연재


새로운 건조 장치_(주)에이티이엔지 ④

관리자
2020-02-03

제2장 건조장치의 선정과 기본 설계


5) 파일럿 테스트(Pilot test : 선행 테스트) 

선행 테스트를 통해 건조 특성 확인, 제품 품질 확인, 장치 내에서의 재료의 거동 파악, 또 확장에 필요한 데이터 채취가 가능해진다. 게다가 선행 테스트는 실제 운전상의 문제점 확인, 또 그 대책의 검토, 사양 결정 등에도 활용된다. 예를 들면 아래와 같은 점을 체크한다.


(1) 부착성

재료가 가진 부착성의 강약이 장치의 선정이나 혹은 운전조작의 면에서 매우 크게 영향을 끼친다. 재료의 부착성장은 각 기기의 안전운전을 저해하는 것 이외에, 그 부분이 열변성을 일으키거나, 변질되는 경우가 있다. 게다가 이들이 불규칙하게 떨어져 나와 제품에 혼입되어, 품질의 등급을 낮추거나 분진폭발의 착화원(着火源)이나 화재의 원인으로 이어지는 경우도 있다. 

부착에 대한 대책에 대해서는 경우마다 상황이 다르므로, 그때마다 상황에 맞추어 대응할 수밖에 없다. 장치도입에 있어서는 최소한으로 다음 항목의 사전체크 및 대책이 필요하다. 

① 실제 기기를 축소한 장치로 가능한 범위에서 장시간 운전을 행하고, 부착성장의 상황을 확인하여, 실제 장치로서의 사용 가능 여부를 충분히 확인한다.

② 가능한 범위에서 사전에 대책을 장치에 적용해 둔다. 예를 들면, 해머링(Hammering) 장치, 바이브레이터(Vibrator), 에어(Air)의 정기적인 작동으로 분진을 떨어지도록하거나 , 테플론(Teflon)판의 라이닝(Lining) 등을 적용한다.

③ 재료의 부착 성장이 염려되는 곳이나 기기는, 최대한 단순한 기구를 채용해서 분해·청소 등 유지보수가 용이한 구조로 한다. 


(2) 분산성, 응집성, 기류성

특히, 가루가 가진 귀찮은 성질로서, 분산성, 응집성, 기류성 등을 들 수 있다. 이들의 성질은 씰(Seal)부에서 가루가 불어나오거나, 저장 탱크 내에 서 브릿지(Bridge:가교)를 일으켜서, 정량 공급성에 변동을 초래하는 요인이 된다. 대상의 물성에 맞추어서 기기의 사양을 정해야 한다.


(3) 수축성, 팽화성(膨化性)

일반적으로 피건조물은, 습윤 시에 비해 건조가 진행됨에 따라 외형의 밀도는 작아지고, 전체의 체적도 작아진다. 수축이 심한 재료에서는 특히 일괄(Batch)식 건조에서는 건조의 진행과 동시에 홀드 업(Hold up)이 줄어서 장치의 능력을 충분히 활용할 수 없는 경우도 있으므로 주의를 요한다. 또, 반대로 폴리에틸렌 시트(Sheet)와 같은 재료는 젖은 상태에서는 서로 꼭 달라 붙어있지만, 건조가 진행되면 서로 풀어져서 볼륨이 부풀어 오르므로 장치 내에서 막히지 않도록 배려가 필요한 경우도 있다. 

식품건조 중에서 스낵식품 등은 건조, 쪄서 볶는 과정 중에서 동시에 팽화처리를 하는 경우도 있다. 이 들에 대해서는 장치로의 정량 공급 및 수분 관리와 건조 조건을 엄격하게 컨트롤하지 않으면 필요한 밀도의 제품을 얻을 수 없게 되거나, 반대로 팽화(膨化)가 과도하게 되어 일정 규격으로 포장할 수 없는 문제도 발생한다. 제품의 물리적 상태 변화에 관해 서는 경험적 요소도 많으므로, 각종 조건 하에서의 팽화경향을 충분히 체크해두는 것이 매우 중요하다. 


6) 용량 설계

건조시험의 결과에 근거해서, 실제장치의 용량설계를 한다. 그 상세한 것에 관해서는 다음 절에 기술하겠지만, 이 단계에서는 주변기기의 확정 및 조합, 설치 상의 구체적 배치, 주요기기의 유틸리티도 명확하게 된다. 당연히 설비비용도 구체화되어 이들의 당초 계획을 충족하는 것이라면 최종사양의 설정으로 진행한다.


7) 사양 결정

(1) 제품 품질에 관한 사항

건조장치의 선정, 건조 조건의 결정에 있어서는 에너지 절약, 인건비 절약 등도 중요하지만, 보다 중요 시해야 하는 것이 건조제품의 좋고 나쁨이다. 필요한 품질조건을 구체적으로 추려내어, 이들에 대한 구체적인 평가기준을 정해 두고, 이 기준을 근거로 판정해가는 것이 중요하다. 

① 수분측정 기준과 제품의 함수율 및 그 변동 폭에 대한 허용 범위

② 제품의 입자직경 분포, 평균입자 직경, 분말율(粉化率:가루화 되는 정도) 또는 조대입(粗大粒子:거칠고 큰 입자)의 혼입율 등의 정도

③ 제품에 기대하는 물리적, 화학적 특성이나 그 품질 특유의 기능성

④ 관능적평가가 필요한 것에서는 그 평가방법

⑤ 외관형상, 색채, 광택 등

⑥ 불순물혼입의 허용범위, 게다가 식품 등은 제품 중의 세균수(菌數)도 중요한 경우가 있다. 


(2) 장치의 조작 

연속식 건조기에서도 운전을 정지하는 경우에는 종료 시와 재개 시에 있어 건조기가 비정상적으로 운전한다. 건조기에만 한정하지 않고 어떤 연속장치에 있어서도 정상의 운전 시에는 그 변동만 체크하고, 보정하면 운전은 안정되어 품질도 안정된 것을 얻기 쉽다. 그러나 운전 개시와 운전 종료의 조작에 있어서는 완전한 자동화가 어려워서, 일반적으로 경험과 감에 의존한 수동조작이 일반적이다. 

이 경우, 사람도 필요하고 또 제품의 수분이 상하로 변동해 품질에 악영향을 미치는 경우도 있다. 게다가 주야 연속운전과 비교해 가열장치가 축열, 방열의 반복운전을 하기 때문에 열손실도 많고, 수명도 짧아지기 쉽다. 주야 연속운전인 경우에는 상기와 같은 문제는 적지만, 반면 장치를 정지하고 있는 시간이 없기 때문에, 구성되는 기기는 충분히 장시간 운전에 견딜 수 있게 설계되어 있어야 한다. 

장치 내에 한군데라도 단기간의 주기적인 보수 관리를 하지 않아 안정 운전을 할 수 없는 기기가 있으면, 그것이 장애가 되어 장치 전체를 멈출 수밖에 없는 경우도 많고, 생산성에 큰 영향을 주게 된다. 따라서 장시간 연속운전을 전제로 한 장치의 구성기기는 특히 그 내구성에 있어 충분한 백데이터(Back data)에 기초를 둔 선정과 설계가 요망된다.


중략...


월간 히트펌프공조 2020년 2월호 게재