طراحی و ساخت نازل اتمایزر فراصوت برای یک خشک کن پاششی آزمایشگاهی و تاثیر بکارگیری آن بر ویژگی های کیفی پودر شیر

خشک کردن پاششی یکی از فناوری های کلیدی برای افزایش ماندگاری و حفظ ارزش تغذیه ای شیر، به عنوان یکی از پرمصرف ترین محصولات غذایی در جهان، محسوب می شود. چالش های اصلی در این زمینه شامل دستیابی به یکنواختی اندازه ذرات، افزایش بهره وری انرژی و تضمین کیفیت پایدار پودر نهایی است. در این راستا پژوهش حاضر راهکاری موثر را از طریق به کارگیری فناوری فراصوت و با تمرکز ویژه بر طراحی و ساخت هورن پله ای فراصوت که نقش محوری در فرآیند اتمیزه کردن دارد، ارایه می دهد. هورن مورد نظر به صورت تحلیلی در نرم افزار Matlab و برای دستیابی به هندسه بهینه در فرکانس ۴۶ kHZ طراحی شده و با استفاده از روش اجزای محدود در نرم افزار Abaqus اعتبارسنجی شد. هورن از جنس آلومینیوم ۷۰۷۵ ساخته شد و طراحی پله ای آن با هدف افزایش دامنه ارتعاش و کاهش تمرکز تنش انتخاب شد تا عملکردی پایدار در شرایط صنعتی فراهم شود. نتایج تحلیل تنش مکانیکی بیانگر آن بود که تمرکز تنش در ناحیه با قطر بیشتر هورن رخ می دهد که به پایداری ساختاری آن کمک می کند. پس از ساخت، عملکرد به کارگیری هورن در یک خشک کن آزمایشگاهی به عنوان نازل فراصوت ارزیابی شده و با نازل پنوماتیکی موجود در دو دمای ورودی ۹۰ و °C ۱۱۰ مقایسه شد. طراحی آزمایش ها با هدف مطالعه ویژگی های پودر شیر شامل چگالی حجمی، مواد جامد محلول، حلالیت، رطوبت نهایی و توزیع اندازه ذرات صورت گرفت. نتایج نشان داد که به استثنای شاخص رطوبت نهایی، هورن پله ای فراصوت پودرهایی با حلالیت بیشتر (۱۵.۵ درصد)، مواد جامد محلول بیشتر (۳۲.۱۵ درصد) و ساختار ذرات یکنواخت تر (۳۵.۵ درصد ذرات با قطر کوچکتر) تولید کرد. تحلیل آماری نشان داد که نوع نازل تاثیر معنی داری بر چگالی، حلالیت و اندازه ذرات داشت. در مجموع، هورن پله ای فراصوت موجب بهبود یکنواختی اتمیزه کردن، کیفیت پودر و کارایی فرآیند شد که مسیر را برای کاربرد عملی این فناوری در مقیاس صنعتی هموار می سازد.

کلیدواژه ها:

حلالیت ، خشک کردن پاششی ، روش تحلیلی ، روش عددی ، فراصوت ، هورن پله ای