Esistono molti tipi di apparecchiature per l'essiccazione sotto vuoto, che hanno una vasta gamma di applicazioni e si stanno sviluppando rapidamente. Questo articolo approfondisce solo le tendenze di sviluppo nazionali e internazionali di diversi tipi di apparecchiature di essiccazione sotto vuoto, con l'obiettivo di scambiare informazioni, identificare i problemi che devono essere risolti nello sviluppo di apparecchiature di essiccazione sotto vuoto e migliorare il livello delle apparecchiature di essiccazione sotto vuoto nel nostro paese.
Parole chiave: Asciugatura sotto vuoto Apparecchiature per l'essiccazione; Liofilizzazione
L'essiccazione sotto vuoto presenta numerosi vantaggi: quando si asciuga a bassa pressione, il contenuto di ossigeno è basso, il che può prevenire l'ossidazione e il deterioramento del materiale da essiccare e può asciugare merci pericolose infiammabili ed esplosive. Può vaporizzare l'umidità nel materiale a basse temperature, facilitando l'asciugatura di materiali sensibili al calore. Può recuperare i componenti preziosi e utili nei materiali essiccati. Può impedire l'emissione di sostanze tossiche e nocive nei materiali essiccati e può diventare un tipo di essiccazione "verde" rispettosa dell'ambiente. Pertanto, l'applicazione delle apparecchiature di essiccazione sotto vuoto sta diventando sempre più diffusa.
Lo svantaggio principale dell'essiccazione sotto vuoto è che richiede un sistema a vuoto in grado di estrarre vapore, il che comporta investimenti elevati in attrezzature e costi operativi. L'efficienza produttiva dell'attrezzatura è bassa e la produzione è ridotta. Per superare queste carenze, molti operatori scientifici e tecnologici hanno compiuto molti sforzi. Allo stesso tempo, a causa dei numerosi vantaggi dell'essiccazione sotto vuoto, alcuni prodotti devono utilizzare apparecchiature di essiccazione sotto vuoto. Pertanto, lo sviluppo di apparecchiature per l'essiccazione sotto vuoto avrà un futuro molto promettente.
1. Lo sviluppo di apparecchiature per l'essiccazione sotto vuoto continua in patria e all'estero è sbilanciato
Per aumentare la produttività delle apparecchiature e garantire la qualità del prodotto, più di dieci anni fa sono stati sviluppati all'estero vari dispositivi di essiccazione sotto vuoto continua. Tuttavia, in Cina, a causa dei limiti dei livelli tecnologici e dei concetti cognitivi delle persone, il suo sviluppo è stato relativamente lento.
1) Attrezzatura per l'asciugatura continua sotto vuoto a nastro
L'apparecchiatura per l'essiccazione sotto vuoto continua a nastro di tipo WL-VAQ prodotta da Nisaka Manufacturing Co., Ltd. del Giappone è adatta per l'essiccazione di materiali liquidi, fanghi, paste, materiali ad alta concentrazione e ad alta viscosità. Il dispositivo di asciugatura continua con nastro sottovuoto BV-100.5 prodotto da Okawara Co., Ltd. del Giappone adotta il riscaldamento a vapore e a conduzione. La temperatura di ciascuna sezione è regolabile, così come sono regolabili anche la tensione e la velocità del nastro trasportatore. L'azienda svizzera Buch-Gade ha sviluppato una serie di apparecchiature di asciugatura continua sotto vuoto a nastro con dispositivi di pulizia automatica.
Dal 1995, siamo impegnati nella progettazione, produzione, installazione e assistenza di apparecchiature per l'essiccazione sotto vuoto continua a nastro e la nostra tecnologia è relativamente matura.
Le apparecchiature di asciugatura continua sotto vuoto a nastro domestico non sono comuni. Nel 2004, l'Accademia di scienze agricole del Guangdong ha sviluppato con successo un dispositivo sperimentale su piccola scala per l'essiccazione della polvere di banana, con ottimi risultati.
2) Apparecchiature per l'essiccazione continua sotto vuoto dei cereali
La quantità di grano da essiccare è molto grande, quindi è necessario utilizzare apparecchiature di essiccazione continua. In passato, molti paesi in tutto il mondo hanno sviluppato un gran numero di apparecchiature per l'essiccazione del grano. L'essiccazione sotto vuoto dei cereali veniva utilizzata principalmente per l'essiccazione dei semi perché il costo dell'essiccazione sotto vuoto era troppo elevato. In realtà, questo è un malinteso. Secondo l'ingegnere senior He Xiang dello Zhengzhou Grain Research and Design Institute, l'attrezzatura continua per l'essiccazione sotto vuoto del mais sviluppata ha una capacità produttiva di 60 tonnellate al giorno. L'investimento fisso è leggermente superiore a quello dell'essiccazione ad aria calda e il costo operativo è lo stesso dell'essiccazione ad aria calda. Se si tiene conto della qualità del prodotto essiccato, come il tasso di rottura e il tasso di rigonfiamento durante il processo di essiccazione, il costo totale dell'essiccazione sotto vuoto a basse temperature non è superiore a quello dell'essiccazione con aria calda.
3) Attrezzatura per liofilizzazione sotto vuoto continua
Le materie prime alimentari sono abbondanti e la produzione di prodotti che necessitano di essere liofilizzati è molto ampia. Pertanto, le apparecchiature continue per la liofilizzazione degli alimenti sono emerse relativamente presto. Nel 1985, la società danese ATLAS ha prodotto l'impianto di liofilizzazione continua CONRAD - 800 per la produzione di caffè liofilizzato, con una capacità produttiva giornaliera di 13 tonnellate. La Figura 2 è un diagramma schematico di questa apparecchiatura. La Figura 3 mostra un liofilizzatore continuo prodotto in Germania.
La prima attrezzatura domestica per la liofilizzazione sotto vuoto continua è stata sviluppata con successo dall'Istituto di ricerca sulla tecnologia di refrigerazione di Shenyang nel 2000. La camera a vuoto adotta una struttura rettangolare. Le piastre di isolamento sono posizionate tra i contenitori di alimentazione e scarico e il contenitore di asciugatura. Sia i contenitori di alimentazione che quelli di scarico sono dotati di sistemi di pesatura automatici, in grado di determinare il tasso di essiccazione, la produzione di acqua e il grado di essiccazione finale degli alimenti liofilizzati. Due trappole per l'acqua esterne funzionano alternativamente per ottenere la cattura continua dell'acqua e lo scioglimento del ghiaccio.
Esiste un divario significativo nel volume delle vendite di apparecchiature di liofilizzazione continua in patria e all'estero. Dal 1985 al 1990, la società danese ATLAS ha venduto 18 macchine per la liofilizzazione continua in soli cinque anni. Tra questi, uno è stato acquistato da Taiwan, Cina. Tuttavia, finora nessuna attrezzatura del genere è stata introdotta in nessuna provincia o città della Cina continentale. Solo una macchina di produzione nazionale deve ancora essere venduta.
2 Le varietà di apparecchiature per l'essiccazione sotto vuoto sia in patria che all'estero sono in aumento
Per scopi diversi sono stati sviluppati vari nuovi tipi di apparecchiature per l'essiccazione sotto vuoto.
1) L'attrezzatura per l'essiccazione sotto vuoto a microonde consente di risparmiare energia e aumenta la velocità di asciugatura.
2) La combinazione di spray e liofilizzazione nelle apparecchiature di liofilizzazione a spruzzo è determinata dalla natura del materiale e dalla resa del prodotto. Il materiale deve essere un impasto liquido. Dopo essere stato spruzzato e congelato, forma particelle su scala micro-nano, che aumentano la velocità di essiccazione e migliorano la resa del prodotto.
3) L'apparecchiatura per l'essiccazione in fase vapore sotto vuoto è un dispositivo progettato specificamente per l'essiccazione di trasformatori a bagno d'olio di grandi dimensioni e altre apparecchiature elettriche simili. La Svizzera ha sviluppato questo prodotto negli anni '70. La Cina ha introdotto questo tipo di attrezzatura negli anni ’80. Dopo gli anni '90, l'introduzione e la digestione sono state sostanzialmente completate e ora può essere prodotto in set completi.
4) Attrezzature per liofilizzazione da laboratorio su piccola scala: per soddisfare le esigenze di scuole e istituti di ricerca, sono stati sviluppati successivamente diversi tipi di apparecchiature per liofilizzazione da laboratorio su piccola scala con diverse funzioni in patria e all'estero. Le figure da 4 a 7 mostrano diversi liofilizzatori da laboratorio su piccola scala prodotti dall'azienda tedesca Martinchrist. Sono di piccole dimensioni, leggeri e hanno molteplici funzioni. Può sostanzialmente soddisfare gli esperimenti di liofilizzazione di vari materiali. Diversi produttori nazionali, come la Quarta Fabbrica di Macchinari per l'Industria Leggera di Haimen, hanno iniziato ad assimilare, assorbire e introdurre progetti e hanno sviluppato nuovi prodotti, ma le loro prestazioni non sono ancora sufficientemente stabili.
Sistema a camera singola
In condizioni asettiche, sia il pre-congelamento che l'essiccazione vengono effettuati nella camera di condensazione.
Sistema a doppia camera
Il precongelamento viene effettuato in un frigorifero a bassa temperatura o in un congelatore rotante, mentre l'essiccazione viene effettuata in una camera di essiccazione sopra la camera di condensazione.
5) Liofilizzatore con separazione per liofilizzazione per uso farmaceutico
I liofilizzatori per alimenti gestiscono tutti i processi di congelamento ed essiccazione separatamente per raggiungere gli obiettivi di risparmio energetico, risparmio di tempo e aumento della produzione. Nella medicina tradizionale, i liofilizzatori completano sia il congelamento che l'essiccazione in un colpo solo all'interno della macchina. Alcune aziende in Europa occidentale e negli Stati Uniti, per raggiungere lo stesso scopo della liofilizzazione degli alimenti, precongelano i medicinali e poi li inviano agli essiccatori per l'essiccazione. La Figura 8 mostra una foto dell'apparecchiatura di precongelamento continuo del farmaco.
3 Le funzioni delle apparecchiature di essiccazione sotto vuoto sono in aumento
Con il progresso della tecnologia elettronica e informatica, i sistemi di controllo e le funzioni di visualizzazione delle apparecchiature di essiccazione sotto vuoto sono generalmente aumentati. L'attrezzatura per l'essiccazione sotto vuoto del mais sviluppata dal Zhengzhou Grain Science Research Institute ha le funzioni di controllo automatico e visualizzazione sullo schermo di simulazione. I liofilizzatori sottovuoto prodotti da produttori come Shanghai Dongfuong e Beijing Suyuan hanno molteplici funzioni tra cui la determinazione del punto finale della liofilizzazione, la progettazione di curve di liofilizzazione, il controllo dello stato operativo, la memorizzazione di più curve di liofilizzazione e la stampa delle informazioni sulla produzione.
Le apparecchiature per l'essiccazione sotto vuoto provenienti dall'estero hanno più funzioni. La maggior parte di essi sono dotati di bracci meccanici e possono prelevare campioni per i test durante il processo di essiccazione. Alcune apparecchiature rotanti per l'essiccazione sotto vuoto hanno le funzioni di frantumazione e granulazione. Per la granulazione è possibile utilizzare anche apparecchiature di liofilizzazione farmaceutica.
4 Diversi punti di vista sullo sviluppo delle apparecchiature di essiccazione sotto vuoto
L'innovazione è la via d'uscita fondamentale per lo sviluppo di apparecchiature di essiccazione sotto vuoto
Allo stato attuale, lo sviluppo delle apparecchiature per l'essiccazione sotto vuoto è relativamente lento. Una ragione importante è l'imitazione reciproca, il restare allo stesso livello tecnico e la mancanza di innovazione. La capacità di imitazione è forte, la velocità è elevata, il concetto di innovazione è scarso e l’investimento è basso. Hanno concentrato i loro sforzi competitivi sulla conquista del mercato, sulla costruzione di connessioni e sull’impegno in guerre sui prezzi. Un approccio migliore è impegnarsi in termini di qualità e servizio post-vendita. Tuttavia, nessuno di questi è un buon modo per sviluppare apparecchiature di essiccazione sotto vuoto. È necessario investire risorse umane, materiali e finanziarie per innovare.
Il risparmio energetico è la chiave per lo sviluppo di apparecchiature di essiccazione sotto vuoto
La carenza di energia ha attirato l’attenzione di tutto il mondo. La visione tradizionale sostiene che le apparecchiature di essiccazione sotto vuoto comportano un elevato consumo di energia perché richiedono una pompa a vuoto. Tuttavia, non ho mai assistito ad un vero confronto del consumo energetico per lo stesso materiale quando viene essiccato allo stesso contenuto di umidità. Infatti, l’essiccazione sotto vuoto è un processo di essiccazione a bassa temperatura effettuato in uno spazio chiuso, con conseguente spreco energetico relativamente inferiore. Nonostante ciò, il risparmio energetico delle apparecchiature di essiccazione sotto vuoto rimane la chiave del loro sviluppo. Rispetto ad altri tipi di apparecchiature di essiccazione, l'attenzione al risparmio energetico delle apparecchiature di essiccazione sotto vuoto dovrebbe essere focalizzata
Dovrebbe essere posto sulla progettazione, scelta e utilizzo razionali dei sistemi di vuoto.
Non esistono molti sistemi di aspirazione in grado di estrarre vapore. Attualmente esistono principalmente due categorie. Una sono le pompe che possono estrarre direttamente il vapore, comprese le pompe a getto d'acqua, le pompe a getto di vapore, le pompe ad anello d'acqua e le pompe a radici umide. Un altro tipo è catturare l'acqua mediante condensazione. Entrambi questi metodi consumano energia relativamente elevata. L'obiettivo del risparmio energetico per il primo tipo dovrebbe essere quello di migliorare l'efficienza di pompaggio della pompa. L’ultimo tipo di direzione di risparmio energetico consiste nel progettare la struttura e l’efficienza termica degli scambiatori di calore a cambiamento di fase gas-solido.
3) L'attrezzatura continua per l'essiccazione sotto vuoto è un metodo importante per aumentare la produzione del prodotto e risparmiare energia
Rispetto alle apparecchiature di essiccazione sotto vuoto periodiche, le apparecchiature di essiccazione sotto vuoto continue richiedono meno tempo ausiliario, risparmiano tempo e aumentano la produzione. Allo stesso tempo, non deve essere come l'apparecchiatura di essiccazione periodica sotto vuoto, in cui la temperatura dell'apparecchiatura cambia una volta dopo ogni ciclo di produzione, con conseguente spreco di energia nel ripetuto riscaldamento dei componenti dell'apparecchiatura. Pertanto, l'energia è stata risparmiata.
4) La combinazione di apparecchiature di essiccazione sotto vuoto con altri metodi di essiccazione è un approccio produttivo che dovrebbe essere sostenuto
La combinazione dell'essiccazione sotto vuoto e di altri metodi di essiccazione può migliorare l'efficienza produttiva e ridurre i costi del prodotto. Ad esempio, per prodotti come verdure, prodotti acquatici e frutta, l'essiccazione sotto vuoto può garantire la qualità del prodotto. Se, prima dell'essiccazione sotto vuoto, vengono lavati e sbollentati, quindi sottoposti a disidratazione centrifuga, seguita da asciugatura ad aria fredda per rimuovere l'acqua superficiale e quindi inviati in apparecchiature di essiccazione sotto vuoto, si può migliorare significativamente l'efficienza produttiva e ridurre allo stesso tempo i costi di produzione. Anche la combinazione di spray e liofilizzazione è uno dei metodi combinati. Questo tipo di simile
Esistono molti metodi di combinazione che possono essere trovati attraverso gli esperimenti, ma ovviamente richiedono anche una certa quantità di tempo, energia e risorse finanziarie.
5 Considerazioni conclusive
Gli impianti di essiccazione sotto vuoto vengono costantemente innovati. Esistono ancora alcuni problemi. Se l’industria, il mondo accademico e la ricerca riuscissero a cooperare strettamente, i risultati sarebbero ancora più notevoli.
I materiali che ho consultato sono limitati e le mie intuizioni potrebbero non essere accurate. Le correzioni sono benvenute.
