür. Çalışma süresince basınç düşüşünü sabit ve hava akışını tutarlı tutar.

İlaç ve gıda sektöründeki faaliyetler işleri daha da karmaşık hale getiriyor. Kıvılcım çıkarabilecek ürünler için antistatik torba malzemeleri. Son egzozda HEPA filtreleri. Filtre grubunu izleyen ve torbalardaki basınç farkı sorun yaratacak düzeye çıkmaya başladığında alarm veren basınç sensörleri.

Toplu İşlem Olarak Çalıştırma

Çoğu ilaç işletmesi, akışkan yataklı kurutucularını toplu iş modunda çalıştırır. Islak ürünün tamamı tek seferde makineye verilir. Üfleyici çalışır, ısıtıcı zaten istenen sıcaklıktadır ve yatak yükselir. Operatörler, tüm süreç boyunca yatak sıcaklığını, egzoz nemini ve hava akışını yakından takip eder. Nem ölçümleri ürünün hazır olduğunu gösterdiğinde, hava kesilir ve kurutulmuş malzeme bir valf veya eğilebilir hazne aracılığıyla dışarı dökülür.

Çevrim süreleri büyük farklılıklar gösterebilir. Hızlı kuruyan bir granülün küçük bir laboratuvar partisi 15 dakikada tamamlanabilir. Islaklığı yüksek ve işlenmesi zor bir tozun tam ölçekli üretim yükü ise bir saatten fazla sürebilir. Malzeme, parti büyüklüğü ve giriş sıcaklığı, bu süreyi etkileyebilir.

İlaç sektörü, izlenebilirliğin net olması nedeniyle parti bazlı çalışmayı tercih eder. Tek parti, tek kap, tek kayıt seti. 47 numaralı partide ortaya çıkan bir sorun, 47 numaralı partide kalır. Sorun bir sonraki partiye sıçramaz.

Durmaksızın Çalıştırmak

Yüksek hacimli üretim yapan gıda ve kimya tesisleri genellikle kesintisiz üretim sistemlerini tercih eder. Islak malzeme, uzun ve düz bir akışkan yatak sisteminin bir ucundan beslenir. Malzeme, makinenin uzunluğu boyunca ilerlerken farklı sıcaklıklara ayarlanmış bölgelerden geçer. Ön kısım yüksek sıcaklıktadır ve yüzeydeki nemi giderir. Orta bölgelerde ise sıcaklık düşer. Arka uçta ise, ürün uçtan bir toplama haznesine düşmeden önce sıcaklığını düşürmek için soğuk hava üflenebilir.

Bazı sürekli kurutucular, ürünün ilerlemesini sağlamak için titreşimi kullanır. Tüm yatak hafifçe sallanarak malzemeyi girişten çıkışa doğru iter. Diğerleri ise malzemelerin doğru yönde akmasını sağlamak için yerçekimine veya akışkanlaştırıcı havanın itme gücüne güvenir.

Bekleme yok. Yükleme ve boşaltma yok. Ürün bir uçtan ıslak olarak girer ve diğer uçtan kesintisiz bir akış halinde kuru olarak çıkar. Günde 24 saat, haftada 7 gün çalışan tesisler, üretim hattının hiç durmaması nedeniyle sürekli kurutucuları tercih eder.

Operatörlerin Dikkat Ettiği Konular

Tüm bunları birbirine bağlayan bir PLC veya DCS sistemi vardır. Hedefler girilir, kontrol sistemi ısıtıcıyı ve üfleyiciyi ayarlayarak her şeyi olması gereken yerde tutar ve bir okuma sınırların dışına çıkarsa alarmlar devreye girer. Yeni makineler, tüm çalışma süresince her veri noktasını kaydeder; bu, ilaç düzenleyicilerinin görmek istediği bir şeydir ve düzenlemelere tabi olmayan işlerde bile sorun giderme için kullanışlıdır.

Kurutulmuş Ürünü Çıkarma

Toplu kurutucular genellikle alttan boşaltılır. Hazne yana yatırılır, bir kelebek vana açılır ya da haznenin tamamı kaldırılır ve tekerlekler üzerinde bir sonraki aşamaya taşınır. Bazı tasarımlarda, manuel boşaltma için kanatlı bir yan oluk bulunur.

Herhangi bir işlem yapılmadan önce nem kontrol edilir. Kurutma kaybı testi veya hat içi NIR probu, partinin istenen seviyeye ulaştığını doğrular. Hedefe ulaşılmadı mı? Kurutucuyu birkaç dakika daha çalıştırın. Aşırıya kaçıldı ve ürün tamamen kurudu mu? Bunu not edin ve bir sonraki partide döngüyü kısaltın. Çoğu ilaç spesifikasyonu, nihai nemin 1% ile 3% arasında olmasını gerektirir, ancak kesin rakam formüle ve ürünün bundan sonra ne olacağına bağlıdır.

Boşaltma işleminden sonra gelen elek veya süzgeç, duvarlara yapışan veya plakanın yakınında oluşan topakları parçalar. Ancak, akışkan yataklı kurutma ile elde edilen ürünlerin çoğunda gerçek anlamda öğütme işlemine gerek yoktur. Çalışma sırasında gerçekleşen tüm bu yuvarlanma, tanelerin statik bir fırın veya tepsi düzeninde olduğu gibi birbirine yapışmasını engeller. Bu, bu kurutucu tipinin eski kurutma yöntemlerine göre gerçek bir avantajıdır ve on yıllar önce birçok tesiste tepsi kurutucuların yerini almasının nedenlerinden biridir.

Çözüm

Havayı hazırlayın, ısıtın, bir plakadan geçirin, ıslak ürünü üzerine yerleştirin, sıcak havanın nemi almasına izin verin, tozu tutun ve sonunda kurutulmuş malzemeyi toplayın. Her aşama bir sonrakine devredilir ve bu zincirin herhangi bir yerinde zayıf bir halka olması, nihai üründe kendini gösterir. Kağıt üzerinde karmaşık bir iş değildir. Ancak bunu her partide iyi bir şekilde yapmak, çoğu insanın ilk kez kapıdan içeri girdiğinde beklediğinden daha fazla özen gerektirir.

Referanslar:

Akışkan Yataklı İşlemcilerde Kullanılan Hava Dağıtım Plakalarının Çeşitleri.

Akışkan Yataklı Kurutucuda (FBD) Kaç Sensör Var: Bilmeniz Gereken Her Şey.

İlaç Mühendisliğinde Akışkan Yataklı Kurutucuların Anlaşılması.

Telif Hakkı Uyarısı: 

Finetech Group'un önceden açık yazılı onayı olmadan bu web sitesindeki herhangi bir içeriği çoğaltamaz, değiştiremez, yayınlayamaz, görüntüleyemez, iletemez veya herhangi bir şekilde istismar edemezsiniz veya bu tür içeriği herhangi bir veritabanı oluşturmak için kullanamazsınız. İçeriği kullanma izni için lütfen iletişime geçin: info@pharmamachinecn.com

Yasal Uyarı:

Bu makalede yer alan bilgiler yalnızca genel bilgilendirme amaçlıdır. Şirket, bu bilgilerin doğruluğunu, uygunluğunu, güncelliğini veya eksiksizliğini garanti etmemektedir ve bu makalenin içeriğindeki hatalar veya eksiklikler konusunda hiçbir sorumluluk kabul etmemektedir.