Il processo di essiccazione a spruzzo

Il processo di essiccazione a spruzzo è più antico di quanto si possa comunemente immaginare. Le prime descrizioni risalgono al 1860 con la registrazione del primo progetto brevettato nel 1872. L’idea alla base dell’essiccazione a spruzzo è la produzione di polveri ad elevata dispersione da una fonte liquida mediante evaporazione del solvente. Il processo si ottiene mescolando un gas riscaldato con un liquido (vaporizzato) nebulizzato di goccioline con un rapporto superficie/massa elevato, idealmente di pari dimensioni, all’interno di un recipiente (camera di essiccazione), e determinando, mediante contatto diretto, l’evaporazione rapida e uniforme del solvente.

Progettazione e controllo

Le sfide che devono affrontare oggi sviluppatori e utenti, riguardano l’aumento della produzione, il miglioramento della qualità della polvere ed il contenimento dei costi. Questo significa capire il funzionamento di un processo ed implementare con rigore i controlli necessari.

L’essiccazione a spruzzo prevede le seguenti fasi:

• Preparazione della fonte liquida. Il liquido può essere una soluzione, una sospensione o una pasta omogenea, pompabile e priva di impurità.
• Nebulizzazione (trasformazione del liquido in goccioline): si tratta della fase più critica del processo. Il grado di nebulizzazione controlla la velocità di essiccazione e, di conseguenza, le dimensioni dell’essiccatore. Le tecniche di nebulizzazione maggiormente utilizzate sono:

1. Nebulizzazione con ugello a pressione: la nebulizzazione è creata introducendo il liquido in un orifizio. Si tratta di un metodo efficiente dal punto di vista energetico che offre anche la distribuzione più piccola in particelle.

2. Nebulizzazione con ugello a doppio liquido: la nebulizzazione viene creata mescolando il liquido con un gas compresso. Si tratta del metodo meno efficiente dal punto di vista energetico. È utile per ottenere particelle finissime.

3. Nebulizzazione centrifuga: la nebulizzazione viene creata facendo passare il liquido attraverso o su un disco rotante. È più resistente all’usura e, in genere, può essere utilizzata per periodi più lunghi di tempo.

• Essiccazione: una fase a velocità costante assicura la rapida evaporazione dell’umidità dalla superficie della particella. Questa fase è seguita da un periodo di velocità decrescente, dove l’essiccazione è controllata dalla diffusione dell’acqua sulla superficie della particella.
• Separazione della polvere dal gas umido: si esegue in maniera economica (ad esempio riciclando il mezzo di essiccazione) e priva di inquinanti. Le particelle fini vengono in genere eliminate con cicloni, filtri a sacco, precipitatori o scrubber.
• Raffreddamento ed imballaggio

Un sistema di controllo deve quindi essere flessibile per garantire l’ottenimento di un controllo preciso e ripetibile dell’essiccazione a spruzzo e deve presentare le seguenti caratteristiche:

• Preciso controllo del loop con programmazione del profilo del setpoint
• Sistema di gestione delle ricette per una semplice parametrizzazione
• Controllo sequenziale per strategie di controllo complesse
• Raccolta affidabile dei dati on-line provenienti dal sistema per le analisi e le prove
• Interfaccia operatore locale con grafica chiara ed accesso controllato ai parametri