مدل‌سازی عددی دستگاه تولید پودر میکرونیزه مواد آلی و پیش بینی رفتار قطره های مذاب در درون آن

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه پژوهشی طراحی فزایندهای شیمیایی، سازمان جهاد دانشگاهی دانشگاه تهران ، تهران، ایران

2 گروه انرژی‌های نو و محیط زیست، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

استفاده از دستگاه تولید پودر میکرونیزه افشانه‌ای در فشار اتمسفری یک روش نوین برای پودری شکل کردن مواد مذاب حساس به گرما است. ماده مذاب ورودی می‌تواند به‌صورت خالص، با ذره­ های معلق پراکنده شده در آن و یا با مواد دیگر حل‌شده استفاده شود. در این پژوهش استئاریک اسید به‌عنوان ماده آلی مذاب برای تولید پودر مورد استفاده قرار گرفت و محاسبه ­ها برای طراحی دستگاه با ظرفیت تاkg/h 500 و برای تولید پودرهای با قطر تاµm 300 انجام شد. به‌منظور درک هرچه بهتر از انتقال گرما و مومنتم در درون محفظه و همچنین چگونگی انجماد و پودری شدن ذره­ ها در درون محفظه مدل‌سازی فرایند انجماد و سردسازی قطره ­های مذاب استئاریک اسید انجام شد. بدین منظور با ترکیب و حل هم‌زمان معادله­ های حرکت و انتقال گرما، پروفیل دما و سرعت برای انجماد کامل در محفظه محاسبه شد. بر اساس نتیجه­ های مدل­ سازی، دمای هوای خنک کننده ورودی تأثیر فراوانی بر قطر محفظه دارد و تغییر دمای آن از 5 تا 30 درجه سلسیوس  در شدت جریان های گوناگون خوراک به طور متوسط قطر مورد نیاز محفظه را تا دو برابر افزایش می دهد. هم چنین دمای جداره محفظه از دیگر پارامترهای مهم است و  استفاده از سامانه خنک کننده برای آن، تأثیر بسیار ی بر زمان خشک شدن پودرها و ارتفاع مورد نیاز دستگاه دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Chen T., Zhang M., Bhandari B., Yang Z., Micronisation and Nanosizing of particles for an Enhanced Quality of Food: a Review, Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 58: 993-1001 (2018).
[2] قمرطالع، علی؛ صبوری، رحمت اله؛ صباغی، صمد؛ شبیه‌سازی اثر نانو و میکرو ذره‌ها بر میزان افت فشار درون خطوط انتقال نفت، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)6: 193 تا 200 (1396).
[3] Ganguly A., Nail S.L., Alexeenko A., Experimental Determination of the Key Heat Transfer Mechanisms in Pharmaceutical Freeze‐Drying, J. Pharm. Sci., 102: 1610-1625 (2013).
[4] Wanning S., Süverkrüp R., Lamprecht A., Pharmaceutical Spray Freeze Drying, Int. J. Pharm., 488: 136-153 (2015).
[5] Patel S.M., Pikal M.J., Emerging Freeze-Drying Process Development and Scale-up Issues, AAPS Pharmscitech., 12: 372-378 (2011).
[6] Wang Z., Finlay W., Peppler M., Sweeney L., Powder Formation by Atmospheric Spray-Freeze-Drying, Powder Technol., 170: 45-52 (2006).
[7] Sebastião I.B., Robinson T.D., Alexeenko A., Atmospheric Spray Freeze-Drying: Numerical Modeling and Comparison with Experimental Measurements, J. Pharm. Sci., 106: 183-192 (2017).
[8] Van't Land C., "Industrial Crystallization of Melts", CRC Press (2004).
[10] Smith J., Stammers E., Janssen L., Physical Transport Phenomena I, Delft University Press: Delft, 106: 91-92 (1981).
[11] Bergman T.L., Incropera F.P., Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons, Inc. (2011).