Secado por atomización (spray drying): proceso clave para convertir líquidos en polvos de alta calidad

El secado por atomización (spray drying) es un proceso donde se hace material sólido eyectando líquidos o barbotinas (slurries), mezclas de sólidos y líquidos, desde boquillas hacia corrientes de aire caliente. Se usa para fabricar una amplia gama de químicos en polvo y sólidos, desde fertilizantes hasta fármacos en polvo. Crear sólidos a partir de líquidos o mezclas reduce costes de envío, mejora vida de almacenamiento y ofrece la opción de hacer partículas de diferentes formas para aplicaciones específicas. La tecnología de secado por atomización se desarrolló por primera vez a finales del siglo XIX, pero no se vio comercialmente hasta la década de 1920 cuando mejoras hicieron posible la operación continua.

Configuraciones de flujo de aire y producto

• Flujo concurrente (co-current): productos rociados en la parte superior de tanques abiertos; aire caliente introducido en la parte superior junto con el producto, moviéndose en la misma dirección.
• Flujo contracorriente (counter-current): el producto fluye hacia abajo y el aire se mueve desde la parte inferior hacia la superior.
• Flujo mixto (mixed-flow): la boquilla normalmente apunta hacia arriba, creando patrón ascendente. El aire se introduce en la parte inferior. Las partículas primero suben en la corriente de aire, luego caen contra ella, causando flujo mixto. Útil para tamaños de partícula mayores o materiales que requieren tiempo de secado adicional.

Formas y tamaños de partícula

Los productos del secado por atomización son usualmente esferas redondas, pero otras formas pueden hacerse. La relación de aspecto (ratio máximo longitud/anchura) se usa normalmente para medir formas no esféricas. Se puede producir material esférico pero hueco en el medio para reducir peso. Un sistema de dos etapas puede usarse: el primer paso crea producto aún ligeramente húmedo, y el material se aglomera en un segundo paso para formar partículas mayores llamadas agregados.

Tipos de boquillas y atomizadores

La boquilla puede cambiarse para diferentes productos o tamaños de partícula. Atomizadores, tanto estacionarios como rotativos, se usan para crear esferas. Los atomizadores rotativos usan una boquilla giratoria para eyectar material en gotas finas. Boquillas de dos fluidos pueden usar mezcla de producto y aire comprimido o vapor para crear patrón de rociado. Usar aire comprimido o vapor añade coste, pero puede ser necesario para materiales muy espesos o que requieren calentamiento por vapor para ser líquidos.

Liofilización (freeze drying) como alternativa

La liofilización puede usarse para secar productos rociando líquidos en tanques de almacenamiento refrigerados. Los líquidos se eliminan por congelación y sublimación, cambiando directamente de sólido a gas sin fundir. Esta técnica puede ser útil para crear fármacos en polvo u otros químicos sensibles al calor.

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