벌크 재료 건조의 다양성

제스 엘리엇 | 2023년 3월 30일

벌크 재료의 건조는 공정 산업에서 중요한 단계입니다. 응용 분야는 식품 건조부터 활성 제약 성분 준비, 리튬 배터리 원료 생산까지 다양합니다. 통제된 조건 하에서 손상이나 품질 저하 없이 재료를 빠르게 건조시켜야 하는 필요성은 수년에 걸쳐 많은 공정 건조기 설계로 발전해 왔습니다. 태양과 바람을 사용하는 초기 건조 방법 이후 오랜 시간이 지나서 제조업체는 이제 몇 가지 입증된 접근 방식을 활용하여 공정 시간을 줄이기 위해 더 많은 제어력을 유지하고 있습니다.

정교하고 최적화된 다양한 프로세스를 사용할 수 있습니다. 현재 기술은 제품 요구 사항 및 응용 프로그램, 용량, 조건, 시간 및 사용 가능한 공간에 특정한 이점을 제공합니다.

건조란 무엇입니까? 간단히 말하면, 휘발성 액체나 용매를 분리하거나 증발시켜 고체 제품을 만드는 물리적 과정입니다. 고체나 분말의 수분이나 용매 함량은 가장 일반적으로 열 에너지나 열의 적용, 혼합 및 진공에 의해 증발됩니다. 건조 작업은 종종 고체 제품에서 용매나 물을 기계적으로 분리하거나 제거한 후에 수행됩니다. 그러나 간단히 말해서, 제품에서 수분을 제거하는 방법에는 많은 어려움이 있습니다. 제품이 손상되거나 분해되거나 화학적으로 변화되지 않도록 주의해야 합니다. 예를 들어, 리튬 배터리 제조 시 잔류 수분이나 용매는 전극 코팅 시 문제를 줄이거나 발생시킬 수 있습니다. 건조 작업은 정제화 또는 충전 전의 침전 또는 결정화 작업 또는 후속 혼합 작업 후에 종종 사용됩니다.

건조의 이점에는 포장, 보관 및 물류 비용 감소, 유통 기한 연장, 박테리아 오염 제거 등이 포함되는 경우가 많습니다.

- 분무 건조: 분무 노즐을 통해 액체 슬러리를 고속 고온 가스로 가압 공급하여 수분을 빠르게 증발시키는 과정입니다. 건조는 거의 즉각적으로 이루어지지만 잔류 수분을 제거하려면 추가 건조 단계가 필요한 경우가 많습니다.

스프레이 건조 구성

- 동결 건조(동결 건조): 진공 상태에서 동결 및 건조하는 과정으로, 얼음이 액상을 거치지 않고 고체에서 증기로 변할 수 있습니다. 일반적으로 백신이나 효소 등 온도에 민감한 물질에 사용되며 제품 용액을 동결시킨 후 물 또는 수분 승화 건조를 거쳐 가열에 의한 2차 건조로 끝나는 것이 특징입니다. (페리의 9판)

- 오븐 건조 또는 트레이 건조기: 챔버 내 대류에 의해 제품을 가열하여 일정한 온도에서 수분을 휘발시켜 액체를 증발시킵니다. 오븐 건조기에는 종종 제품을 가열하고 건조시키는 건조 과정을 촉진하는 팬이나 터빈이 장착되어 있습니다. 디자인에는 이동식 트레이가 장착되어 있습니다. 오븐 건조기는 제품 처리에 있어 매우 순조롭지만 처리 시간이 길어지기 쉽습니다.

그림 3: 트레이 오븐 건조기

- 전자레인지 건조: 열을 생성하는 전자레인지를 사용하여 액체를 증기로 변환하여 제품을 건조합니다. 효과적이긴 하지만 전자레인지에 의한 손상으로 인해 제품 품질이 저하되거나 변경되는 단점도 있습니다.

전자레인지 건조기 그림

- 원추형(교반형) 건조기: 배터리, 제약 식품, 기능 식품 및 화학 산업에서 널리 사용되며 나선형 교반기가 장착된 주전자에 재료를 넣습니다. 재료를 휘저어 표면 재생을 촉진하면 주전자에 간접적인 열과 진공이 가해집니다. 재료로 전달된 열은 액체를 증기로 변환합니다. 수분이나 용매의 끓는점을 낮추기 위해 케틀에 진공을 가해 액상의 끓는점을 낮춘 상태에서 제품의 효과적인 건조를 촉진합니다.

터널, 회전 드럼, 텀블링, 낙하 필름, 밴드 건조기 등 다양한 건조기 구성이 있습니다. 이는 여기에서 논의되지 않지만 업계에서도 널리 실행됩니다. (페리의 9판)