ขนาดของเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)
สเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) จะวัดขนาดกันที่อัตราการระเหยของน้ำ ที่อุณหภูมิต่างๆ ซึ่งผู้ผลิตจะออกแบบตามการใช้งานในแบบแตกต่างกันออกไป เช่น เครื่องรุ่น SDE-50 ขนาดอัตราการระเหย 50ลิตรต่อชั่วโมง ที่350องศาเซลเซียส ซึ่งอัตราการระเหยน้ำจะลดลงไปตามอุณหภูมิที่ลดลง เราจำเป็นต้องรู้ลมอุณหภูมิขาเข้า-ขาออก ที่ใช้สเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) อบทำผงแห้งสำหรับ วัตถุดิบของเรา โดยทั่วไปอุณหภูมิลมขาเข้าที่ใช้กับวัตถุดิบประเภท อาหาร ยา สมุนไพร อยู่ที่170-230องศาเซลเซียส ลมขาออก95-110องศาเซลเซียส ซึ่งระเหยน้ำได้ประมาณ25-30ลิตรต่อชั่วโมง ปริมาณผงที่ได้ขึ้นอยู่ประมาณของแข็งในของเหลว ยกตัวอย่างเช่นนมวัว เข้มข้น10-13% ในน้ำนม100กิโลกรัม มีเนื้อนมของแข็งประมาณ10กิโลกรัม น้ำที่จะต้องทำการระเหยประมาณ90กิโลกรัม ถ้าใช้เครื่องรุ่น SDE-50 ขนาด 50ลิตรต่อชั่วโมง ที่350องศาเซลเซียส โดยตั้งค่าอุณหภูมิความร้อนขาเข้าที่200องศาเซลเซียส จะใช้เวลาประมาณ 90ลิตร/25ลิตรต่อชม. = 3.6ชั่วโมงในการสเปรย์ดรายอบแห้ง จากตัวอย่างข้างต้นเราสามารถนำปริมาณของเหลวที่เราป้อน กับชั่วโมงการทำงาน ไปคำนวนหาขนาดเครื่องที่เราต้องการใช้งาน เครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)ที่ใช้สำหรับอุตสาหกรรมเคมีที่มีความทนทานต่อความร้อนได้สูงอาจใช้เครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) รุ่นที่ทำอุณหภูมิได้สูงถึง 600 องศาเซลเซียส ถ้าใช้อุณหภูมิได้สูงขนาดเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)ก็เลือกใช้ขนาดที่เล็กลงได้ ดังนั้นเราควรทดสอบกับวัตถุดิบของเหลวที่อุณหภูมิที่แตกต่างกัน เพื่อนำไปตรวจสอบอุณหภูมิสูงสุดที่สามารถทำได้โดยที่ยังสามารถคงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ไว้ได้ เพื่อเลือกขนาดการลงทุนเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ได้อย่างเหมาะสม
กราฟแสดงอัตราการระเหยของสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)ในอุณหภูมิที่แตกต่างกัน
ค่ายีลด์(Yield) หรือ ประสิทธิผล (สำคัญมาก)
ค่ายีลด์(Yield)คือค่าประสิทธิผลของความสามารถในการผลิตผง ยกตัวอย่าง ถ้านมมีเนื้อเข้นข้น10% ปริมาณ100กิโลกรัม ถ้ายีลด์(Yield)ของสเปรย์ดรายเออร์ ทำได้100% จะได้นมผง 10กิโลกรัมจากการอบแห้งด้วยสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ถ้ายีลด์(Yield)อยู่ที่90% จะได้นมผง9กิโลกรัม ค่ายีลด์(Yield)ของเครื่องสเปรย์ดรายเออร์เป็นปัจจัยสำคัญที่สุดในการเลือกเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) โดยเฉพาะการผลิตในอุตสาหกรรม input ปริมาณของที่จำนวนเท่ากัน แต่outputปริมาณของผงที่ได้ไม่เท่ากัน เทียบกันระหว่างเครื่องสเปรย์ดรายเออร์ที่มีค่ายีลด์(Yield) 80%กับ90% ต่างกัน10% ถ้าผลิตถังเช่าผง1000กิโลกรัม ถ้าใช้เครื่องสเปรย์ดรายเออร์ยีลด์80%จะได้ผงถั่งเช่าน้อยกว่า 100กิโลกรัม คิดเป็นเงินประมาณ 100×50,000= 5,000,000บาท(ห้าล้านบาท) เครื่องที่มีคุณภาพสูงจะมีค่ายีลด์(Yield)สูงเช่นกัน เครื่องที่มีคุณภาพต่ำจะได้ผลผลิตที่ต่ำกว่าในปริมาณป้อนเข้าinputที่เท่ากัน
ค่ายีลด์(Yield)เป็นตัววัดความคุ้มค่าในการลงทุน Rate of return of investment (ROI) เครื่องที่มีคุณภาพปานกลางจะสามารถทำค่ายีลด์(Yield) ได้ประมาณ 10-60% เท่านั้น ยิ่งค่ายีลด์(Yield)ต่ำมากเท่าไหร่ ความคุ้มค่าในการลงทุน (ROI) จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น สำหรับอุตหกรรมขนาดใหญ่ ที่ผลิตเป็นจำนวนมากแล้ว ค่ายีลด์(Yield)/ Rate of return of investment (ROI) จำนวนเพียง 1% อาจหมายถึงเงินจำนวนหลายล้านบาทต่อปี
กราฟแสดงตัวอย่างผลกำไร/ขาดทุนในการลงทุนเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)ที่มีค่ายีลด์(Yield)แตกต่างกัน
ค่ายีลด์(Yield) หรือ ประสิทธิผล ขึ้นอยู่ปัจจัยหลัก 3 อย่างคือ:
1.เครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)
องค์ประกอบของแต่ละส่วนจำเป็นต้องมีรูปแบบและขนาดที่สอดคล้องกัน ส่วนประกอบหลักของสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ได้แก่ เตาลมร้อน, ถังอบแห้ง,ทางเข้าลมร้อน, ถังเก็บลมร้อน, พัดลมเป่า, พัดลมดูด, ปั๊มป้อนของเหลว, หัวฉีด
ในเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)ขนาดเล็กจะใช้ปั๊มป้อนอัตราการไหลสูงมากไม่ได้เพราะ การป้อนของเหลวมากเกินไปจะทำให้ภายในถังอบแห้งชื้นเปียกมากจนของเหลวไปติดรอบๆถังอบแห้ง ทำให้มีค่ายีลด์(Yield)ต่ำลง ได้ปริมาณผงน้อยลง หรือไม่ได้ผงเลย และในส่วนของหัวฉีดก็จำเป็นต้องเลือกรูปแบบที่ป้อนได้ในปริมาณน้อยแต่ยังสามารถทำให้พ่นฝอยได้ละเอียด ซึ่งในเครื่องของแล็ป Lab หรือ Workshop ขนาดอัตราการระเหย2-10 ลิตรต่อชั่วโมง จะเลือกใช้หัวฉีดแบบใช้ลมช่วยเป่า Spraying air nozzle เมื่อของเหลวถูกป้อนไปยังหัวฉีดลมอัด Compressed air ลมอัดจะช่วยดันให้ของเหลวพ่นกระจายเป็นละอองฝอย
เตาลมร้อน Hot air generator
เตาลมร้อน Hot air generator มีรูปแบบที่ที่ใช้เชื้อเพลิง แก็สLPG หรือ Methane กับ ฮีทเตอร์ไฟฟ้า ในอุตสาหกรรมใหญ่จะเลือกใช้แก๊ส LPG หรือ Methane เพื่อลดต้นทุนการผลิต สำหรับเครื่องเล็กหรือกลางจะเลือกใช้ฮีทเตอร์ไฟฟ้า เนื่องจากต้นทุนราคาเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)มีราคาถูกกว่า ในระบบแก๊สมี2แบบ คือ 1.ให้ความร้อน Direct โดยตรง 2. Indirect แลกเปลี่ยนความร้อนผ่านท่อแลกเปลี่ยนความร้อน Heat exchanger ก่อนที่ความร้อนจะเข้าถังอบแห้ง แก๊สไม่สัมผัสของตัววัตถุดิบ สำหรับอุตสาหกรรมอาหาร สมุนไพร และยา ต้องการความสะอาดสูง จะเลือกใช้แบบ Indirect ให้ความร้อนผ่าน Heat exchanger ส่วนแบบ Direct ให้ความร้อนโดยตรงจะใช้ในอุตสาหกรรมเคมี หรือ ส่วนประกอบงานก่อสร้าง เช่น แผ่นเซรามิค, สารเคมีกัดกร่อน เป็นต้น ส่วนประกอบต่างๆของเจาลมร้อน(Hot air generator) เช่น ขนาดของฮีทเตอร์ไฟฟ้า หรือ หัวพ่นไฟ,ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน ต้องสอดคล้องกับอัตราการระเหยของเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ถ้าขนาดเล็กเกินไฟ หรือการแลกเปลี่ยนความร้อนไม่ดี จะทำให้พลังงานความร้อนไม่เพียงพอต่อการอบแห้ง ผงที่จะได้มีความชื้นมากเกินไป ในขณะเดียวกันถ้าใหญ่เกินไป จะทำให้สิ้นเปลืองพลังงานและต้นทุนราคาเครื่องสูงเกินความจำเป็น
ถังอบแห้ง Drying chamber
ถังอบแห้ง Drying chamber จะต้องมีขนาดและรูปทรง สอดคล้องกับปริมาณการป้อนของเหลว และรูปแบบของหัวฉีด ความสูงของถังต้องสูงพอที่จะทำให้ละอองฝอยแห้งเป็นผงก่อนที่จะถึงด้านล่างของตัวถัง ความกว้างของเส้นผ่าศูนย์กลางจำเป็นต้องกว้างมากพอให้ละอองฝอยกระจายได้อิสระ ถ้าแคบเกินไปละอองฝอยจะไปสัมผัสกับผิวรอบๆถังก่อนที่จะแห้งเป็นผง ทำให้ของเหลวเปียกและแห้งติดรอบๆถัง ทำให้สูญเสียผลิตผลจำนวนมาก ผงที่ติดรอบถังนานๆจะสัมผัสความร้อนนานและอาจมีลักษณะเปียกจับกันเป็นก่อน ทำให้ได้ผลผลิตคุณภาพต่ำ หรือ ไม่สามารถนำไปใช้ได้
ถังดักเก็บผง Cyclone เป็นส่วนสำคัญอีกอย่างของเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ที่ส่งผลต่อ ค่ายีลด์(Yield) ทั้งในเรื่องขนาด, รูปทรง, รูปแบบ จำเป็นต้องมีการศึกษาค้นคว้าวิจัยอย่างดีเพื่อที่จะได้ถังดักเก็บผง Cyclone ที่มีประสิทธิภาพสูง ถ้าเป็นถังดักเก็บผงคุณภาพต่ำจะสามารถดักเก็บผงได้น้อย ผงจะหลุดออกไปทางพัดลมดูด Exhaust fan เป็นจำนวนมาก ส่วนถังดักเก็บผง Cyclone คุณภาพสูงจะสามารถดักเก็บผงได้ดี
พัดลมดูด และพัดลมเป่า Exhaust fan and Force draft fan
พัดลมดูดต้องมีรูปแบบและขนาดที่สามารถดูดดึงความร้อนจากเตาลมร้อนมาสู่ถังอบแห้งได้ในปริมาณที่เหมาะสม และแรงมากพอที่จะดูดผงแห้งไปเก็บไว้ในถังดักเก็บผง Cyclone ลงสู่ถังด้านล่าง Powder bucket แต่ไม่แรงเกินไปจนทำให้ผงหลุดออกไปจากเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ทั้งนี้อุปกรณ์ Inverter จะช่วยในเรื่องการปรับรอบความเร็วมอเตอร์พัดลม แต่ขณะเดียวกันพัดลมต้องมีลักษณ์ที่พอเหมาะกับตัวเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)เช่นกัน
ในส่วนของพัดลมเป่าจะมีเฉพาะในครื่องขนาดใหญ่ ที่มี Heat exchanger แลกเปลี่ยนความร้อน เพราะการให้ความร้อนผ่าน Heat exchanger มีความต้องการของลมในปริมาณที่มากจึงจำเป็นต้องใช้พัดลมช่วยเป่าเข้าไปที่เตาลมร้อน ซึ่งพัดลมเป่าจะมีขนาดเล็กกว่าพัดลมดูดเนื่องจากพัดลมเป่ามีหน้าที่เพียงส่งลมร้อนให้ถึงทางออกของเตาลมร้อนเท่านั้น ลมร้อนจากทางออกของเตาลมร้อนจนถึงถังเก็บผงเป็นหน้าที่ของพัดลมดูด
หัวฉีด Spraying nozzle
หัวฉีด Spraying nozzle จะต้องเลือกรูปแบบและขนาดให้สอดคล้องกับขนาดของเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer), ลักษณะของเหลววัตถุดิบที่ป้อนเข้าเครื่อง, ลักษณะผงที่ต้องการ ในเครื่องขนาดเล็กจะเลือกใช้หัวฉีดลมช่วย Spraying air nozzle เพื่อที่จะสามารถทำละอองฝอยให้ละเอียดขณะที่มีของเหลวป้อนในปริมาณที่น้อย สำหรับเครื่องในอุตสาหกรรมมักจะใช้หัวฉีดแรงดันสูง Pressure nozzle ใช้แรงดันอัดผ่านหัวฉีดให้เป็นละอองฝอย วัตถุดิบที่มีความเข้มข้นมาก/น้อยจะใช้หัวฉีดรูปแบบที่แตกต่างกัน หัวฉีดทั่วไปจะใช้วัสดุเป็นทองเหลือง หรือสแตนเลส ในอุตสากรรมอาหาร สมุนไพร และยา จะเลือกใช้หัวฉีดสแตนเลสเป็นหลัก วัตถุบางชนิดมีความแข็งของเนื้อมากจำเป็นต้องสั่งพิเศษเป็นแบบวัสดุทังสเตน คาร์ไบด์ Tungsten carbine ที่มีความแข็งเป็นพิเศษ ถ้าใช้วัสดุสแตนเลสจะทำให้หัวฉีดเสียหายภายในระยะเวลาอันสั้น หัวฉีดจะถูกเสียดสีจนไม่สามารถฉีดเป็นละอองฝอยได้ ในส่วนของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการผงที่มีขนาดเล็กควรเลือกใช้หัวฉีดที่สามารถฉีดละอองฝอยได้เล็กตาม หัวฉีดสำหรับเครื่องเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)เป็นแบบสั่งผลิตเฉพาะใช้เวลาส่งนาน 1-2เดือน ดังนั้นจึงควรเก็บสำรองไว้ให้เพียงพอต่อการใช้งาน
2.การเดินเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)
วัตถุดิบและเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ที่แตกต่างออกไปจะมีการตั้งค่าที่เหมาะสมแตกต่างกัน ทั้งอุณหภูมิขาเข้า-ขาออก, อัตราการป้อนของเหลว, รูปแบบหัวฉีด, ขนาดหัวฉีด, ทิศทางการป้อนอของเหลว, ความเร็วรอบมอเตอร์พัดลม เป็นต้น ในการหาค่าที่เหมาะสมจำเป็นต้องมีผู้เชี่ยวชาญในการเดินเครื่องรุ่นนั้นๆ ยิ่งมีข้อมูลในการทดสอบเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)มาก ยิ่งทำให้ปรับค่าต่างๆได้รวดเร็วขึ้น วัตถุดิบที่มีลักษณะทางเคมี และกายภาพ ที่ใกล้เคียงกัน ส่วนมากจะมีการตั้งค่าที่เหมาะสมใกล้เคียงกัน เครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)เครื่องเดียวกัน แต่ผู้ใช้งานมีความชำนาญต่างกันจะทำใด้ผลลัพธ์ที่ต่างกันออกไป เปรียบเสมือนรถแข่งกับผู้ขับขี่ที่ต้องรู้จักการใช้งานรถยนต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพจึงจะสามารถดึงศักยภาพของรถยนต์ได้อย่างเต็มที่
เครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) มีเทคโนโลยีระดับต่างกัน จำเป็นต้องมีผู้ชำนาญการใช้เครื่องที่มีความเชี่ยวชาญที่ต่างกัน เครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ที่มีระบบควบคุมไฟฟ้าแบบรีเลย์/ปุ่มกด เป็นเทคโนโลยีสากลที่หาผู้เชี่ยวชาญได้ง่าย ในกรณีที่เครื่องมีการขัดข้องจะสามารถแก้ไขได้เร็ว การทำความเข้าใจระบบการทำงานเป็นแบบพื้นฐาน ผู้ใช้งานจะสามารถเรียนรู้ทำความเข้าใจได้ง่าย เครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) รุ่นที่มีเทคโนโลยีระดับสูงมากจำเป็นต้องมีผู้เชี่ยวชาญที่มีความรู้ในระดับเดียวกันในการปฏิบัติได้อย่างเหมาะสม บางครั้งจำเป็นต้องนำเข้าผู้เชี่ยวชาญจากต่างประเทศมาทำการแก้ไข/ตั้งค่าระบบ ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลานานในการติดต่อผู้เชี่ยวชาญจากต่างประเทศ บางกรณีมีค่าใช้จ่ายมากกว่า 200,000 บาทระยะเวลา 1-2เดือน ซึ่งไม่มีการการันตีในสัญญาว่าจ้างว่าจะสามารถแก้ไขได้ตามที่ผู้จ้างต้องการ สำหรับโรงงานอุตสาหกรรมใหญ่แล้ว การหยุดการผลิตเพียง 1 วัน อาจหมายถึงเงินมูลค่าหลักล้านบาท เครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)ในบางรูปแบบมีการอินเตอร์ล็อค Interlock จำกัด/ป้องกันในหลายๆส่วนของการทำงานทำให้ผู้ใช้งานที่ไม่มีความเชี่ยวชาญมากพอ ไม่สามารถทำการผลิตผงแห้งได้ตามที่ต้องการ
3.การเตรียมวัตถุดิบ
วัตถุดิบแต่ละอย่างจำเป็นต้องมีการปรับองค์ประกอบให้เหมาะสมก่อนทำการป้อนเข้าเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ที่แตกต่างกันออกไป เช่น อุณหภูมิของเหลว, ความเข้มข้น, องค์ประกอบทางเคมี, องค์ประกอบทางกายภาพ, องค์ประกอบทางชีวภาพ วัตถุดิบบางชนิดทำได้ง่ายก็สามารถนำของเหลวที่ได้ป้อนเข้าเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ได้ทันที ไม่ต้องเตรียมอะไรเป็นพิเศษ วัตถุดิบบางอย่างมีน้ำหนักที่เบามาก จำเป็นต้องมีการใส่สารแคริเออร์ (Carrier) หรือการเพิ่มความเข้มข้นของเหลว เพื่อช่วยให้ผงมีน้ำหนักที่มากขึ้น ส่งผลให้สามารถเก็บผงได้ปริมาณที่มากขึ้น วัตถุของเหลวบางชนิดเป็นลักษณะที่เป็นสิ่งมีชีวิต เช่นจุลินทรีย์ ซึ่งช่วงเวลาในการเพาะตัวของจุลินทรีย์ ก็มีผลทำให้ความแข็งแรงทนทานต่อสิ่งแวดล้อมภายนอกที่แตกต่างกัน ซึ่งเราควรทำการวิจัยศึกษา ทดลองวัตถุดิบให้ดีก่อนที่จะทำการผลิตในปริมาณมาก บริษัทใหญ่บางแห่งจะนำวัตถุดิบหลายๆสูตรมาทดลอง เพื่อหาสภาวะที่เหมาะสมที่สุด อาจใช้เวลานานถึง 1 ปีก่อนที่จะลงทุนโครงการผลิต ในช่วงแรกของการทำผลิตภัณฑ์ใหม่ สามารถนำวัตถุดิบมาทดลองกับเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ขนาดกลางด้วยวัตถุดิบปริมาณน้อย เพื่อการพัฒนาการสเปรย์ดรายให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีก่อน เพื่อเก็บและวิเคราะห์ข้อมูลประกอบการตัดสินใจการลงทุนของโครงการ
อุปกรณ์ของเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)
อุปกรณ์ส่วนประกอบของเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ส่วนต่างๆควรเลือกติดตั้งอุปกรณ์ ที่มีขายในท้องตลาดของประเทศที่ทำการติดตั้งเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) เพื่อให้สามารถหาอะไหล่เพื่อทำการซ่อมบำรุง หรือ ซ่อมแซม เครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) และสามารถจัดหาช่างผู้เชี่ยวชาญของอุปกรณ์ได้ง่าย ลดการเก็บสต็อคส่วนประกอบอะไหล่โดยไม่จำเป็น ถ้าอุปกรณ์เก็บสต็อคไว้นานจะทำให้อุปกรณ์นั้นๆเสื่อมสภาพ ส่วนมากอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆในไทยที่มีขายทั่วไปเป็นแบรนด์ของประเทศญี่ปุ่น เช่น Mitsubishi (มอเตอร์,เบรคเกอร์), Fuji (อินเวอร์เตอร์,Temperature controller) , Toho (Temperature controller), Omron(Relay, timer) เป็นต้น ส่วนแบรนด์ของยุโรปที่มีขายในไทยเช่น Siemens(มอเตอร์, PLC), ABB (เบรคเกอร์), Schneider(ปุ่มกด, ปุ่มหมุน) เป็นต้น ซึ่งเราควรเลือกติดตั้งอุปกรณ์ที่มีผู้ขายในประเทศที่ทำการติดตั้งเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) มีสต็อคของไว้ ไฟฟ้าในไทยเป็นลักษณะไฟฟ้าโรงงาน ใช้ไฟ3เฟส4สาย 380โวลท์ และ ไฟ1เฟส 220โวลท์ สำหรับไฟฟ้าควบคุม ในส่วนประกอบบางอย่างเช่น หัวฉีดสั่งพิเศษ ควรมีการวางแผนสั่งของสต็อคไว้ล่วงหน้า 1-2เดือน
การหาสภาวะที่เหมาะสมในการอบแห้ง
การหาสภาวะที่เหมาะสมในการอบแห้งด้วยเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)
อุณหภูมิ
วัตถุดิบแต่ละตัวมีสภาวะเหมาะสมในการอบแห้งแตกต่างกันออกไป บางชนิดทนร้อน บางชนิดไม่ทน สำหรับอาหาร สมุนไพร ความรู้พื้นฐานของเราในการใช้ความร้อนถึง200องศาเซลเซียส จะทำให้คุณค่าทางโภชนาการสูญเสียโดยสิ้นเชิง ซึ่งทำให้เราคิดว่าการใช้เครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ที่ใช้ความร้อนสูงจะไม่สามารถใช้กับวัตถุดิบหลายๆชนิดได้ แต่การเสื่อมของโภชนาการนั้นมีอีกปัจจัยหนึ่งคือ ระยะเวลาการสัมผัสความร้อน
เปรียบเทียบให้เราเห็นภาพชัดๆ ถ้าเราเอามือไปลนไฟนานๆ มือของเราจะร้อนจนไหม้ แต่ถ้าเราเอามือผ่านอย่างรวดเร็ว มือเรายังไม่ทันรู้สึกถึงความร้อนมากนัก และถ้าหากเราเอามือพรมน้ำให้เปียกโชก เราก็จะทนไฟได้นานขึ้น ถ้าเราใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องขยายเข้าไปดูในละอองฝอยของเหลวที่พ่นเข้าไปในเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) จะเห็นเนื้อของเเข็งอยู่แกนกลางโดยที่มีน้ำห่อหุ้มโดยรอบ ในการอบทำผงแห้งด้วยเครื่องสเปรย์ดรายเออร์ เมื่อวัตถุดิบเหลวถูกป้อนเข้าไปในเครื่องจะสัมผัสกับลมร้อนเพียง5-8วินาทีเท่านั้น อีกปัจจัยหนึ่งคืออุณหภูมิขาเข้านั้นจะลดลงทันที เมื่อเข้าสู่ถังอบแห้งเพราะของเหลวถูกฉีดเข้าไปทำให้อุณหภูมิลดลง อุณภูมิลมทางเข้านั้นได้ค่าจากอุปกรณ์วัดชื่อ เทอร์โมคอปเปิ้ลThermocouple จากเตาลมร้อน เทอร์โมคอปเปิ้ลติดตั้งที่ท่อทางเข้าก่อนถึงถังอบแห้ง ไม่ใช่ที่ภายในถังอบแห้ง อุณหภูมิลมขาเข้าที่วัดได้นั้นจึงไม่ใช่อุณหภูมิภายในถังอบแห้ง เมื่อลมร้อนเข้าสู่ถังอบแห้งปริมาตรจะสูงขึ้น ทำให้อุณหภูมิลมร้อนในถังอบแห้งลดลง และเมื่อสัมผัสของเหลวที่พ่นอยู่ภายในถังอบแห้ง อุณภูมิก็จะลดลงไปอีก จะเห็นได้ว่าอุณภูมิขาออกต่ำกว่ามาก (ขาเข้า 200องศาเซลเซียส ขาออก90องศาเซลเซียส) ต่างกันถึง 110 องศาเซลเซียส ดังนั้นปัจจัยข้างต้นที่กล่าวมาจึงทำให้การใช้อุณหภูมิสูงในการอบผงแห้งด้วยเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) จึงสามารถใช้ผลิตอาหาร สมุนไพร และยา ที่มีคุณภาพได้
ปริมาณลมร้อน
ปริมาณลมร้อนขึ้นมีปัจจัยหลายๆอย่างเช่น ขนาดของท่อทางเข้าของลมก่อนเตาลมร้อน, ความละเอียดของตัวกรองลม, ขนาด รูปแบบของพัดลมและความเร็วรอบ ของพัดลมเป่า และพัดลมดูด (Exhaust fan) โดยเครื่องสเปรย์ดรายเออร์ของแต่ละแบรนด์จะออกแบบไม่เหมือนกัน อุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมความเร็วรอบเรียกว่า อินเวอร์เตอร์ INVERTER ค่าที่ออกมาจะได้เป็น เฮิรตซ์ Hz หรือ รอบต่อนาที RPM วัตถุดิบบางชนิดใช้ความเร็วรอบของพัดลมที่ต่างเพียง 1 Hz ทำให้ได้ผงที่สีต่างออกไปอย่างชัดเจน ลมร้อนที่มากขึ้นอาจทำให้ของผงที่ได้มีสีเข้มขึ้นหรือจางลง การทดลองกับเครื่องสเปรย์ดรายเออร์ในขนาดที่ต่างกัน ในแบรนด์ที่ต่างกันออกไป จะไม่สามารถเลือกใช้รอบความเร็วของมอเตอร์พัดลมที่เท่ากันได้ ผู้ผลิต/การออกแบบที่ต่างกันจะมีเทคนิค Know-how ความรู้ในการออกแบบเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ไม่เหมือนกัน ในเรื่องของปริมาณลมร้อน นอกจากลักษณะของพัดลมแล้ว เตาลมร้อน และถังอบแห้ง มีความเกี่ยวโยงถึงกันทั้งระบบ ถ้าเตาลมร้อนมีการแลกเปลี่ยนความร้อนไม่ดีจะปริมาณความร้อนที่มากับลมร้อนจะได้น้อยกว่า แม้ว่าใช้พัดลมตัวเดียวกันที่ความเร็วรอบเท่ากัน
ทิศทางการป้อนฉีดพ่นฝอย
สเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) หลักๆมีการฉีดพ่น2ทิศทาง:
1.ฉีดตามลมร้อน Co-current หัวฉีดพ่นฝอยจะถูกติดตั้งจากด้านบนของเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ทำการฉีดพ่นฝอยจากด้านบนลงล่างตามทิศทางของลมร้อน
2.ฉีดทวนลมร้อน Counter-current หัวฉีดถูกติดตั้งปริเวณช่วงกลางหรือช่วงล่างของถังอบแห้ง ทำการฉีดพ่นฝอยจากล่างขึ้นด้านบนไปสัมผัสสวนทางกับลมร้อนที่กำลังลงด้านล่าง
แบบฉีดตามลมร้อน Co-current วัตถุดิบจะสัมผัสลมร้อนระยะเวลาน้อยกว่าการฉีดแบบทวนลม Counter-current เพราะเมื่อฉีดทวนลมขึ้นไปของเหลวจะลอยขึ้นบนก่อนที่จะถูกแรงโน้มถ่วงและแรงดูดจากพัดลมลงด้านล่าง ในขณะที่แบบฉีดตามลมร้อนจะมีแรงส่งลงด้านล่าง และถูกดูดออกไปยังถังเก็บผง Cyclone ทันที
หัวฉีด Spraying nozzle
หัวฉีดทั้งลักษณะรูปแบบ และ ขนาดที่หลากหลาย การเลือกหัวฉีดต้องเลือกให้สอดคล้องกับวัตถุดิบและเครื่องเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ในวัตุดิบที่ไม่เคยทดสอบการสเปรย์ดรายมาก่อน ผู้ทดสอบควรมีเครื่องมืออุปกรณ์หัวฉีดหลากหลายรูปแบบและขนาด เพื่อใช้ในการทดสอบวัตถุดิบนั้น ข้อมูลทางกายภาพและเคมี จะเป็นส่วนประกอบในการเลือกใช้รูปแบบของหัวฉีดที่เหมาะสม
รูปภาพแสดงการฉีดตามลมร้อน Co-current บนลงล่าง
รูปภาพแสดงการฉีดทวนลมร้อน Counter-current ล่างขึ้นบน
ความชื้นในอากาศ
ประเทศไทยเป็นประเทศที่มีภูมิอากาศร้อนชื้น ในฤดูฝนอากาศจะชื้นมากขึ้น ผลิตภัณฑ์ผงแห้งบางอย่างมีการเปลี่ยนแปลงสัมพันธ์กับความชื้นสูง ในอาคารโรงงานที่ไม่มีการควบคุมความชื้นภายใน ควรเก็บข้อมูลความชื้นที่แตกต่างกันในแต่ละวันที่ทำการผลิตด้วยเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) ทำการตรวจสอบคุณภาพของผงแห้งที่ได้จาก ความชื้น,สี,องค์ประกอบ, รสชาติ, คุณค่าสารอาหาร หาความเปลี่ยนแปลงสภาพของผงในความชื้นที่แตกต่างกัน ถ้าผงแห้งมีลักษณะที่แปรผันตามความชื้นจนทำให้คุณภาพของผงที่ได้ลดลง ผู้ผลิตควรทำการทดสอบเปลี่ยนแปลงเพื่อหาการตั้งต่าเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)ที่เหมาะสมกับความชื้นที่แตกต่างกันเช่น ปรับเปลี่ยนค่าอุณหภูมิลมขาเข้า-ขาออก, ความเร็วรอบมอเตอร์พัดลม เป็นต้น
เครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) บางรุ่นมีการออกแบบให้ทำการลดความชื้นของอากาศก่อนเข้าเครื่องเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) โดยใช้ความเย็นเพื่อกลั่นตัวน้ำจากความชื้นในอากาศก่อนที่จะเข้าไปยังเตาลมร้อน จากการศึกษาพบว่าการเดินเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer)ที่มีลักษณะนี้ มีความสิ้นเปลืองพลังงานสูงจนทำให้ไม่คุ้มค่าในการผลิต สาเหตุหลัก 2 ประการคือ 1.ต้องใช้พลังงานความเย็นในการดึงความชื้นจากอากาศ 2.อุณหภูมิลมขาเข้าจะต่ำลงเพราะการลดความชื้นด้วยความเย็น ทำให้เตาลมร้อนต้องใช้พลังงานสูงขึ้น ในท้ายที่สุดจำเป็นต้องถอดระบบลดความชื้นออกเพื่อให้ต้นทุนการเดินเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(Spray dryer) คุ้มค่าแก่การผลิตสินค้า
การเก็บรักษา
ในสินค้าประเภทอาหาร สมุนไพร และยา ต้องมีการควบคุมความชื้น ความสะอาด และอุณหภูมิที่ดีในการรักษาสภาพคุณค่าทางโภชนาการและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ผงแห้งบางชนิดมีการดูดซึมความชื้นได้ง่ายจำเป็นต้องทำการเก็บรักษาโดยเร็ว หรือแปรรูปเพื่อรักษาคุณภาพไว้
1.สถานที่ผลิตต้องมีการควบคุมสภาวะให้เหมาะสม ห้องสำหรับของเปียกและของแห้งควรแยกสัดส่วนกันอย่างชัดเจน
2.ขั้นตอนการแพ็คเก็บใส่ภาชนะ ต้องมีการทำความสะอาด ควบคุมเครื่องจักรและคนงานให้ บำรุงรักษาเป็นประจำ คนงานต้องสวมใส่อุปกรณ์ป้องกันให้มิดชิด
3.ภาชนะที่เก็บสินค้าต้องเหมาะสมต่อผลิตภัณฑ์นั้นๆ ป้องกันความชื้นและสิ่งปนเปื้อนได้
4.สถานที่เก็บสินค้าต้องมีการควบคุมความชื้น อุณหภูมิ ความสะอาด และแรงดันให้เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์
ในอุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์ ส่วนมากไม่จำเป็นต้องดูแลรักษามาก เนื่องจากวัตถุดิบมักจะมีความทนทานต่อสภาพแวดล้อมได้ดี เพียงแต่ต้องป้องกันไม่ให้มีสิ่งปนเปื้อนขนาดใหญ่เท่านั้น