Istnieje wiele rodzajów urządzeń do suszenia próżniowego, które mają szeroki zakres zastosowań i szybko się rozwijają. W artykule omówiono jedynie krajowe i międzynarodowe trendy rozwojowe kilku typów urządzeń do suszenia próżniowego, mając na celu wymianę informacji, identyfikację problemów wymagających rozwiązania w rozwoju urządzeń do suszenia próżniowego oraz poprawę poziomu urządzeń do suszenia próżniowego w naszym kraju.
Słowa kluczowe: Suszenie próżniowe Urządzenia suszące; Liofilizacja
Suszenie próżniowe ma wiele zalet: podczas suszenia pod niskim ciśnieniem zawartość tlenu jest niska, co może zapobiegać utlenianiu i pogarszaniu się suszonego materiału, a także może suszyć łatwopalne i wybuchowe towary niebezpieczne. Może odparować wilgoć zawartą w materiale w niskich temperaturach, ułatwiając suszenie materiałów wrażliwych na ciepło. Potrafi odzyskać cenne i użyteczne składniki z suszonych materiałów. Może zapobiegać emisji toksycznych i szkodliwych substancji w suszonych materiałach i może stać się przyjaznym dla środowiska rodzajem „zielonego” suszenia. Dlatego coraz powszechniejsze staje się stosowanie urządzeń do suszenia próżniowego.
Główną wadą suszenia próżniowego jest to, że wymaga ono systemu próżniowego zdolnego do ekstrakcji pary, co prowadzi do wysokich kosztów inwestycyjnych i operacyjnych sprzętu. Wydajność produkcji sprzętu jest niska, a wydajność niewielka. Aby przezwyciężyć te niedociągnięcia, wielu pracowników naukowych i technologicznych poczyniło wiele wysiłków. Jednocześnie, ze względu na wiele zalet suszenia próżniowego, w niektórych produktach konieczne jest stosowanie urządzeń do suszenia próżniowego. Dlatego rozwój urządzeń do suszenia próżniowego będzie miał bardzo obiecującą przyszłość.
1. Rozwój urządzeń do ciągłego suszenia próżniowego w kraju i za granicą jest niezrównoważony
Aby zwiększyć wydajność sprzętu i zapewnić jakość produktu, ponad dziesięć lat temu za granicą opracowano różne urządzenia do ciągłego suszenia próżniowego. Jednak w Chinach, ze względu na ograniczenia poziomu technologicznego i koncepcji poznawczych ludzi, jego rozwój jest stosunkowo powolny.
1) Sprzęt do ciągłego suszenia próżniowego z taśmą
Urządzenia do ciągłego suszenia próżniowego taśmowego typu WL-VAQ produkowane przez firmę Nisaka Manufacturing Co., Ltd. z Japonii nadają się do suszenia materiałów płynnych, zawiesin, past, materiałów o wysokim stężeniu i wysokiej lepkości. Urządzenie do ciągłego suszenia z taśmą próżniową BV-100.5 produkowane przez firmę Okawara Co., Ltd. z Japonii wykorzystuje ogrzewanie parowe i przewodzące. Można regulować temperaturę każdej sekcji, można także regulować napięcie i prędkość taśmy przenośnika. Szwajcarska firma Buch-Gade opracowała serię urządzeń do ciągłego suszenia próżniowego taśmowego z automatycznymi urządzeniami czyszczącymi.
Od 1995 roku zajmujemy się projektowaniem, produkcją, instalacją i serwisem urządzeń do ciągłego suszenia próżniowego taśmowego, a nasza technologia jest stosunkowo dojrzała.
Domowe urządzenia do ciągłego suszenia próżniowego taśmowego nie są powszechne. W 2004 roku Akademia Nauk Rolniczych w Guangdong z sukcesem opracowała eksperymentalne urządzenie na małą skalę do suszenia proszku bananowego, uzyskując bardzo dobre wyniki.
2) Urządzenia do ciągłego suszenia próżniowego ziaren
Ilość ziarna przeznaczonego do suszenia jest bardzo duża, dlatego należy stosować urządzenia do ciągłego suszenia. W przeszłości wiele krajów na całym świecie opracowało dużą liczbę urządzeń do suszenia ziarna. Do suszenia nasion najczęściej stosowano suszenie próżniowe zbóż ze względu na zbyt wysoki koszt suszenia próżniowego. W rzeczywistości jest to nieporozumienie. Według starszego inżyniera He Xianga z Instytutu Badań i Projektowania Ziarna w Zhengzhou, opracowany przez nich sprzęt do ciągłego suszenia próżniowego kukurydzy ma zdolność produkcyjną 60 ton dziennie. Inwestycja stała jest nieco wyższa niż w przypadku suszenia gorącym powietrzem, a koszty operacyjne są takie same jak w przypadku suszenia gorącym powietrzem. Jeśli wziąć pod uwagę jakość suszonego produktu, taką jak szybkość pękania i szybkość wybrzuszenia w procesie suszenia, całkowity koszt suszenia próżniowego w niskich temperaturach nie jest wyższy niż suszenia gorącym powietrzem.
3) Urządzenia do ciągłego liofilizacji próżniowej
Surowców spożywczych jest pod dostatkiem, a produkcja produktów wymagających liofilizacji jest bardzo duża. Dlatego sprzęt do ciągłego liofilizacji żywności pojawił się stosunkowo wcześnie. W 1985 roku duńska firma ATLAS wyprodukowała urządzenie do ciągłego liofilizacji CONRAD - 800 do produkcji kawy liofilizowanej o dziennej zdolności produkcyjnej 13 ton. Rysunek 2 przedstawia schemat ideowy tego urządzenia. Rysunek 3 przedstawia liofilizator ciągły wyprodukowany w Niemczech.
Pierwszy domowy sprzęt do ciągłego liofilizacji próżniowej został pomyślnie opracowany przez Instytut Badawczy Technologii Chłodniczych w Shenyang w 2000 roku. Komora próżniowa ma prostokątną konstrukcję. Pomiędzy zasobnikami podającymi i wyładowczymi a zbiornikiem suszącym ustawione są płyty izolacyjne. Zarówno zasobniki załadowcze, jak i wyładowcze wyposażone są w automatyczne systemy ważące, które mogą określić szybkość suszenia, wydatek wody i końcowy stopień wysuszenia liofilizowanej żywności. Dwa zewnętrzne pułapki wodne pracują naprzemiennie, aby zapewnić ciągłe przechwytywanie wody i topienie lodu.
Istnieje znaczna luka w wielkości sprzedaży urządzeń do ciągłego liofilizacji w kraju i za granicą. Od 1985 do 1990 roku duńska firma ATLAS sprzedała 18 maszyn do ciągłego liofilizacji w ciągu zaledwie pięciu lat. Wśród nich jeden zakupiono na Tajwanie w Chinach. Jednak dotychczas żaden taki sprzęt nie został wprowadzony do żadnej prowincji ani miasta na kontynencie chińskim. Tylko jedna maszyna wyprodukowana w kraju nie została jeszcze sprzedana.
2 Rośnie różnorodność urządzeń do suszenia próżniowego zarówno w kraju, jak i za granicą
Do różnych celów opracowano różne nowe typy urządzeń do suszenia próżniowego.
1) Mikrofalowy sprzęt do suszenia próżniowego jest energooszczędny i zwiększa szybkość suszenia.
2) Połączenie suszenia rozpyłowego i liofilizacji w urządzeniach do liofilizacji rozpyłowej zależy od charakteru materiału i wydajności produktu. Materiał musi mieć postać płynnej zawiesiny. Po spryskaniu i zamrożeniu tworzy cząsteczki w skali mikro-nano, co zwiększa szybkość suszenia i zwiększa wydajność produktu.
3) Urządzenia do suszenia próżniowego w fazie gazowej to urządzenia zaprojektowane specjalnie do suszenia dużych transformatorów zanurzonych w oleju i innego podobnego sprzętu elektrycznego. Szwajcaria opracowała ten produkt w latach 70-tych. Chiny wprowadziły tego rodzaju sprzęt w latach 80-tych. Po latach 90-tych wprowadzenie i fermentacja zostały w zasadzie zakończone i obecnie można je produkować w kompletnych zestawach.
4) Mały laboratoryjny sprzęt do liofilizacji: Aby zaspokoić potrzeby szkół i instytucji badawczych, w kraju i za granicą opracowano kilka typów małego laboratoryjnego sprzętu do liofilizacji o różnych funkcjach. Ryciny 4 do 7 przedstawiają kilka laboratoryjnych liofilizatorów na małą skalę wyprodukowanych przez niemiecką firmę Martinchrist. Są małe, lekkie i mają wiele funkcji. Zasadniczo może spełniać eksperymenty z liofilizacją różnych materiałów. Kilku krajowych producentów, takich jak Czwarta Fabryka Maszyn Przemysłu Lekkiego Haimen, zaczęło analizować, wchłaniać i wprowadzać projekty oraz opracowywać nowe produkty, ale ich wydajność wciąż nie jest wystarczająco stabilna.
Układ jednokomorowy
W warunkach aseptycznych w komorze kondensacyjnej przeprowadzane jest zarówno wstępne zamrażanie, jak i suszenie.
System dwukomorowy
Wstępne zamrażanie odbywa się w lodówce niskotemperaturowej lub zamrażarce obrotowej, a suszenie odbywa się w komorze suszącej nad komorą kondensacyjną.
5) Liofilizator typu separacji do zastosowań farmaceutycznych
Wszystkie liofilizatory do żywności obsługują procesy zamrażania i suszenia oddzielnie, aby osiągnąć cele w postaci oszczędzania energii, oszczędności czasu i zwiększonej wydajności. W medycynie tradycyjnej liofilizatory dokonują zarówno zamrażania, jak i suszenia za jednym razem w maszynie. Niektóre firmy w Europie Zachodniej i Stanach Zjednoczonych, aby osiągnąć ten sam cel, co liofilizacja żywności, wstępnie zamrażają leki, a następnie wysyłają je do suszarek w celu wysuszenia. Figura 8 przedstawia zdjęcie urządzenia do ciągłego wstępnego zamrażania leku.
3 Funkcje urządzeń do suszenia próżniowego rosną
Wraz z rozwojem technologii elektronicznej i komputerowej ogólnie wzrosła liczba systemów sterowania i funkcji wyświetlania urządzeń do suszenia próżniowego. Sprzęt do suszenia próżniowego kukurydzy opracowany przez Instytut Badań nad Zbożem w Zhengzhou posiada funkcje automatycznego sterowania i wyświetlania ekranu symulacyjnego. Liofilizatory próżniowe produkowane przez producentów takich jak Shanghai Dongfulong i Beijing Suyuan mają wiele funkcji, w tym określanie punktu końcowego liofilizacji, projektowanie krzywych liofilizacji, sprawdzanie stanu operacji, przechowywanie wielu krzywych liofilizacji i drukowanie informacji o produkcji.
Urządzenia do suszenia próżniowego z zagranicy mają więcej funkcji. Większość z nich wyposażona jest w ramiona mechaniczne i może pobierać próbki do badań podczas procesu suszenia. Niektóre obrotowe urządzenia do suszenia próżniowego mają funkcje kruszenia i granulacji. Do granulacji można również zastosować farmaceutyczny sprzęt do liofilizacji.
4 Kilka poglądów na temat rozwoju urządzeń do suszenia próżniowego
Innowacja jest podstawową drogą rozwoju urządzeń do suszenia próżniowego
Obecnie rozwój urządzeń do suszenia próżniowego jest stosunkowo powolny. Istotnym powodem jest wzajemne naśladownictwo, utrzymanie tego samego poziomu technicznego i brak innowacyjności. Zdolność do naśladowania jest silna, prędkość jest duża, koncepcja innowacji jest słaba, a inwestycje niskie. Skoncentrowali swoje wysiłki konkurencyjne na przejęciu rynku, budowaniu powiązań i angażowaniu się w wojny cenowe. Lepszym podejściem jest włożenie pewnego wysiłku w jakość i obsługę posprzedażną. Jednakże żaden z nich nie jest dobrym sposobem na opracowanie sprzętu do suszenia próżniowego. Aby wprowadzać innowacje, konieczne jest inwestowanie zasobów ludzkich, materialnych i finansowych.
Oszczędność energii jest kluczem do rozwoju urządzeń do suszenia próżniowego
Niedobory energii przyciągnęły uwagę całego świata. Tradycyjny pogląd utrzymuje, że urządzenia do suszenia próżniowego zużywają dużo energii, ponieważ wymagają pompy próżniowej. Jednak nigdy nie byłem świadkiem prawdziwego porównania zużycia energii dla tego samego materiału suszonego do tej samej wilgotności. W rzeczywistości suszenie próżniowe jest procesem suszenia w niskiej temperaturze przeprowadzanym w zamkniętej przestrzeni, co skutkuje stosunkowo mniejszymi stratami energii. Mimo to oszczędność energii w urządzeniach do suszenia próżniowego pozostaje kluczem do ich rozwoju. W porównaniu z innymi typami urządzeń suszących, urządzenia do suszenia próżniowego powinny skupiać się na oszczędzaniu energii
Należy położyć nacisk na racjonalne projektowanie, dobór i użytkowanie systemów próżniowych.
Niewiele jest systemów próżniowych zdolnych do odsysania pary. Obecnie istnieją głównie dwie kategorie. Jedną z nich są pompy, które mogą bezpośrednio odprowadzać parę, w tym pompy strumieniowe, pompy parowe, pompy z pierścieniem wodnym i pompy mokrego Rootsa. Innym typem jest wychwytywanie wody poprzez kondensację. Obie te metody zużywają stosunkowo dużo energii. Kierunek oszczędzania energii dla pierwszego typu powinien polegać na zwiększaniu wydajności pompowania pompy. Ten ostatni rodzaj kierunku oszczędzania energii polega na projektowaniu konstrukcji i sprawności cieplnej wymienników ciepła ze zmianą fazy gaz-ciało stałe.
3) Urządzenia do ciągłego suszenia próżniowego są ważną metodą zwiększania wydajności produktu i oszczędzania energii
W porównaniu z okresowymi urządzeniami do suszenia próżniowego, urządzenia do ciągłego suszenia próżniowego wymagają mniej czasu pomocniczego, oszczędzają czas i zwiększają wydajność. Jednocześnie nie musi to przypominać urządzeń do okresowego suszenia próżniowego, w których temperatura urządzenia zmienia się raz po każdym cyklu produkcyjnym, co powoduje marnowanie części energii na wielokrotne nagrzewanie elementów urządzenia. W ten sposób zaoszczędzono energię.
4) Połączenie urządzeń do suszenia próżniowego z innymi metodami suszenia jest podejściem produkcyjnym, które należy zalecać
Połączenie suszenia próżniowego i innych metod suszenia może zwiększyć wydajność produkcji i obniżyć koszty produktu. Na przykład w przypadku produktów takich jak warzywa, produkty wodne i owoce suszenie próżniowe może zapewnić jakość produktu. Jeśli przed suszeniem próżniowym zostaną umyte i blanszowane, następnie poddane odwodnieniu odśrodkowemu, a następnie suszeniu zimnym powietrzem w celu usunięcia wody powierzchniowej, a następnie przesłane do suszarek próżniowych, może to znacząco poprawić wydajność produkcji i jednocześnie obniżyć koszty produkcji. Połączenie suszenia rozpyłowego i liofilizacji jest również jedną z metod łączonych. Coś podobnego
Istnieje wiele metod łączenia, które można znaleźć poprzez eksperymenty, ale oczywiście wymaga to również określonej ilości czasu, energii i zasobów finansowych.
5 Uwagi końcowe
Urządzenia do suszenia próżniowego są stale unowocześniane. Nadal istnieje kilka istniejących problemów. Jeśli przemysł, środowisko akademickie i badania będą mogły ściśle współpracować, wyniki będą bardziej niezwykłe.
Materiały, z których korzystałem, są ograniczone, a moje spostrzeżenia mogą nie być dokładne. Poprawki mile widziane.
