خشک کردن پاششی

نمایی از خشک‌کن پاششی در مقیاس آزمایشگاهی A. محلول یا سوسپانسیونی که باید در دستگاه خشک شود. B. گاز تبدیل شده به ذرات ریزتر. ۱) خشک کردن گاز ۲) گرم کردن گاز خشک‌کن ۳) پاشش محلول یا سوسپانسیون ۴) محفظهٔ خشک کردن ۵) بخشی بین محفظهٔ خشک‌کن و سیکلون ۶) سیکلون ۷) محل خروج گاز در حال خشک شدن ۸) ظرف جمع‌آوری محصول. فلش‌ها نشان می‌دهد که این دستگاه خشک‌کن پاششی، آزمایشگاهی است.
خشک کردن پاششی یا اسپری (به انگلیسی: Spray Drying) روشی برای تولید پودر خشک از مایع یا دوغاب با خشک شدن سریع با گاز داغ است. این روش ترجیحی خشک کردن بسیاری از مواد حساس به حرارت مانند مواد غذایی و دارویی است. توزیع یکنواخت اندازه ذرات دلیل بر خشک شدن پاششی برخی از محصولات صنعتی مانند کاتالیزورها است. هوا واسطه خشک کردن گرم است؛ با این حال، اگر مایع حلال قابلیت اشتعال داشته باشد مانند اتانول یا محصول به اکسیژن حساس باشد، از نیتروژن برای خشک کردن استفاده می‌شود.
همه خشک‌کن‌های پاششی از نوعی دستگاه اتومایزر (دستگاهی که برای خارج کردن آب، عطر یا هر نوع مایع دیگری به شکل اسپری به کار گرفته می‌شود) یا نازل اسپری استفاده می‌کنند برای پخش مایعات یا دوغاب که در قطرات با اندازه کنترل شده اسپری شود. متداول‌ترین این دستگاه‌ها دیسک چرخشی و نازل چرخشی تک سیال فشار بالا هستند. چرخ‌های اتومایزر برای توزیع اندازه ذرات گسترده‌تری شناخته شده‌است، اما هر دو روش توزیع ثابت اندازه ذرات را امکان‌پذیر می‌کند. به عنوان روشی دیگر، برای برخی از کاربردها از نازل‌های دو سیال یا التراسونیک (به انگلیسی: Ultrasonic nozzle) استفاده می‌شود. باتوجه به نیاز فرایند می‌توان با انتخاب روش مناسب، اندازه قطره‌ها را از ۱۰ تا ۵۰۰ میکرومتر بدست آورد. متداول‌ترین کاربردها در محدوده قطر قطره ۱۰۰ تا ۲۰۰ میکرومتر هستند. پودر خشک اغلب آزاد است و ذرات آن با سرعت یکسانی حرکت می‌کنند.
به متداول‌ترین نوع خشک‌کن‌های پاششی، تک اثر گفته می‌شود. در بالای محفظه منبع واحدی برای خشک کردن هوا وجود دارد (به نمودار روبه‌رو، بخش ۴ مراجعه کنید). در بیشتر موارد هوا در همان جهتی که مایع پاشیده شده (جریان هم جوش) دمیده می‌شود. پودر ریز تولید می‌شود، اما می‌تواند جریان ضعیفی داشته باشد و گرد و غبار زیادی ایجاد کند. برای غلبه بر گردوغبار و جریان ضعیف پودر، نسل جدیدی از خشک‌کن‌های پاششی به نام خشک‌کن‌های پاششی چند اثر تولید شده‌اند. به جای خشک کردن سیال در یک مرحله، خشک کردن از طریق دو مرحله انجام می‌شود: مرحله اول در بالا (طبق تک اثر) و مرحله دوم با یک بستر استاتیک یکپارچه در پایین محفظه. بستر یک، محیط مرطوب را فراهم می‌کند که باعث جمع شدن ذرات کوچکتر می‌شود و اندازه ذرات یکنواخت‌تری تولید می‌کند، معمولاً در محدوده ۱۰۰ تا ۳۰۰ میکرومتر قرار دارد. این پودرها به دلیل اندازه ذرات بزرگتر، جریان آزاد دارند.
پودرهای ریز تولید شده توسط خشک کردن مرحله اول را می‌توان با جریان مداوم یا در قسمت بالای محفظه (اطراف مایع پاشیده شده) یا در پایین، درون بستر سیال یکپارچه بازیافت کرد. خشک شدن پودر را می‌توان روی یک بستر سیال خارجی دارای ارتعاش نهایی کرد.
گاز داغ در حال خشک شدن را می‌توان به صورت هم جریان و با جهت یکسان با دستگاه اتومایزر مایع پاشش شده یا جریان متقابل، که در آن هوای گرم در مقابل جریان دستگاه اتومایزر جریان دارد، عبور داد. با جریان هم‌جهت و یکدست، ذرات زمان کمتری را در سیستم و جداکننده ذرات (معمولاً دستگاه سیکلون) می‌گذرانند. جریان هم‌جهت و یکدست به‌طور کلی به سیستم اجازه می‌دهد تا با کارایی بیشتری عمل کند. جایگزین‌های خشک‌کن پاششی عبارتند از:
خشک‌کن انجمادی (به انگلیسی: Freeze dryer): از دستهٔ فرآیندهای گران‌قیمت است و برای محصولاتی که در خشک شدن پاششی تخریب می‌شوند، استفاده می‌شود. محصول خشک این روش جریان آزاد ندارد.
خشک‌کن غلطکی (به انگلیسی: Drum dryer): یک فرایند مداوم با هزینه کمتر برای محصولات کم ارزش است. در این فرایند به جای پودر جریان آزاد، دسته دسته ایجاد می‌کند.
خشک‌کن با احتراق ضربانی: یک فرایند مداوم با هزینه کمتر که می‌تواند گرانروی بالاتر و بارگذاری مواد جامد را نسبت به خشک‌کن پاششی تحمل کند و گاهی اوقات یک پودر با کیفیت یخ زدگی و جریان آزاد تولید می‌کند.