Nguyên lý hoạt động của hệ thống bao vi hạt tầng sôi Wurster

Ống Wurster được phát triển bởi Dale Wurster trong những năm 60 của thế kỉ 20. Ống Wurster được ứng dụng rộng rãi trong quy trình bao hoạt chất, cốm hay vi hạt (pellet). Bài viết hôm nay giới thiệu về thiết kế và hoạt động của hệ thống Wurster trong bao vi hạt.

Thiết kế

Hình 1 trình bày vị trí các vùng trong hệ thống Wurster. Thiết kế cơ bản của hệ thống Wurster được chia thành 4 vùng: “up bed”, “down bed”, vùng giảm tốc (deceleration) và vùng vận chuyển ngang (horizontal transport). Điểm nổi bật của hệ thống Wurster so với các hệ thống phun sấy tầng sôi khác là ống Wurster và súng phun đặt ở đáy nồi. Thiết kế trên cho phép vi hạt chuyển động một cách đều đặn, có trình tự trong nồi bao.

Hình 1. Các vùng chuyển động trong thiết bị

Thiết kế nồi bao của hệ thống Wurster thường có hình nón, có chứa 1 hay nhiều ống Wurster ở trung tâm nồi bao.

Ống Wurster có hình trụ, rỗng 2 đầu, có bán kính bằng 1 nửa bán kính lồng bao.
Đĩa phân phối khí (orifice plate) dưới đáy nồi bao được chia thành 2 khu vực “up bed” và “downbed” bởi ống Wurster có kích thước lỗ khác nhau.
Súng phun của thiết bị Wurster thường đặt ở trung tâm đĩa phân phối khí dưới đáy nồi bao (bottom-spraying). Dịch phun thường được phun dưới áp lực thấp và “xé dịch” bằng khí nén áp lực cao với góc phun sấp xỉ 30-50 độ.
Giữa ống Wurster và đĩa phân phối khí có 1 khoảng cách nhất định hay còn gọi là vùng vận chuyển ngang. Khoảng cách này kiểm soát tốc độ đưa vi hạt từ vùng “down bed” vào khu vực bao phim của vùng “upbed”.
Khu vực mở rộng phía trên ống Wurster có hình nón, thường giảm tốc độ của vi hạt sau khi rời khỏi vùng “upbed” với tốc độ cao.

Hình 2. Nguyên lý quá trình bao

Chuyển động trong nồi bao

Chuyển động của vi hạt trong các vùng khác nhau thì khác nhau được trình bày trong hình 2. Điểm nổi bật của hệ thống Wurster so với các hệ thống phun sấy tầng sôi khác là vi hạt chuyển động một cách đều đặn và có trình tự.

Khu vực mở của tấm dưới ống Wurster , vách ngăn rất dễ thấm khí. Điều này cho phép một lượng lớn khí với tốc độ cao thổi qua lưới phân phối khí theo chiều dọc tạo vùng “upbed”. Khi vi hạt rời khỏi vùng “upbed” với tốc độ cao, sẽ đến buồng mở rộng. Tốc độ vi hạt có tốc độ thấp ở khu vực này và rơi xuống vùng “downbed”. Khu vực bên ngoài ống Wurster được gọi là vùng “down bed”. Dòng khí trong khu vực “down bed” thường nhẹ, giữ cho các hạt ở trạng thái lơ lửng, sau đó nhanh chóng hút theo chiều ngang vào khe giữa ống Wurster và đáy nồi (vùng vận chuyển ngang).

Quy trình bao

Quy trình bao phim với thiết bị Wurster thường áp dụng cho cốm hay vi hạt, ít dùng cho viên nén. Quy trình bao phim bằng hệ thống Wurster chia thành 3 giai đoạn: giai đoạn sấy vi hạt, giai đoạn bao và giai đoạn sấy. Giai đoạn sấy hạt/vi hạt để ngăn hạt nhân vi hạt “quá ướt” bị bắt đầu phun dịch bao. Giai đoạn này thường nên ngắn nhất có thể với tốc độ thổi gió phù hợp để tránh vi hạt bị vỡ. Dịch bao được phun trực tiếp lên bề mặt vi hạt theo chiều chuyển động có trình tự trong nồi bao. Lớp bao phim với thiết bị Wurster thường có chất lượng cao do quá trình phun và sấy diễn ra đồng thời với hiệu năng cao. Do vi hạt chuyển động gần súng phun, dịch bao có nhiều thời gian trải trên bề mặt vi hạt, cho hiệu suất bao và độ đồng đều lớp bao tốt.

Nguồn: