Calentamiento del aire en Spray drying / Secado por atomización

Newcospray 18/01/2024
La eficiencia en la transformación de líquidos a polvo en el proceso de spray drying es un campo de estudio en constante evolución, y entre las diversas variables a considerar, el sistema de calentamiento del aire se destaca como un componente crítico. En este análisis, exploraremos de manera detallada la funcionalidad y la importancia de este sistema en el contexto de la ingeniería de procesos.

Generación de Aire Caliente
El proceso se inicia con la generación de aire caliente, impulsado por fuentes de energía específicas como gas, gasoil, electricidad o vapor (cogeneración). La elección de la fuente de calor se determina por consideraciones de eficiencia energética y disponibilidad de fuente.

En caso de ser calentamiento:

Indirecto:
vapor/fuel/gas/fluido termico

Directo:

Gas/Electricidad

Calentamiento indirecto
Vapor: Es un simple radiador donde, dividido por secciones, la parte de condensados se encuentra con el aire frio y la parte final del calentamiento con el vapor a alta presión. En condiciones normales es posible obtener una temperatura de aire 10ºC más baja que la correspondiente entalpía de saturación de vapor. La caldera suele necesitar 2-3 bares extras respecto la presión de trabajo del radiador para compensar las perdidas del tubo y la valvula reguladora. La eficiencia suele rondar los 98-99%.

Fuel o gas: Tienen flujos separados de aire de combustión y aire de proceso. Ambos gases pasan por un intercambiador de calor construido en acero resistente al calor (X15CrNiSi25-21 por ejemplo). La tapa final del calentador debe ser desmontable para limpiar los conductos. La eficiencia ronda los 85% a una temperatura aproximada de 250ºC.

Fluido termico: Se suele usar cuando la temperatura requerida es tan alta que la presion con vapor seria indecuadamente alta. Se calienta el aceite o fluido termico con gas o fuel y se introduce en un intercambiador de presion. La presión requerida es cero. Hay que tener en cuenta que si se usa aceite puede haber fugas y la probabilidad de incendio aumenta.

Calentador de aire montando un quemador de gas directo vertical.

Calentamiento directo
Solo se usa si se permite el contacto de gas de combustion con producto. La presencia de NOx en el producto final hace que este sistema de calentamiento no se use en la industrial alimenticia, piensos ni la farmaceutica. Pese a esto, un calentador de gas directo es muy barato, muy eficiente y puede alcanzar temperaturas de aire de proceso de hassta 2000ºC.

Hay que tener en cuenta que al porducirse la combustion vahos aparecen en el aire de proceso, prehumedeciendo el aire de secado (44 mg/kg de aire seco /ºC). Esto provoca que la temperatura de entrada deba ser algo mayor respecto si fuera aire totalmente seco.

Los calentadores directos electricos són baratos y ideales para plantas piloto o pequeñas que sean para fabricación de productos alimentarios. La caloria/€ electrica es más cara que la caloria/€ de gas, por esa razón en plantas industriales no se usa el calentamiento electrico.