सुखाने वाली मशीनें, आर्द्रता-हटाने वाली मशीनें – डिपॉइंट समाधान

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**ड्रायरों/ह्यूमीडिफायरों में “ड्रॉप पॉइंट” संबंधी समाधान**
फ्रीज़िंग ड्रायरों, एडसॉर्प्शन ड्रायरों, लो-ड्रॉप-पॉइंट ह्यूमीडिफायरों, हाइग्रोस्कोपिक ड्रायरों, प्लास्टिक/पॉलिमर ड्रायरों में “ड्रॉप पॉइंट मीटर” का उपयोग:
**गैस संबंधी नियम:** PT = PA + PB + PC + …… + PW (जहाँ PW, जलवाष्प का आंशिक दबाव है)
kPT = k(PA + PB + PC + …… + PW)
PW/PT = C
**“ड्रॉप पॉइंट” का अर्थ:** जब गैस को समान दबाव पर ठंडा किया जाता है, तो घनीभूत पदार्थ बनने का तापमान। आम तौर पर, “शीतलन बिंदु” भी इसमें शामिल होता है। Ppmv की व्याख्या: नम हवा में जलवाष्प के आयतन एवं शुष्क गैसों के आयतन के अनुपात को 106 से गुणा करने पर Ppmv प्राप्त होता है; कभी-कभी इसे जलवाष्प के आयतन एवं नम हवा के कुल आयतन के अनुपात के रूप में भी व्यक्त किया जाता है। एक, वर्तमान में बाजार में कई प्रकार के सुखाने एवं नमी हटाने वाले उपकरण उपलब्ध हैं। आइए, सबसे पहले इनमें से कुछ के कार्य सिद्धांतों को जानते हैं:
1. फ्रीज-ड्रायर का कार्य सिद्धांत: फ्रीज-ड्रायिंग, स्वेप्शन के सिद्धांत का उपयोग करके किसी पदार्थ को सुखाने की एक तकनीक है। इसमें, सुखाए जाने वाले पदार्थ को कम तापमान पर तेजी से जमा दिया जाता है; फिर उचित वैक्यूम वातावरण में, जमे हुए जल अणु सीधे जलवाष्प में बदलकर बाहर निकल जाते हैं। फ्रीज-ड्रायिंग द्वारा प्राप्त उत्पाद को “फ्रीज-ड्राइड पदार्थ” कहा जाता है, एवं इस प्रक्रिया को “फ्रीज-ड्रायिंग” कहा जाता है। फ्रीज-ड्रायर, रेफ्रिजरेशन सिस्टम, वैक्यूम सिस्टम, हीटिंग सिस्टम, एवं इलेक्ट्रिकल/मीटरिंग कंट्रोल सिस्टम से मिलकर बना होता है। मुख्य घटकों में ड्रायर, कंडेनसर, फ्रीजिंग यूनिट, वैक्यूम पंप, हीटिंग/कूलिंग उपकरण आदि शामिल हैं। इसका कार्य-तंत्र यह है कि पहले सूखने वाली वस्तुओं को तीन-चरणीय बिंदु के तापमान से नीचे ठंडा किया जाता है; फिर वैक्यूम वातावरण में उन वस्तुओं में मौजूद ठोस जल (बर्फ) को सीधे जलवाष्प में बदल दिया जाता है, जिससे वह जलवाष्प वस्तुओं से बाहर निकल जाती है, और वस्तुएँ सूख जाती हैं। पूर्व-संसाधन के बाद, सामग्री को तेज़ ठंडक वाले कमरे में भेजकर जमा दिया जाता है; इसके बाद इसे सुखाने वाले कमरे में भेजकर उसमें मौजूद पानी को हटा दिया जाता है। अंत में, इसे पश्च-संसाधन कार्यशाला में पै वैक्यूम सिस्टम, सबलिमेशन ड्रायिंग चैंबर में कम दबाव की स्थिति पैदा करता है; हीटिंग सिस्टम, सामग्री को सबलिमेशन हेतु आवश्यक ऊष्मा प्रदान करता है; जबकि कूलिंग सिस्टम, कोल्ड वेल एवं ड्रायिंग चैंबर में आवश्यक ठंडक प्रदान करता है। फ्रीज़ ड्रायर में ओसांक आमतौर पर 10℃ से -5℃ के बीच होता है। ओबर्ट कंपनी, ओसांक मापन हेतु उपकरणों की सीमा के रूप में -20℃ से 40℃ की सलाह देती है। इस उपकरण की सटीकता ±2℃ होती है; ऐसे में ओसांक का मान तुरंत एवं सटीक रूप से पता लिया जा सकता है। इससे यह भी पता चल सकता है कि ड्राइंग सिस्टम सही ढंग से काम कर रहा है या नहीं, एवं जिस गैस को सूखाना है, उसका ओसांक मान भी सही रूप से निर्धारित किया जा सकता है। 2. अवशोषणीय सुखाने वाली मशीनों का कार्य सिद्धांत: अवशोषणीय सुखाने की प्रक्रिया में, अवशोषक पदार्थों के द्वारा संपीडित वायु में मौजूद जलवाष्प को चयनात्मक रूप से अवशोषित करके ही वायु को सूखा दिया जाता है। नई पीढ़ी की अवशोषणीय सुखाने वाली मशीनें, वेरिएबल-प्रेशर अवशोषण एवं वेरिएबल-टेम्परेचर अवशोषण विधियों के फायदों को एक साथ उपयोग में लाती हैं; ऐसी मशीनें सामान्य तापमान एवं उच्च जलवाष्प दबाव की स्थितियों में भी कार्य कर सकती हैं। ； उच्च तापमान एवं कम भाप दबाव की स्थिति में, अवशोषक द्वारा अवशोषित पानी को पूरी तरह हटाया जा सकता है; ऐसा “पुनर्जनन” प्रक्रिया में, उच्च गुणवत्ता वाली हवा के उपयोग से होने वाले तापीय विसरण एवं कम दबाव की वजह से संभव होता है। अवशोषण: नम हवा, निचली पाइपलाइन के माध्यम से A वाल्व से A ड्रायर टैंक में प्रवेश करती है; यह हवा अवशोषक पदार्थ के माध्यम से नीचे से ऊपर की ओर बहती है। सूखी हवा, ऊपरी पाइपलाइन के माध्यम से बाहर निकल जाती है। पुनर्जनन, शीतलन: थोड़ी मात्रा में सूखी हवा, ऊपरी पाइपलाइन में स्थित “रीजेनरेशन वाल्व” के माध्यम से दबाव कम करके हीटर में भेजी जाती है; इस हवा को “रीजेनरेशन गैस” कहा जाता है। यह गर्म हवा B ड्रायिंग टैंक में जाती है। बी कंटेनर में मौजूद अवशोषक पदार्थों का पुनरुत्पादन किया जाता है, ताकि उनकी अवशोषण क्षमता पुनः स्थापित हो सके। पुनरुत्पादित गैस, नीचे स्थित बी वाल्व एवं साइलेंसर के माध्यम से वायुमंडल में छोड़ दी जाती है। समान दबाव: अधिशोषक के पुनर्जीवन की प्रक्रिया समाप्त होने के बाद, B वाल्व बंद हो जाता है, एवं B ड्राय कंटेनर में धीरे-धीरे दबाव बढ़ता जाता है, ताकि उसे ऑनलाइन कार्य हेतु तैयार किया जा सके। स्विचिंग: नीचे वाली पाइपलाइन में स्थित B वाल्व खुल जाता है, जबकि A वाल्व बंद हो जाता है। इसके बाद A वाल्व खुल जाता है, जिससे A एवं B दोनों ड्राय कंटेनरों में स्विचिंग हो जाती है। B कंटेनर में अब अवशोषण प्रक्रिया शुरू हो जाती है, जबकि A कंट कार्य का क्रम, कार्य समय एवं तापमान, कंट्रोलर द्वारा स्वचालित रूप से नियंत्रित किया जाता है; इससे सुखाने की प्रक्रिया पूरी होती है। अवशोषण-आधारित सुखाने के सिद्धांत के अनुसार, ओसांक का मान आम तौर पर -40℃ के आसपास होता है। ओबर्ट कंपनी, ओसांक मापन हेतु -80℃ से +20℃ तक की रेंज वाले उपकरणों का उपयोग करने की सलाह देती है; इन उपकरणों की सटीकता ±2℃ होती है। ऐसा करने से न केवल मापन के परिणाम विश्वसनीय रहते हैं, बल्कि ओसांक मापन हेतु उपयोग में आने वाले उपकरणों की गंदगी/तेल-प्रतिरोधक क्षमता भी बेहतर रहती है। 3. कम आर्द्रता-बिंदु वाले नमी-निवारक यंत्रों का कार्य सिद्धांत:
अ. शीतलन द्वारा नमी-निवारण: वायु को उसके संबंधित आर्द्रता-बिंदु तापमान से नीचे ठंडा किया जाता है; इससे वायु में मौजूद गैसीय जल तरल जल में परिवर्तित होकर वायु से अलग हो जाता है, और इस तरह नमी दूर हो जाती है। शीतलन हेतु उपयोग में आने वाले पदार्थों में फ्रोजन पानी, कम तापमान वाला लवणीय जल, रेफ्रिजरेंट आदि शामिल हैं। चूँकि नम हवा में मौजूद जलबिंदु, 0℃ से कम तापमान पर सतहों पर आसानी से जम जाते हैं, एवं उपचारित हवा एवं ऊष्मा-अदला-बदली हेतु उपयोग में आने वाली सतहों के बीच भी एक निश्चित तापमान-ांतर होता है; इस कारण उपचारित हवा का न्यूनतम आर्द्रता-बिंदु भी 0℃ ही होता है। यदि औद्योगिक उद्देश्यों हेतु आवश्यक नमी-हटाने की प्रक्रिया को पूरा करना है, तो कम तापमान वाले लवणीय घोलों का उपयोग करना एवं हवा के प्रवाह को बढ़ाना आवश्यक हो जाता है। इससे फ्रीजर, पंखे एवं जल-पंपों की ऊर्जा-खपत बढ़ जाती है, एवं उपकरणों का आकार भी बड़ा होना पड़ता है। ख. संपीडन-वर्षीकरण विधि: हवा को एक निश्चित दबाव तक संपीडित किया जाता है; इससे हवा में मौजूद जलवाष्प संतृप्त अवस्था में आ जाती है। इसके बाद हवा को ठंडा करके उसमें मौजूद जलवाष्प को हटा दिया जाता है। इस विधि से प्राप्त होने वाला आर्द्रता-बिंदु कम होता है; लेकिन यह केवल उन उपकरणों के लिए ही उपयुक्त है, जिन्हें थोड़ी मात्रा में सूखी हवा की आवश्यकता होती है। इस विधि का संचालन लागत भी काफी अधिक होती है ग. रासायनिक विशुष्कीकरण विधि: घोल-आधारित विशुष्कीकरण – उच्च सांद्रता वाले, जल को अवशोषित करने वाले घोल का उपयोग हवा में मौजूद जल को हटाने हेतु किया जाता है। इस विधि से निरंतर आर्द्रता हटाई जा सकती है, लेकिन घोल क्षारक होता है; यह हवा के साथ आसानी से बह जाता है। पुनर्उत्पादन के दौरान घोल में क्रिस्टल बनने की संभावना रहती है, एवं इसकी सांद्रता को नियंत्रित करना कठिन होता है। इसकी देखभाल भी कठिन है। घ. रोटरी-अवशोषण विधि से नमी हटाना: इस विधि में, सेल-आकार के रोटरों में मौजूद नमी-अवशोषक पदार्थों (जैसे सिलिका जेल या आणविक छलनी) का उपयोग हवा में मौजूद नमी को अवशोषित क इस विधि से लगातार नमी हटाई जा सकती है, जिससे स्थिर रूप से शुष्क हवा प्राप्त होती है। विशेष रूप से कम आर्द्रता वाली स्थितियों में, इस विधि की तुलना में कोई अन्य विधि बेहतर नहीं है। इसके अलावा, आर्द्रता को आसानी से नियंत्रित किया जा सकता है, एवं वास्तविक आवश्यकताओं के अनुसार विभिन्न प्रकार के मॉडल भी बनाए जा सकते हैं। रोटरी डिह्यूमिडिफायरों का नमी हटाने का प्रभाव काफी अच्छा होता है; लुडपॉइंट मान लगभग -80°C तक हो सकता है। कम आर्द्रता वाली स्थितियों में, ओबर्ट कंपनी -100°C से 20°C तक की रेंज वाले लुडपॉइंट मीटरों का उपयोग करने की सलाह देती है; इन मीटरों की सटीकता ±2°C होती है। लुडपॉइंट -80°C पर (जब दबाव एक मानक वायुमंडलीय दबाव हो एवं तापमान 20°C हो), सापेक्ष आर्द्रता 0.002% होती है, जबकि जल की मात्रा 0.55 PPM होती है। इससे पता चलता है कि नमी हटाने वाली मशीनों में लुडपॉइंट, सापेक्ष आर्द्रता एवं PPM के बीच का संबंध कितना महत्वपूर्ण है। इसलिए हमारे सेंसरों में व्यापक रेंज, उच्च सटीकता एवं उच्च स्थिरता जैसे गुण होना आवश्यक हैं; अन्यथा वास्तविक लुडपॉइंट मान को सटीक रूप से मापना संभव नहीं होगा। ओबर्ट कंपनी, ब्रिटिश कंपनी MICHELL के लुडपॉइंट ट्रांसमीटरों का वितरण करती है; ऐसे ट्रांसमीटरों को चीनी प्रशासनिक मापन प्रमाणपत्र भी प्राप्त हैं। वर्तमान में, अधिकांश मापन केंद्रों में भी MICHELL कंपनी के ही उत्पादों का उपयोग किया जाता है; इन उत्पादों की सटीकता एवं स्थिरता बहुत अच्छी होती है! ये ही कम लुडपॉइंट वाली नमी हटाने वाली मशीनों के लिए सबसे उपयुक्त उत्पाद हैं।
4. हाइग्रोस्कोपिक ड्रायरों का कार्य सिद्धांत: हवा फिल्टर से गुजरती है, फिर हीटर द्वारा गर्म की जाती है (हीटर के रूप में विद्युत हीटर, ईंधन आधारित हीटर आदि का उपयोग किया जा सकता है; विभिन्न पदार्थों के लिए अलग-अलग तापमान आवश्यक होता है)। इस प्रकार उत्पन्न हुई गर्म हवा, ड्रायिंग चैंबर के ऊपरी हिस्से से आती है, एवं हीट एयर डिस्ट्रीब्यूटर द्वारा समान रूप से वितरित होकर ड्रायिंग चैंबर में प्रवेश करती है। तरल पदार्थ को टैंक से फिल्टर के माध्यम से पंप के द्वारा ड्रायर के ऊपर स्थित सेंट्रीफ्यूज नेबुलाइजर या उच्च दबाव वाले नोजल तक पहुँचाया जाता है; इससे बारीक कणों का धुआँ उत्पन्न होता है। यह धुआँ घूर्णनशील गर्म हवा के संपर्क में आने पर जल तेजी से वाष्पीभूत हो जाता है, और बहुत ही कम समय में ही कच्चा पदार्थ सूखकर तैयार उत्पाद बन जाता है। तैयार उत्पाद, सूखने वाले टॉवर के नीचे एवं साइक्लोन सेपरेटर से बाहर निकलता है; जबकि अपशिष्ट गैसें पंखे की मदद से बाहर निकाली जाती ह 5. प्लास्टिक/पॉलीमर ड्रायर का कार्य सिद्धांत: सुखाने की प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में ऊष्मा आवश्यक होती है। ऊर्जा की बचत हेतु, अधिक नमी वाली सामग्रियों, ठोस पदार्थों वाले घोलों/सस्पेंशनों को पहले यांत्रिक रूप से नमी-रहित किया जाता है, या उन्हें गर्म करके वाष्पीकृत किया जाता है; इसके बाद ही उन्हें ड्रायर में सुखाया जाता है, ताकि ठोस पदार्थ प्राप्त हो सके। सुखाने की प्रक्रिया में, ऊष्मा एवं द्रव्यमान (नमी) दोनों का हस्तांतरण एक साथ होना आवश्यक है। इससे सामग्री की सतह पर नमी का वाष्पदाब/सांद्रता, बाहरी वातावरण में नमी के वाष्पदाब से अधिक रहता है; साथ ही, ऊष्मा स्रोत का तापमान भी सामग्री के तापमान से अधिक रहता है। उच्च तापमान वाले स्रोत से ऊष्मा, विभिन्न तरीकों से गीली सामग्री तक पहुँचती है; इस कारण सामग्री की सतह पर मौजूद नमी वाष्पीभूत होकर बाहरी वातावरण में चली जाती है। इस प्रकार, सामग्री की सतह एवं आंतरिक भाग में नमी की मात्रा में अंतर उत्पन्न हो जाता है। आंतरिक नमी सतह की ओर फैलकर वाष्पीभूत हो जाती है, जिससे सामग्री में नमी की मात्रा लगातार कम होती जाती है, एवं धीरे-धीरे सामग्री पूरी तरह सूख जाती है। किसी सामग्री के सूखने की दर, उसकी सतह पर वाष्पीकरण की दर एवं आंतरिक भाग में नमी के प्रसार की दर पर निर्भर होती है। आम तौर पर, सुखाने की प्रक्रिया की शुरुआत में सुखने की दर, सतह पर होने वाले वाष्पीकरण की दर द्वारा नियंत्रित हो ； इसके बाद, जब तक बाहरी वातावरण में कोई परिवर्तन न हो, तब तक सामग्री की सूखने की दर एवं सतह का तापमान स्थिर रहता है। इस चरण को “स्थिर-गति वाला सूखने का चरण” कहा जाता है। ； जब सामग्री में नमी की मात्रा कुछ हद तक कम हो जाती है, तो आंतरिक भागों में मौजूद नमी का सतह तक पहुँचने की दर कम हो जाती है; और यह दर सतह पर होने वाले वाष्पीकरण की दर से कम हो जाती है। ऐसी स्थिति में, सुखने की दर मुख्य रूप से आंतरिक विसरण दर द्वारा ही निर्धारित होती है, एवं नमी की मात्रा कम होने के साथ-साथ यह दर भी लगातार कम होती जाती है। इस चरण को “धीमी गति से सुखने का चरण” कहा जाता है। प्लास्टिक के उत्पादों को सूखना क्यों आवश्यक है? क्योंकि अधिकांश प्लास्टिक निर्माण करने वाली कंपनियों में, प्लास्टिक उत्पादों के खराब आकार बनने का मुख्य कारण है नमी हटाने/सुखाने की प्रक्रिया में कमी। यूनाइटेड स्टेट्स प्लास्टिक एसोसिएशन ने सुझाव दिया है कि ढालने से पहले प्लास्टिक की नमी स्तर 0.02% से कम होना आवश्यक है; अन्यथा उत्पादों की गुणवत्ता को बनाए रखना मुश्किल हो जाता है। उदाहरण के लिए, पारदर्शिता में कमी, फीड ट्यूबों में चिपकन, अनावश्यक किनारे, बुलबुले, दरारें, आकार में अस्थिरता, आंतरिक तनाव, एवं उत्पाद की मजबूती में कमी जैसी कमियाँ हो सकती हैं। विशेष रूप से, उच्च जल-अवशोषण क्षमता वाले प्लास्टिकों जैसे: PET, PBT, PA, PC, PS, ABS, POM, PP, PE, PVC, EVA आदि के लिए तो अत्यंत कम आर्द्रता-बिंदु (ड्यू पॉइंट – 40℃) वाले सूखने वाले उपकरण ही आवश्यक होते हैं। उपरोक्त समस्याओं को हल करने हेतु, ओबर्ट कंपनी ने ऐसी रोगिनांक मापन उपकरणों की श्रृंखला विकसित की है, जिनमें विभिन्न मापन सीमाएँ उपलब्ध हैं – -100℃ से 20℃, -80℃ से 20℃, -60℃ से 20℃, -50℃ से 20℃। इसका उद्देश्य ग्राहकों की आवश्यकताओं के अनुरूप सबसे उपयुक्त रोगिनांक मापन उपकरण उपलब्ध कराना है। मापन की सटीकता एवं प्रदर्शन की स्थिरता सुनिश्चित करते हुए, अत्यधिक मूल्य-प्रदर्शन अनुपात भी प्रदान किया जाता है। दूसरा: नमी हटाने की क्षमता की तुलना: ऊपर दी गई तुलना से पता चलता है कि विभिन्न नमी हटाने की विधियों की नमी हटाने की क्षमता अलग-अलग होती है। दूसरे शब्दों में, रेनफॉल पॉइंट का मान पूरी तरह से नमी हटाने की विधि पर निर्भर होता है। चाहे नमी हटाने हेतु सुखाने वाली मशीनों का उपयोग किया जाए, या नमी निकालने वाली मशीनों का उपयोग किया जाए, प्लास्टिक की कच्ची सामग्री में मौजूद नमी के स्तर को सटीक रूप से मापना बहुत ही महत्वपूर्ण है। ब्रिटिश कंपनी मिचेल (MICHELL), दुनिया की सबसे बड़ी आर्द्रता/ओसांक मापने वाले उपकरणों की निर्माता कंपनी है। यूरोप में आर्द्रता मापने संबंधी उत्पादों के क्षेत्र में इस कंपनी का बाजार हिस्सा आधे से अधिक है। इस कंपनी के पास 35 वर्षों से अधिक का व्यावसायिक अनुभव है। यूरोपीय संघ/संयुक्त राज्य अमेरिका जैसे विकसित देशों की मानक प्रयोगशालाओं में लगभग सभी जगह मानक उपकरणों के रूप में मिशेल के उत्पादों का ही उपयोग किया जाता है। ओबर्ट कंपनी, नमी-हटाने/सुखाने संबंधी उद्योगों के लिए, मिशेल के रोस्टेप सेंसरों का उपयोग करके ऐसे उपकरणों का विकास करती है; इससे नमी-हटाने/सुखाने वाले उपकरणों के रोस्टेप की निरंतर निगरानी संभव हो जाती है। इससे उपयोगकर्ताओं को उत्पादों की गुणवत्ता नियंत्रित करने में काफी सुविधा होती है। डीह्यूमिडिफायर/ड्रायर मशीनों के लिए विशेष रूप से विकसित EA2-TX-100-HZ श्रृंखला के ल्यूडपॉइंट मापक उपकरणों में व्यापक मापन सीमा, उच्च सटीकता, अच्छी स्थिरता, एवं आसान उपयोग जैसी विशेषताएँ हैं। इसलिए ये ड्रायर/डीह्यूमिडिफायर मशीनों में ल्यूडपॉइंट मापन हेतु सबसे उपयुक्त उत्पाद हैं।