การอบแห้ง

การอบแห้ง (อังกฤษ: drying) เป็นกระบวนการย้ายมวลประกอบด้วยการกำจัดน้ำหรือตัวทำละลายอื่นโดยการระเหยจากของแข็ง กึ่งของแข็งหรือของเหลว กระบวนการนี้มักใช้เป็นขั้นตอนการผลิตสุดท้ายก่อนขายหรือบรรจุหีบห่อผลิตภัณฑ์ ผลิตภัณฑ์สุดท้ายต้องเป็นของแข็งจึงพิจารณาว่า "อบแห้งแล้ว" ในรูปแผ่นต่อเนื่อง (เช่น กระดาษ) ชิ้นยาว (เช่น ไม้) อนุภาค(เช่น เมล็ดธัญพืชหรือเกล็ดข้าวโพด) หรือผง (เช่น ทราย เกลือ ผงซักล้าง นมผง) แหล่งกำเนิดความร้อนและตัวดึงไอที่ผลิตจากกระบวนการดังกล่าวมักเกี่ยวข้องด้วย ในผลิตภัณฑ์ชีวภาพอย่างอาหาร ธัญพืชและเภสัชภัณฑ์อย่างวัคซีน น้ำเป็นตัวทำละลายที่ต้องกำจัดแทบทั้งสิ้น

ประเภทของการอบแห้ง

พิจารณาการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของแข็งเปียกกับก๊าซร้อนเป็นเกณฑ์ในการแบ่ง

1. การอบแห้งแบบไหลเวียนผ่านผิว (Cross-Circulation drying)

คือ การอบแห้งที่ความร้อนไหลขนานกับผิวของของแข็ง อาจจะไหลผ่านผิวด้านบนหรือผ่านผิวด้านล่าง หรือผ่านทั้งสองด้าน ตัวอย่างเครื่องอบแห้งประเภทนี้ คือ เครื่องอบแห้งแบบถาด (tray dryer) ข้อควรระวังในการใช้งาน ควรเรียงวัสดุของแข็งเป็นชั้นเดียว หรือเป็นชั้นบางๆ

2. การอบแห้งแบบไหลเวียนแทรกผ่าน (Through-Circulation drying)

ของแข็งที่จะทำการอบแห้ง ถูกวางบนตะแกรงและให้ก๊าซร้อนเคลื่อนที่แทรกผ่านชั้นของแข็ง ความร้อนอาจเคลื่อนที่จากผิวด้านบนสู่ผิวด้านล่างของของแข็ง และผ่านตะแกรงออกไป ข้อควรระวังในการใช้งาน ควรปรับความเร็วของก๊าซร้อนไม่ให้สูงเกินไป ถ้าก๊าซร้อนมีความเร็วสูง จะพัดพาของแข็งออกจากเครื่องได้

3. การอบแห้งแบบโปรย (Showering drying)

คือ การอบแห้งที่ของแข็งถูกตักขึ้นและโปรยลงสู่ด้านล่าง จะมีก๊าซร้อนเคลื่อนที่ผ่านกลุ่มของแข็ง ตัวอย่างเครื่องอบแห้งประเภทนี้ คือ เครื่องอบแห้งแบบหมุน (rotary dryer) ข้อควรระวังในการใช้งาน วัสดุที่เป็นผงละเอียดต้องใช้ความระมัดระวังในการอบแห้ง เพราะก๊าซร้อนอาจพัดพาวัสดุออกจากเครื่องอบ ทำให้เกิดการสูญเสียของแข็ง

4. การอบแห้งแบบฟลูอิดไดซ์ (Fluidized drying)

คือ การอบแห้งที่วัสดุของแข็งถูกวางบนตะแกรงเป็นชั้นของแข็งและมีการให้ก๊าซร้อนเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหมาะสมผ่านตะแกรงเข้าสู่ด้านล่างของชั้นของแข็งและออกไปทางด้านบน ส่งผลให้กลุ่มของแข็งมีลักษณะเป็นฟลูอิดไดซ์ ข้อควรระวังในการใช้งาน ควรปรับความเร็วของก๊าซร้อนให้เหมาะสม ไม่ควรต่ำเกินไปเพราะจะทำให้ของแข็งไม่เกิดเอนเทรนเมนต์ของวัสดุที่เป็นผงละเอียด

5. การอบแห้งแบบนิวเมติก (pneumatic drying)

คือ การอบแห้งที่มีการขนส่งวัสดุของแข็งเกิดขึ้นพร้อมกัน โดยใช้ความเร็วของก๊าซร้อนทำให้ของแข็งเคลื่อนที่ไปยังปลายทาง พร้อมกับการลดความชื้นภายในวัสดุของแข็งนั้น

ชนิดของเครื่องอบแห้งที่พบทั่วไปในอุตสาหกรรม

1. เครื่องอบแห้งแบบถาด (Tray Drying)

เป็นการอบแห้งที่อาศัยลมร้อนจากแหล่งความร้อน อาจเป็นก๊าซหุงต้มหรือคอล์ยไอน้ำ ลมร้อนจะไหลผ่านของแข็งที่วางเป็นชั้นบางๆ ในชั้นอาจมีรูพรุนหรือไม่มีรูพรุนก็ได้ มีระบบบังคับทิศทางการไหลของลมร้อนภายในเครื่องโดยใช้แผ่นเหล็กบางๆกั้น เพื่อให้ลมร้อนไหลอย่างสม่ำเสมอและทั่วถึงทุกส่วน นิยมใช้ ในโรงงานที่มีกำลังผลิดไม่สูงมากนัก เช่น ในอุตสาหกรรมอาหารและยา การแปรรูปไม้ เป็นต้น

2. เครื่องอบแห้งแบบสายพาน (Belt drier)

เป็นการอบแห้งที่ของแข็งจะถูกวางเรียงให้กระจายสม่ำเสมอบนสายพานที่มีลักษณะเป็นตะแกรง โปร่ง ให้อากาศผ่านได้ บริเวณที่อบแห้งมีลักษณะเป็นอุโมงค์อบแห้งที่มีลมร้อนเป็นตัวกลางถ่านเทความชื้นออกจากของแข็ง แหล่งความร้อนอาจเป็นแก๊สหรือไอน้ำร้อน นิยมใช้ อบแห้งกับวัสดุที่เป็นเมล็ด แผ่น เพสท์ เค้กกรอง เป็นต้น

3. เครื่องอบแห้งแบบพ่นฝอย (Spray Dryer)

เป็นการอบแห้งที่ใช้กับสารที่เป็นสารละลายและสเลอร์รี่ (เป็นสารแขวนลอยในของเหลว) ซึ่งจะถูกทำให้กระจายและกลายเป็นอนุภาคหรือหยดน้ำเล็กๆ และพ่นเข้าไปในกระแสของลมร้อน
กระบวนการทำงาน สารละลายถูกพ่นฝอยผ่านหัวฉีด (nozzle หรือ atomizer) ที่ติดตั้งอยู่ด้านบนของคอลัมน์ทรงกระบอก ซึ่งฉีดสารละลายป้อนให้เป็นละอองหรือหยดเล็กๆ และเคลื่อนตกลงมาด้านล่างโดยสัมผัสกับอากาศร้อน ทำให้น้ำในละอองระเหยเป็นไอออกไปอย่างรวดเร็วได้เป็นผลวัสดุที่แห้งและเคลื่อนที่ตกลงมาทางด้านล่างและถูกนำออกจากเครื่องอบแห้ง นิยมใช้ อุตสาหกรรมการผลิตกาแฟกึ่งสำเร็จรูป นมผง ผงซักฟอก เป็นต้น

เครื่องอบแห้งแบบพ่นฝอย

4. เครื่องอบแห้งแบบถังหมุน (Rotary drier)

หลักการทำงาน เครื่องอบแห้งประเภทนี้ประกอบด้วย ตัวถังอบ เป็นทรงกระบอกวางนอนหรือวางเอียงเล็กน้อย ป้อนวัสดุที่ต้องการอบเข้าด้านบนของเครื่อง จะมีการเป่าลมร้อนเข้าบริเวณแกนกลางของเครื่องอบหรือผ่านทางด้านล่าง ผ่านชั้นของผลผลิต ถังอบหมุนรอบตัวอย่างช้าๆหรือหมุนเป็นช่วงๆ ภายในถังจะมีการติดตั้งครีบตักวัสดุขึ้นไปแล้วโปรยจากด้านบน วัสดุจะมีการคลุกเคล้ากันตลอดเวลาทำให้การอบแห้งสม่ำเสมอ วัสดุที่อบแห้งเสร็จแล้วจะเคลื่อนที่ออกทางช่องเปิดด้านล่าง นิยมใช้ ในอุตสาหกรรมซีเมมนต์ เกลือ น้ำตาล เป็นต้น

5. เครื่องอบแห้งแบบลูกกลิ้ง (Drum drier)

หลักการทำงาน ประกอบด้วยลูกกลิ้งทรงกระบอกหนึ่งลูก หรือสองลูก ลูกกลิ้งมักทำด้วยเหล็กปอดสนิม ผิวเรียบ ภายในลูกกลิ้งกลวงและได้รับความร้อนจากด้านในด้วยไอน้ำ หรือไฟฟ้า มีระบบป้อนสารละลายทำให้สารละลายเหลวข้น เคลือบผิวลูกกลิ้งเป็นฟิล์มบาง เกิดการถ่ายเทความร้อนจากผิวของลูกกลิ้งไปยังฟิล์มของสารละลายด้วยการนำความร้อน เมื่อลูกกลิ้งเคลื่อนที่ไปครบรอบ สารละลายจะแห้งพอดีแล้วถูกขูดออกด้วยใบมีด สารละลายแห้งมีลักษณะเป็นแผ่นบาง อาจนำมาผ่านการบดให้เป็นผงละเอียด นิยมใช้ ทำแห้งสารละลายที่มีลักษณะเป็นของเหลวข้นหนืด เช่น น้ำแป้งสุก ผลไม้บด เช่น กล้วย ทุเรียน

เครื่องอบแห้งแบบฟลูอิดไดซ์

6. เครื่องอบแห้งแบบฟลูอิดไดซ์เบด (Fluidized bed dryer)

หลักการทำงาน ของแข็งเปียกถูกป้อนเข้าทางด้านบนของเครื่อง อากาศร้อนถูกป้อนเข้าสู่ทางด้านล่างของเครื่องโดยความเร็วที่เหมาะสม เพื่อควบคุมให้ของแข็งเกิดการฟลูอิดไดซ์ ในเครื่องอบแห้งมีการติดแผ่นกระจาย เพื่อทำหน้าที่กระจายทิศทางการไหลของอากาศให้มีความสม่ำเสมอบนพื้นที่หน้าตัดของคอลัมน์ฟลูอิดไดซ์ ของแข็งขนาดใหญ่ที่แห้งขึ้นออกทางด้านข้างค่อนมาด้านล่าง ของแข็งขนาดเล็กที่แห้งขึ้นอาจติดรวมไปกับอากาศ จึงมีการติดตั้งระบบไซโคลนเพื่อดักของแข็งขนาดเล็กให้แยกออกมาจากอากาศร้อน ก่อนปล่อยอากาศร้อนทิ้งไป