اصول طراحی خشک کن های پاششی نانو

در مقایسه با خشک کن های پاششی معمول، تغییرات عمده ای در تجهیزات خشک کن های پاششی نانو بایستی صورت گیرد تا عملکرد مطلوبی در سیستم پاشنده، محفظه پاشش و سیستم جمع آوری محصول حاصل گردد. سیستم پاشنده در خشک کن پاششی نانو شامل یک محرک پیزوالکتریک، یک شبکه ارتعاشی و کلاهک پاشش است. زمانی که محرک پیزوالکتریک در فرکانس های فراصوتی (khz 60) بکار انداخته می شود، شبکه پاشش که در تماس با آن است به بالا و پایین ارتعاش می یابد و بدین ترتیب محلول غذایی از طریق آن وادار به تزریق به صورت میلیون-ها قطره با توزیع اندازه محدود می شود. روزنه یا اندازه منافذ یک کنترل مستقیم بر اندازه قطرات دارد. برخلاف سیستم گرمادهی الکتریکی و جریان هوای آشفته در خشک کن های پاششی معمولی، حرارت دادن گاز خشک در سیستم های پاششی نانو با استفاده از یک فوم فلزی متخلل صورت می گیرد که منتج به یک الگوی جریان آرام می-شود. در خشک کن های پاشی نانو از فوم های فلزی سلول-باز استفاده می شود که به واسطه سطح بزرگی که درون آن ها ایجاد می شود، امکان انتقال حرارت موثر مقدور می شود. محفظه پاشش در خشک کن های پاششی نانو یک پیکربندی عمودی دارد و بنابراین به خوبی مواد به سیستم جمع آوری ذرات هدایت می شوند؛ در مقایسه با پیکربندی استوانه ای-مخروطی خشک کن های پاششی معمولی. جداسازی ذرات خشک شده در سیستم های پاششی نانو به وسیله یک ته نشین کننده الکترواستاتیکی صورت می گیرد؛ در مقایسه با جداکننده های سیکلونی یا فیلترهای کیسه ای که در خشک کن های پاششی معمولی بکار می روند. در ته نشین کننده های الکترواستاتیکی به واسطه یک میدان الکتریکی با ولتاژ بالا، تخلیه کرونا رخ می دهد. در ادامه گاز های درون سیستم یونیزه شده و به اصلاح یک 'سیل الکترونی' ایجاد می شود. این الکترون ها با نشستن روی ذرات جامد آن ها را باردار کرده و بدین صورت مهاجرت این ذرات را به الکترود جمع آوری ممکن می سازد. به طور کلی خشک کن های پاششی نانو که در آن ها طراحی مناسبی بکار گرفته شده باشد، می توانند به شکل قابل قبولی در نانودرون پوشانی اجزای زیست فعال مواد غذایی بکار روند.

Design principles of nano spray dryer

In comparison to conventional spray dryers, principal alterations are made in nano spray drying equipment to achieve optimum performance in the atomization system, spray chamber and collector system. The atomization system of nano spray dryer includes a piezoelectric actuator, a vibrating mesh and a spray cap. When the piezoelectric actuator is operated at ultrasonic frequencies (60 kHz), the atomizing system which is in contact with the actuator, vibrates up and down and thus the food solution is forced to be injected as million droplets with limited size distribution. The aperture or pore size has direct control over droplet size. Unlike the electric heating system and turbulent air flow in conventional spray dryers, the dry gas heating system of nano spray dryer is carried out employing a metal foam, which results in a laminar flow pattern. In nano spray dryers, open-cell metal foams are utilized, which renders an efficient heat transfer due to the provision of large surface area. In comparison to the cylindro‐conical shape of conventional spray dryers, the spray chamber of the nano spray dryer has a vertical configuration, and therefore particulates are well directed toward the collection system. In comparison with cyclone separator or bag filters that are used in conventional spray dryers, the separation of dried particles in nano spray dryers is accomplished by an electrostatic precipitator. In electrostatic precipitator, corona discharge occurs due to a high voltage electric field. The gas stream inside the system is ionized, so an 'electronic avalanche' is created. These electrons charge solid particles by sitting on them, so the migration of particles toward collector electrode is possible. Generally, nano spray dryers, which are being designed properly, could be used for the nanoencapsulation of food bioactive compounds.