Parámetros del proceso de secado por atomización

1. Operación de secado por atomización

Las instalaciones industriales que operan con secadores por atomización deben optimizarlos para obtener el mejor rendimiento económico de su inversión. Optimizar la operación implica alcanzar el máximo flujo de producto seco, manteniendo los objetivos de humedad y, en general, de calidad: sin partículas quemadas, sin degradación, buena reconstitución, etc.

Esta página tiene como objetivo detallar los parámetros clave del proceso que pueden ajustarse en un secador por atomización y sus efectos en la producción y calidad del producto. Se centra en el flujo en corriente paralela de atomización y secado, aunque la mayoría de las conclusiones también pueden aplicarse a otros tipos de cámaras de secado.

2. Parámetros de regulación y dependencias

Al operar un secador por atomización, se pueden ajustar los siguientes parámetros:

- Flujo de aire seco

- Humedad del aire en condiciones de salida

- Temperatura de entrada del producto

- Flujo de aire de atomización, en el caso de una boquilla neumática

- Flujo de entrada del producto

- Concentración de entrada del producto

Estos parámetros influirán en las siguientes propiedades:

- Temperatura del producto y del aire a la salida (similar en el caso de secado por atomización en corriente paralela)

- Tamaño de partícula

- Humedad del producto a la salida

- Rendimiento

3. Impacto de los parámetros de secado

Aumento del flujo de aire de secado	Aumenta la humedad del producto a la salida (menos tiempo de residencia, por lo tanto, menor intercambio de agua del producto al aire) Aumenta la temperatura del aire a la salida Puede aumentar el rendimiento mediante una mejor separación en los ciclones
Aumenta la humedad del aire de secado a la salida	La humedad del producto a la salida del secador está aumentando
Aumento de la temperatura de entrada del aire de secado	Una temperatura más alta del aire debería dar lugar a un producto más seco, con menos humedad, a la salida del secador. Sin embargo, se debe tener cuidado de no sobrecalentar el producto y dañarlo. La producción del secador debería aumentar.
Aumento de la tasa de alimentación del producto	Aumentar la alimentación debería aumentar la producción del secador; sin embargo, manteniendo constantes los demás factores, esto podría resultar en un producto más húmedo.
Aumento de la concentración de alimentación del producto	Al aumentar la concentración de la alimentación, es probable que aumente la viscosidad y, por lo tanto, la presión de atomización de la alimentación. El rendimiento de la torre aumenta. La humedad del producto a la salida puede disminuir si la viscosidad no ha aumentado demasiado.

Estos son los efectos generales esperados al modificar un solo parámetro a la vez. Además, se deben tomar ciertas precauciones al operar un secador por atomización o al modificar algunos parámetros:

- La temperatura del aire de secado no debe exceder la temperatura de transición vítrea del producto a secar para evitar que el producto se ablande y se adhiera a la cámara de secado.

- El tiempo de residencia debe ajustarse según el tamaño de las partículas a secar. Las partículas pequeñas requieren un tiempo de residencia más corto.

El efecto de secado en la cámara de secado se basa en el contacto íntimo entre el aire de secado y el producto a secar. A lo largo de la historia del desarrollo del secado por atomización, investigadores e industriales han desarrollado diferentes formas de poner en contacto el aire de secado y el material, lo que ha llevado a la comercialización de 3 tipos de cámaras de secado:

- Flujo en corriente paralela

- Flujo en contracorriente

- Flujo mixto

Esta página explica cada concepto y detalla las ventajas y desventajas de cada solución.

2. Secado por atomización en corriente paralela: definición, ventajas y desventajas

En el flujo en corriente paralela, el producto y el aire de secado se introducen en la cámara de secado en el mismo punto, generalmente en la parte superior de la cámara para las verticales. Esto significa que el aire más caliente entra en contacto con el producto a secar en primer lugar.^ª.

Esto crea un secado muy rápido en la primera^ª parte de la torre de secado por atomización, pero, dado que el material está saturado de agua justo después de la atomización, debe tenerse en cuenta que su temperatura permanece más o menos constante, igual a la temperatura de bulbo húmedo del aire de secado. Esta es una propiedad muy interesante, ya que permite proteger el material contra el sobrecalentamiento, lo cual es muy útil para materiales sensibles al calor.

La temperatura del aire disminuye después del primer contacto con el material, y el aire arrastra las partículas mientras las seca. Dado que la temperatura del aire ha disminuido y su humedad ha aumentado, la eficiencia de secado es menor cuando las partículas y el aire salen de la cámara. Como el aire transporta neumáticamente el material en la cámara, el tiempo de residencia suele ser muy corto.

Ventajas	Desventajas
El material a secar está protegido contra el sobrecalentamiento	Mayor humedad residual, lo que puede requerir una segunda etapa de secado
Tiempo de residencia corto
El material es transportado neumáticamente por el aire de secado

3. Secado por atomización en contracorriente: definición, ventajas y desventajas

En el secado por atomización en contracorriente, el material a secar y el aire se inyectan en ubicaciones opuestas en la cámara de secado (generalmente el material en la parte superior y el aire en la inferior), lo que significa que el aire seco entra en contacto primero con las partículas ya secas. En principio, este modo de operación permite un secado más eficiente, ya que la fuerza motriz entre el aire seco y la partícula húmeda es siempre máxima.^st the particles which have been dried. In principle this way of operation allows to dry more as the driving force in between the dry air and the humid particle is always maximal.

Al entrar en contacto las partículas secas con el aire más caliente, su temperatura aumenta y alcanza un nivel cercano a la temperatura de entrada del aire seco. No están protegidas por la evaporación del agua libre, como ocurre en el secado en contracorriente, lo que puede provocar un sobrecalentamiento del material y su degradación. Por lo tanto, este tipo de secado solo es adecuado para productos resistentes al calor.

Ventajas	Desventajas
El material a secar está protegido contra el sobrecalentamiento	Posible sobrecalentamiento y degradación del producto
Mayor tiempo de residencia que en el secado por *spray* en corriente paralela	Mayor cantidad de finos arrastrados por el aire, que deben ser recuperados

4. Secado por *spray* en flujo mixto - definición, ventajas e inconvenientes

El secado por *spray* en flujo mixto combina las 2 técnicas descritas anteriormente. El aire caliente se introduce en la parte superior de la torre de secado, mientras que el líquido se inyecta en la mitad inferior de la cámara, con la atomización dirigida hacia arriba. Esto significa que las partículas viajan inicialmente en contracorriente y, al ser arrastradas por el gas, continúan en corriente paralela.

La atomización ocurre en aire ya enfriado, lo que resulta en una menor velocidad de secado y en un producto más denso. Se debe tener precaución para evitar dañar el producto, ya que las partículas parcialmente secas entran en contacto con el aire más caliente en la parte superior de la cámara.