気流乾燥装置＋フィードバックシステム

問題は、しっかり気流中で個々の粉体が分散し、熱風にさらされる現象が維持できるか、どうかです。一般的に、ある湿分値（ここでは水分とします）を超えると、粉体は凝集しやすくなり、塊になって、熱風にさらされることが困難となります。その場合、塊の内側は高水分のまま搬送が終了し、サイクロンまで到達してしまいます。このことは製品の品質が「不合格」であること意味します。

管長が２５ｍで、空気速度が２５[ｍ／ｓ]の場合、粉体の滞留時間は、１秒と＋アルファ（加速されている時間は空気と同じ速度ではありません）で、あっという間に乾燥は終了してしまいます。

そこで、原料と熱風を十分に「混合・分散」させるために　「ケージミル」という「籠状のローターと、固定盤」で、湿潤原料を解砕／分散させ、一次粒子までほぐし、気流に乗せます。粉体が熱風に加速されている間が、最も乾燥が進みます。　粉の周りは、常に、湿度の低い新しい熱風が通り過ぎてゆくので、「瞬間乾燥機」ともいわれる通り、あっという間に乾燥は終了します。

ところが、このケージミル（あるいはその他の解砕機）は、湿潤原料を直接打撃するために、内部から水分が表面に出てきて、機器や函体に付着が発生します。付着が発現すると、前述のように、粉体は乾燥した後も熱風にさらされるため、「温度が上がり変質する」、「過乾燥になる」等の弊害が出ます。さらに問題は、付着のため管内が狭くなり「閉塞」現象が発現し、乾燥が継続できない「非常事態」につながります。

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そこで、この「気流乾燥装置＋フィードバックシステム、スケルトンモデル」では、乾燥機メーカが常套手段として行う　「乾燥粉の一部」を原料投入側に戻し、「原料と混合して、見かけの水分値を下げる」フロー：フィードバックシステムにしています。

例えば[５０％ｗｂ]の湿潤原料１００ｋｇに、[１０％ｗｂ]の乾燥粉を５０ｋｇ戻すと、（５０＋５）／（１００＋５０）で、入り口原料は、[３６．６％ｗｂ]の湿潤値となります。

この湿分値で、函体、解砕機ローターへの付着が発現しなければ、作業員は安心して運転を継続することができます。（必要であればフィードバック量を調整します）

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このスケルトンモデルは、この原理をわかりやすく、示しています。

サイクロンから落下して、ロータリーバルブから排出される実際の粉は、リターンスクリューの回転数を制御し、量を決めてフィードバックさせて、ダブルスクリューミキサーで原料と混合し、（ここで乾燥粉体が、先に混合器に入ることをよく見てください、装置内壁への付着を防止するためです）、見かけの湿分値を下げて、ケージミルへと落とし、熱風と混合分散させることになります。熱風と混合分散した原料は、気流乾燥機で１～２秒間、乾燥管内を搬送されて、サイクロンで捕集され、排気は上昇し、乾燥粉は分離しロータリーバルブへ落下します。

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付着限界の水分値は、通常実験で求められますが、各乾燥機メーカーは独自のデーターを持っているので、その探索は、比較的短時間で実験でき、原料中の水分が多少変動しても対応できるように設計されます。

システム内循環粉体量は増加するものの、連続運転としては「同じ蒸発水量」と、「同じ乾燥品排出量」を、当該システムの最高の「熱移動容量係数」値で実現できるので、装置は最小の容量で、安心して設計することができます。
循環してはいけない一部の医薬品や、食品材料には使えませんが、それ以外のほとんどの原料に対して、この方法は極めて有効な手法ですので、知っておいて間違いはありません。
化学工学分野では常識でも、例えば健康食品分野では非常識であることがあります。
ある業界の常識は、他の業界の非常識であり、その逆も成り立ちます。
粉体処理技術を俯瞰する姿勢が大事です。