Naukowcy z Politechniki Łódzkiej wspólnie z kolegami z Uniwersytetu Ottona von Guerickego w Magdeburgu będą prowadzić badania nad nową technologią suszenia rozpyłowego. Na ten cel otrzymali prawie 1 mln zł z programu OPUS + LAP Narodowego Centrum Nauki.
Suszenie rozpyłowe jest podstawową technologią wytwarzania materiałów sypkich z cieczy poprzez szybkie usuwanie jej lotnych składników za pomocą gorącego gazu. Technologia ta jest szeroko stosowana w różnych gałęziach przemysłu, takich jak przemysł chemiczny, farmaceutyczny i spożywczy. Mleko w proszku, kawa rozpuszczalna, drożdże, aromaty i proszek do prania to najbardziej popularne z szerokiej gamy produktów suszonych rozpyłowo, które są używane w codziennym życiu. Jeśli cząsteczki są zbyt małe lub rozkład średnic cząsteczek jest zbyt wąski, mogą one tworzyć struktury trudne do zwilżenia i rozpuszczenia.
Dlatego konieczne jest łączenie małych cząstek w celu utworzenia stosunkowo dużych stabilnych aglomeratów, w których podstawowe cząstki są nadal możliwe do odróżnienia. Podczas suszenia rozpyłowego proces ten jest zazwyczaj prowadzony poprzez zawracanie suchych cząstek (pyłu) do komory suszenia, co ostatecznie zwiększa wydajność i zapobiega przesuwaniu się rozkładu wielkości cząstek do zbyt niskich wartości. Ta metoda aglomeracji jest jednak ograniczona, ponieważ przy jej pomocy nie można osiągnąć znacznego zwiększenia wielkości cząstek poprzez aktywne inicjowanie i kontrolowanie aglomeracji – wyjaśnia dr hab. inż. Maciej Jaskulski z Katedry Inżynierii Środowiska Politechniki Łódzkiej, koordynator prac polskiego zespołu.
Wspólnie z uczonymi z Otto-von-Guericke Universität Magdeburg prowadzone będą badania dotyczące eksperymentalnego i numerycznego określenia mechanizmów odpowiedzialnych za aglomerację w suszarkach rozpyłowych z zawracaniem drobin do komory suszenia. Naukowcy z obu uczelni postarają się odpowiedzieć na pytania: jaka konfiguracja suszarki rozpryskowej może prowadzić do produkcji dużych aglomeratów o stabilnej strukturze, a także przy jakich parametrach procesu można produkować takie aglomeraty.
Obie uczelnie są znane na arenie międzynarodowej z wkładu w badania nad rozwojem struktury i formułowania cząstek przy użyciu eksperymentów z odparowywaniem pojedynczych kropel oraz technologii suszenia rozpyłowego. Połączymy zalety zarówno mikroskopijnej analizy pojedynczych cząstek, jak i laboratoryjnej analizy systemu suszenia rozpyłowego na dużą skalę – dodaje Jaskulski.
Analiza szybkości suszenia przy użyciu lewitatora akustycznego oraz zmian morfologii na poziomie
pojedynczych cząstek przy pomocy różnych technik obrazowania (np. tomografii rentgenowskiej), to metody
badawcze z których słynie niemiecki zespół. Z kolei wyznaczanie dynamiki przepływu fazy ciągłej i rozproszonej
przy użyciu zaawansowanych technik pomiarowych (np. laserowej analizy dyfrakcji cząstek) podczas suszenia
rozpyłowego stanowi know-how polskiej grupy badawczej.
W ramach części teoretycznej oba zespoły wspólnie opracują innowacyjny model matematyczny aglomeracji cząstek z zaimplementowanymi kinetycznymi modelami suszenia i zmian morfologicznych w celu opisania mechanizmu aglomeracji podczas przeciwprądowego suszenia rozpryskowego, w trakcie którego zawracane/wprowadzane są cząstki suche o małych średnicach.
Narodowe Centrum Nauki dofinansowało realizację projektu kwotą 995 200 zł.
MK