Els equips d'assecat al buit són de molts tipus, tenen una àmplia gamma d'aplicacions i s'estan desenvolupant ràpidament. Aquest article se centra en les tendències de desenvolupament nacionals i internacionals de diversos tipus d'equips d'assecat al buit, amb l'objectiu de facilitar l'intercanvi d'informació, identificar els reptes que cal abordar en el desenvolupament d'equips d'assecat al buit i millorar el nivell d'equips d'assecat al buit al meu país.
L'assecat al buit té molts avantatges: l'assecat a baixa pressió provoca un baix contingut d'oxigen, evitant l'oxidació i el deteriorament del material assecat i permetent l'assecat de materials perillosos inflamables i explosius; permet la vaporització de la humitat dels materials a baixes temperatures, facilitant l'assecat de materials sensibles a la calor-; pot recuperar components valuosos i útils del material sec; i pot evitar l'emissió de substàncies tòxiques i nocives del material sec, convertint-lo en un mètode d'assecat "verd" respectuós amb el medi ambient. Per tant, l'aplicació d'equips d'assecat al buit s'està generalitzant cada cop més.
Els principals inconvenients de l'assecat al buit són la necessitat d'un sistema de buit capaç de bombejar vapor d'aigua, el que resulta en una inversió en equipament i costos operatius elevats; i baixa eficiència de producció i petit rendiment. Molts científics i enginyers han fet esforços significatius per superar aquestes mancances. Al mateix temps, a causa dels molts avantatges de l'assecat al buit, alguns productes han d'utilitzar equips d'assecat al buit. Per tant, el desenvolupament d'equips d'assecat al buit té un futur prometedor.
1. Desenvolupament desigual d'equips d'assecat al buit continu a nivell nacional i internacional
Per millorar la producció de l'equip i garantir la qualitat del producte, fa més d'una dècada es van desenvolupar diversos tipus d'equips d'assecat al buit continu a l'estranger. Tanmateix, a la Xina, a causa de les limitacions en el nivell tecnològic i la percepció pública, el desenvolupament ha estat relativament lent.
1) Equips d'assecat continu al buit tipus cinturó-
L'equip d'assecat al buit continu de tipus WL-VAQ- produït per Hisaka Works, Japó, és adequat per assecar materials líquids, purins, pastes i materials d'alta-concentració i alta-viscositat. El dispositiu d'assecat continu de tipus BV-100,5-cinturó de buit produït per Okawara Corporation, Japó, utilitza vapor i calefacció per conducció, amb temperatura ajustable a cada secció i tensió i velocitat ajustables de la cinta transportadora. Bucher-Guyer AG de Suïssa ha desenvolupat una sèrie d'equips d'assecat al buit continu tipus cinturó amb un dispositiu de neteja automàtic.
Des de 1995, l'empresa es dedica al disseny, fabricació, instal·lació i servei d'equips d'assecat continu al buit tipus cinturó-, i la seva tecnologia és relativament madura. Els equips domèstics d'assecat al buit de cinturó continu no són habituals. El 2004, l'Acadèmia Provincial de Ciències Agràries de Guangdong va desenvolupar amb èxit un dispositiu experimental a petita-escala per assecar pols de plàtan, que va mostrar excel·lents resultats.
2) Equips d'assecat continu al buit per a grans
L'assecat del gra implica grans quantitats, que requereix equips d'assecat continu. Anteriorment, molts països van desenvolupar diversos equips d'assecat de grans, però l'assecat al buit dels grans s'utilitzava principalment per assecar llavors a causa de l'alt cost. Tanmateix, aquesta és una idea errònia. Segons l'enginyer sènior He Xiang de l'Institut d'Investigació i Disseny de Ciències del Gra de Zhengzhou, el seu equip d'assecat continu al buit per a blat de moro desenvolupat té una capacitat de producció de 60 t/d. La inversió fixa és lleugerament superior a l'assecat per aire calent, però els costos operatius són comparables. Tenint en compte la qualitat del producte assecat, inclosa la taxa de trencament i la taxa de trencament durant el procés d'assecat, el cost total de l'assecat al buit a baixes temperatures no és superior al de l'assecat per aire calent.
3) Equip d'assecat per congelació-contínua al buit
Amb abundants matèries primeres alimentàries, el volum de producció de productes liofilitzats-és molt gran. Per tant, els equips de congelació-contínua d'aliments van aparèixer relativament aviat. L'any 1985, l'empresa danesa ATLAS va produir l'equip de liofilització-contínua CONRAD-800 per a la liofilització-cafè, amb una capacitat de producció de 13 tones per dia. La figura 2 mostra un esquema esquemàtic d'aquest equip. La figura 3 mostra una màquina de liofilització contínua produïda a Alemanya.
L'Institut d'Investigació Tecnològica de Refrigeració de Shenyang va desenvolupar amb èxit el primer equip d'assecat per congelació-contínu al buit de producció nacional l'any 2000. La cambra de buit adopta una estructura rectangular, amb plaques d'aïllament entre les cambres d'entrada/sortida i la cambra d'assecat. Tant les cambres d'entrada com de sortida estan equipades amb sistemes de pesatge automàtics per determinar la velocitat d'assecat, la taxa d'eliminació d'aigua i el grau d'assecat final dels aliments liofilitzats-. Dues trampes d'aigua externes funcionen alternativament per aconseguir l'atrapat continu d'aigua i la fusió del gel.
Hi ha una bretxa important en el volum de vendes d'equips de liofilització-contínua entre els mercats nacionals i internacionals. Entre 1985 i 1990, l'empresa danesa ATLAS va vendre 18 unitats de liofilització-contínua, una de les quals va ser comprada per Taiwan, mentre que la Xina continental encara no ha introduït aquest tipus d'equips i la unitat única produïda a nivell nacional encara no s'ha venut.
2. La varietat d'equips d'assecat al buit està augmentant tant a nivell nacional com internacional.
S'han desenvolupat diversos tipus nous i diferents d'equips d'assecat al buit per a diferents finalitats.
1) L'equip d'assecat al buit per microones estalvia energia i augmenta la velocitat d'assecat.
2) L'equip de liofilització-spray combina la polvorització i la liofilització-, determinats per les propietats del material i el rendiment del producte. El material ha de ser un purín líquid, que forma partícules a micro- i nano-escala després de la congelació per polvorització, augmentant la velocitat d'assecat i millorant el rendiment del producte.
3) Els equips d'assecat-de fase de vapor al buit s'utilitzen específicament per assecar grans transformadors immersos en petroli- i altres equips elèctrics similars. Suïssa va desenvolupar aquest producte a la dècada de 1970. el meu país va introduir aquest equip a la dècada de 1980, i després de la dècada de 1990, la tecnologia s'ha assimilat en gran mesura, i ara es poden fabricar conjunts complets d'equips a nivell nacional.
4) Equips de liofilització-de laboratori a petita-escala: per satisfer les necessitats de les escoles i institucions de recerca, s'han desenvolupat diversos dispositius de liofilització-de laboratori a petita-escala amb diferents funcions a nivell nacional i internacional. Les figures 4-7 mostren diversos assecadors de congelació-de laboratori a petita{-escala produïts per MartinChrist d'Alemanya, que són de mida petita, lleugers i multi-funcionals. Bàsicament poden complir amb els experiments de liofilització de diversos materials. Diversos fabricants nacionals, com ara Haimen Light Industry Machinery Factory No. 4, han començat a assimilar i introduir dissenys, desenvolupant nous productes, tot i que el seu rendiment encara no és prou estable.
Sistema de-cambra única
En condicions asèptiques, tant la pre-congelació com l'assecat es duen a terme a la cambra de condensació.
Sistema de doble-cambra
La pre-congelació es porta a terme en una-refrigeradora o congelador rotatiu de baixa temperatura, i l'assecat es realitza a la cambra d'assecat que hi ha a sobre de la cambra de condensació.
5) Assecador de liofilització-tipus de separació per liofilització farmacèutica-assecador
Els assecadors de congelació-d'aliments separen la congelació i l'assecat per estalviar energia, estalviar temps i augmentar el rendiment. Els assecadors de congelació-farmacèutics tradicionals completen la congelació i l'assecat a la màquina en un sol pas. Algunes empreses d'Europa occidental i dels Estats Units, per aconseguir els mateixos objectius que la liofilització-d'aliments, pre-congelen els medicaments i després els envien a l'assecador per assecar-los. La figura 8 mostra una foto d'un dispositiu de precongelació de fàrmacs continu-.
3. Les funcions dels equips d'assecat al buit estan augmentant.
Amb l'avenç de l'electrònica i la tecnologia informàtica, els sistemes de control i les funcions de visualització dels equips d'assecat al buit han augmentat generalment. L'equip d'assecat al buit de blat de moro desenvolupat per Zhengzhou Grain Science Research Institute té funcions de control automàtic i visualització de pantalla simulada; Els assecadors de congelació al buit produïts per fabricants com Shanghai Dongfulong i Beijing Suyuan tenen múltiples funcions, com ara la determinació del punt final de la liofilització-, el disseny de la corba de liofilització-, el control de l'estat de funcionament, l'emmagatzematge de múltiples corbes de liofilització-i la impressió d'informació de producció.
Els equips d'assecat al buit estrangers tenen generalment més funcions, la majoria de les quals inclouen braços robòtics per a la presa de mostres i proves durant el procés d'assecat; alguns equips d'assecat al buit rotatius tenen funcions de trituració i granulació; Els equips de liofilització-farmacèutics també poden fer granulació.
4. Diverses opinions sobre el desenvolupament d'equips d'assecat al buit
1) La innovació és la sortida fonamental per al desenvolupament d'equips d'assecat al buit
Actualment, el desenvolupament d'equips d'assecat al buit és relativament lent. Un dels motius importants és la imitació mútua, que provoca un estancament al mateix nivell tecnològic i una manca d'innovació. Hi ha una gran capacitat i rapidesa en la imitació, però un concepte feble d'innovació i una inversió insuficient. La competència se centra en la quota de mercat, la creació de relacions i la guerra de preus. Un enfocament lleugerament millor implica un cert esforç en qualitat i servei postvenda. Tanmateix, aquests no són bons mètodes per desenvolupar equips d'assecat al buit; La inversió en recursos humans, materials i finances és necessària per a la innovació.
2) L'estalvi d'energia és la clau per al desenvolupament d'equips d'assecat al buit
L'escassetat d'energia ha cridat l'atenció a tot el món. El pensament tradicional sosté que l'equip d'assecat al buit consumeix molta energia perquè requereix una bomba de buit. Tanmateix, hi ha una manca de comparacions de consum d'energia real per assecar el mateix material amb el mateix contingut d'humitat. De fet, l'assecat al buit és un assecat a baixa-temperatura en un espai tancat, el que resulta en un malbaratament d'energia relativament menor. No obstant això, l'estalvi d'energia en equips d'assecat al buit segueix sent crucial per al seu desenvolupament. En comparació amb altres tipus d'equips d'assecat, l'enfocament de l'estalvi d'energia en equips d'assecat al buit hauria de centrar-se en el disseny, la selecció i l'ús racionals del sistema de buit.
No hi ha molts sistemes de buit capaços de bombejar vapor d'aigua. Actualment, hi ha dues categories principals: una són les bombes que poden bombar directament el vapor d'aigua, incloses principalment les bombes de raig d'aigua, les bombes de raig de vapor, les bombes d'anell d'aigua i les bombes d'arrels humides; l'altra utilitza la condensació per captar aigua. Tots dos mètodes consumeixen relativament-energia. La direcció de l'estalvi d'energia per al primer hauria de ser millorar l'eficiència de bombeig de la bomba; la direcció de l'estalvi d'energia d'aquest últim és dissenyar estructures i l'eficiència tèrmica de dispositius com ara intercanviadors de calor en fase sòlida de gas-. 3) Els equips d'assecat al buit continu són un mètode important per augmentar el rendiment del producte i estalviar energia.
En comparació amb l'equip d'assecat al buit per lots, l'equip d'assecat al buit continu requereix menys temps auxiliar, estalviant temps i augmentant la producció. A més, a diferència dels equips d'assecat al buit per lots, no requereix que la temperatura de l'equip fluctuï amb cada cicle de producció, evitant així el malbaratament d'energia a causa de l'escalfament repetit dels components de l'equip. Per tant, estalvia energia.
4) La combinació d'equips d'assecat al buit amb altres mètodes d'assecat és un mètode de producció que s'ha de fomentar.
La combinació de l'assecat al buit amb altres mètodes d'assecat pot millorar l'eficiència de la producció i reduir els costos del producte. Per exemple, per a productes com verdures, productes aquàtics i fruites, l'assecat al buit pot garantir la qualitat del producte. Si, després de netejar i blanquejar, els productes es centrifuguen per eliminar l'aigua superficial i després s'assequen amb aire fred abans d'enviar-los a l'equip d'assecat al buit, es poden aconseguir millores significatives en l'eficiència de producció i reduir els costos de producció. La combinació de l'assecat per polvorització i l'assecat-per congelació també és una d'aquestes combinacions.
Es poden trobar molts mètodes de combinació similars mitjançant l'experimentació, encara que això requerirà temps, esforç i recursos econòmics considerables.
5. Conclusió
Els equips d'assecat al buit estan en constant innovació. No obstant això, encara hi ha molts problemes. Si la indústria, l'acadèmia i les institucions de recerca poden cooperar estretament, els resultats seran encara més significatius.