Le procédé de séchage par atomisation est très ancien. Les premières descriptions datent de 1860, avec le premier concept breveté enregistré en 1872. L’idée de base du séchage par atomisation consiste en la production de poudres qui se propagent très fortement à partir d’un liquide par évaporation du solvant. Cette opération est obtenue en mélangeant un gaz chauffé à un liquide atomisé (vaporisé) de gouttelettes présentant un rapport masse / surface élevé, idéalement de taille égale, au sein d’une cuve (chambre de séchage), provoquant ainsi l’évaporation du solvant de manière uniforme et rapide par contact direct.

Le séchage par atomisation peut être utilisé dans toute une gamme d’applications qui nécessitent la production de poudre sans matière liquide. Cette méthode de déshydratation s’est avérée la plus usitée dans les domaines suivants :

  • Produits pharmaceutiques
  • Amalgames osseux et dentaires
  • Boissons
  • Parfums, colorants et extraits de plantes
  • Produits laitiers et à base d’oeufs
  • Plastiques, polymères et résines
  • Savons et détergents
  • Textiles et bien d’autres produits

Presque toutes les autres méthodes de séchage, y compris l’utilisation de fours, de lyophilisateurs ou d’évaporateurs à rotation, produisent une quantité de matière nécessitant un traitement supplémentaire (par exemple moudre et filtrer), ce qui induit une production de particules de tailles et de formes irrégulières. De son côté, le séchage par atomisation permet de contrôler avec une très grande souplesse les propriétés des particules de poudre, telles que la densité, la taille, les caractéristiques de débit et le seuil d’humidité.

Conception et Contrôle

Les défis auxquels sont confrontés les concepteurs et les utilisateurs concernent l’augmentation de la production, l’amélioration de la qualité des poudres et la réduction des coûts. Cela nécessite une connaissance approfondie du procédé et une solide implantation des systèmes de contrôle.

Le séchage par atomisation se compose des phases suivantes :

  • Préparation de la matière : Il faut qu’elle soit homogène, pompable et exempte de toutes impuretés, en solution, suspension ou sous forme de pâte.
  • Atomisation (transformation de la matière en gouttelettes) : L’étape la plus critique de tout le procédé. Le degré d’atomisation contrôle le taux de séchage et par conséquent la taille du sécheur. Les techniques d’atomisation les plus utilisées sont les suivantes :

1. Atomisation par buse sous pression : La pulvérisation est créée en forçant le liquide à travers un orifice. Il s’agit d’une méthode efficace qui permet également une distribution de particules de taille la plus petite possible.

2. Atomisation par buse à double fluide : La pulvérisation est créée en mélangeant la matière à un gaz comprimé. La méthode énergique la moins efficace. Utile pour réaliser des particules extrêmement fines.

3. Atomisation par force centrifuge : La pulvérisation est créée en passant la matière à travers ou par-dessus un disque rotatif. La méthode la plus résistante à l’usure et qui peut généralement fonctionner sur des périodes plus longues.

  • Séchage : Une phase à taux constant qui permet à l’humidité de s’évaporer rapidement depuis la surface de la particule. Elle est suivie par une période de baisse du taux au cours de laquelle le séchage est contrôlé par diffusion de l’eau vers la surface de la particule.
  • Séparation de la poudre à partir d’un gaz humide : Doit être effectuée d’une manière économique (par exemple en recyclant le milieu séchant) et exempt de polluant. De fines particules sont généralement ôtées avec les cyclones, filtres à toile, précipitateurs ou pulvérisateurs d’eau.
  • Refroidissement et Emballage.

Un système de contrôle doit permettre une certaine souplesse dans la conduite des tâches de contrôle précises et réitérables du procédé de séchage par atomisation, et comporter les fonctions suivantes :

  • Régulation de boucle précise
  • Programmateur de consignes facile à utiliser
  • Gestion des recettes avec un paramétrage simple
  • Contrôle séquentiel pour les stratégies de régulation complexes
  • Enregistrement sécurisé des données à des fins d’analyses et d’audit trail
  • Affichage opérateur en local avec des graphiques clairs

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