المبدأ

يعمل مجفف الفيلم الرقيق المُحرَّك (ATFD) وفق مبدأ انتقال الحرارة المستمر والتبخر السريع للمذيب أو الرطوبة من طبقة رقيقة من المادة تحت تأثير التحريك والفراغ. وهو نظام تجفيف عالي الكفاءة مصمم للتعامل مع المواد الحساسة للحرارة، أو اللزجة، أو الشبيهة بالعجائن، والتي يصعب تجفيفها باستخدام المجففات التقليدية. في هذا النظام، يتم توزيع الملاط أو المحلول المغذّى بشكل مستمر كطبقة رقيقة على سطح ساخن بواسطة محرك تقليب دوار عالي السرعة. يعمل التحريك على نشر المادة بشكل متجانس، مع تجديد السطح باستمرار لعملية التبخر ومنع تكوّن القشور أو التراكمات. ومع انتقال الحرارة من الجدار إلى طبقة المنتج، يتبخر المذيب أو الرطوبة بسرعة، ويتم سحب الأبخرة من خلال نظام التفريغ أو مخرج الأبخرة. ويتم تفريغ المنتج الجاف، الذي قد يكون على شكل مسحوق أو رقائق أو حبيبات، بشكل مستمر من أسفل المجفف.

يعتمد المبدأ الأساسي لمجفف ATFD على تعظيم معدل انتقال الحرارة والكتلة من خلال تكوين طبقة رقيقة مُحرَّكة من المادة على سطح ساخن. وبما أن سماكة الطبقة عادةً لا تتجاوز بضعة مليمترات، يكون معامل انتقال الحرارة مرتفعاً جداً، مما يؤدي إلى زمن مكوث قصير وتجفيف فعال حتى عند درجات حرارة منخفضة. كما أن التشغيل تحت الفراغ يخفض درجة غليان المذيب، مما يسمح بالتجفيف عند درجات حرارة جدار معتدلة تتراوح بين 60°C و150°C حسب المادة، وهذا يقلل من التدهور الحراري. لذلك يُعد مجفف ATFD مناسباً بشكل خاص لتجفيف المواد الحساسة للحرارة واللزجة مثل المخلفات الدوائية، والمعلقات الكيميائية، والمستخلصات الغذائية، والبوليمرات، ومخلفات المبخرات أو البلورات.

التركيب

يُعد مجفف الفيلم الرقيق المُحرَّك وعاءً أسطوانياً رأسياً أو أفقياً مصمماً لتوفير مساحة كبيرة لانتقال الحرارة مع التحريك الميكانيكي. وتتكون أجزاؤه الرئيسية مما يلي:

• أسطوانة / غلاف التجفيف:
  الجزء الأساسي في مجفف ATFD هو غلاف أسطواني مزود بجاكيت، يُصنع من الفولاذ المقاوم للصدأ (SS304 أو SS316L) أو من مواد أخرى مقاومة للتآكل حسب التطبيق. يكون السطح الداخلي مصقولاً بدرجة عالية لتقليل الاحتكاك ومنع التصاق المنتج. يعمل الجاكيت الخارجي كـ سطح تسخين، حيث يمر من خلاله البخار أو الزيت الساخن أو سوائل نقل الحرارة الأخرى لتوفير الطاقة الحرارية المطلوبة. وعادةً ما يتدفق وسيط التسخين داخل الجاكيت بعكس اتجاه تدفق المادة لتحقيق أعلى كفاءة. تم تصميم الأسطوانة للعمل تحت فراغ أو ضغط بسيط، وتكون مزودة بمخارج للأبخرة وفتحات فحص.
• مجموعة المحرّك / التقليب:
  يمتد عمود دوار مركزي على طول أسطوانة التجفيف ويحمل مجموعة من شفرات التحريك أو الكواشط أو المجاديف. تم تصميم هذه الشفرات خصيصاً للحفاظ على طبقة رقيقة مضطربة ومتجانسة من مادة التغذية على الجدار الداخلي. وتكون الشفرات عادةً محملة بنوابض أو مفصلية لتتكيف تلقائياً مع شكل الجدار، مما يضمن عملية كشط مستمرة ويمنع تراكم المواد. يعمل المحرك عادةً بسرعة عالية تتراوح بين 100 و500 دورة/دقيقة حسب الحجم ولزوجة المنتج، ويتم تشغيله بواسطة محرك كهربائي مع علبة تروس وختم ميكانيكي. في بعض التصاميم يكون التشغيل من الأعلى، وفي تصاميم أخرى قد يكون من الأسفل مع صندوق حشو أو ختم ميكانيكي للحفاظ على سلامة الفراغ.
• نظام دخول التغذية:
  يدخل الملاط أو العجينة أو المركز إلى المجفف من خلال فوهة تغذية أو موزع يقع في الأعلى في مجففات ATFD الرأسية، أو في أحد الأطراف في المجففات الأفقية. ويتم نشر التغذية فوراً بواسطة الشفرات الدوارة على هيئة طبقة رقيقة ومتجانسة فوق الجدار الساخن، مما يضمن تلامساً فعالاً وتبخراً سريعاً.
• نظام خروج الأبخرة:
  عند تبخر المذيب أو الرطوبة من الطبقة الرقيقة، ترتفع الأبخرة المتولدة أو تتحرك باتجاه مخرج الأبخرة الموجود قرب أعلى الغلاف. يتم توجيه الأبخرة إلى نظام المكثف ومضخة الفراغ، الذي يحافظ على مستوى الفراغ المطلوب ويزيل الغازات غير القابلة للتكثيف. ويتم تصميم مجرى الأبخرة لتقليل انجراف جسيمات المنتج.
• نظام تفريغ المنتج:
  يتم تفريغ المادة الجافة، والتي تكون عادةً على شكل مسحوق أو رقائق أو حبيبات، بشكل مستمر من المخرج السفلي من خلال كاشطة أو لولب تفريغ. وبحسب خصائص المادة، قد يتم التفريغ بالجاذبية أو بواسطة ناقل لولبي إلى وعاء تجميع أو منطقة تبريد.
• أنظمة التسخين والفراغ:
  يدور وسيط التسخين، وعادةً يكون بخاراً أو زيتاً ساخناً، داخل الجاكيت لتوفير الطاقة الحرارية اللازمة للتجفيف. ويتكون نظام الفراغ من مضخة فراغ ومكثف ووعاء استقبال للحفاظ على ضغط التشغيل، والذي قد يتراوح بين 50 ملي بار و200 ملي بار حسب المنتج ونقطة غليان المذيب. وتضمن تركيبة الحرارة والفراغ تجفيفاً لطيفاً وجودة عالية للمنتج.
• الأجهزة وأنظمة التحكم:
  تم تجهيز مجففات ATFD الحديثة بـ حساسات درجة الحرارة والضغط، وأنظمة التحكم في معدل التغذية، وإمكانية ضبط سرعة الدوران. تتم مراقبة هذه المعايير والتحكم بها من خلال نظام تحكم PLC–HMI لضمان تشغيل مستقر وآمن. كما تمنع أنظمة الأمان حدوث ارتفاع مفرط في الحرارة أو الضغط أو أي عطل ميكانيكي.