Existem muitos tipos de equipamentos de secagem a vácuo, que possuem uma ampla gama de aplicações e estão se desenvolvendo rapidamente. Este artigo apenas aborda as tendências de desenvolvimento nacional e internacional de diversos tipos de equipamentos de secagem a vácuo, com o objetivo de trocar informações, identificar os problemas que precisam ser resolvidos no desenvolvimento de equipamentos de secagem a vácuo e melhorar o nível de equipamentos de secagem a vácuo em nosso país.
Palavras-chave: Secagem a vácuo Equipamento de secagem; Liofilização
A secagem a vácuo tem muitas vantagens: ao secar sob baixa pressão, o teor de oxigênio é baixo, o que pode evitar a oxidação e deterioração do material que está sendo seco, e pode secar mercadorias perigosas inflamáveis e explosivas. Ele pode vaporizar a umidade do material em baixas temperaturas, facilitando a secagem de materiais sensíveis ao calor. Pode recuperar os componentes valiosos e úteis nos materiais secos. Pode prevenir a emissão de substâncias tóxicas e nocivas nos materiais secos e pode se tornar um tipo de secagem "verde" ecologicamente correto. Portanto, a aplicação de equipamentos de secagem a vácuo está se tornando cada vez mais difundida.
A principal desvantagem da secagem a vácuo é que ela requer um sistema de vácuo capaz de extrair vapor, o que leva a elevados investimentos em equipamentos e custos operacionais. A eficiência de produção do equipamento é baixa e a produção é pequena. Para superar estas deficiências, muitos trabalhadores científicos e tecnológicos fizeram muitos esforços. Ao mesmo tempo, devido às muitas vantagens da secagem a vácuo, alguns produtos precisam utilizar equipamentos de secagem a vácuo. Portanto, o desenvolvimento de equipamentos de secagem a vácuo terá um futuro muito promissor.
1. O desenvolvimento de equipamentos de secagem contínua a vácuo no país e no exterior é desequilibrado
Para aumentar a produção dos equipamentos e garantir a qualidade do produto, vários dispositivos de secagem contínua a vácuo foram desenvolvidos no exterior há mais de uma década. No entanto, na China, devido às limitações dos níveis tecnológicos e dos conceitos cognitivos das pessoas, o seu desenvolvimento tem sido relativamente lento.
1) Equipamento de secagem a vácuo contínuo de correia
O equipamento de secagem contínua a vácuo com correia tipo WL-VAQ produzido pela Nisaka Manufacturing Co., Ltd. do Japão é adequado para secar materiais líquidos, pastas, pastas, materiais de alta concentração e alta viscosidade. O dispositivo de secagem contínua com correia a vácuo BV-100.5 produzido pela Okawara Co., Ltd. do Japão adota aquecimento por vapor e condução. A temperatura de cada seção é ajustável e a tensão e a velocidade da correia transportadora também são ajustáveis. A empresa Buch-Gade da Suíça desenvolveu uma série de equipamentos de secagem contínua a vácuo com correias com dispositivos de limpeza automáticos.
Desde 1995, estamos envolvidos no projeto, fabricação, instalação e manutenção de equipamentos de secagem contínua a vácuo com correia, e nossa tecnologia é relativamente madura.
Equipamento doméstico de secagem contínua a vácuo com correia não é comum. Em 2004, a Academia de Ciências Agrícolas de Guangdong desenvolveu com sucesso um dispositivo experimental em pequena escala para a secagem de banana em pó, com resultados muito bons.
2) Equipamento de secagem contínua a vácuo para grãos
A quantidade de grãos a secar é muito grande, por isso deve-se utilizar equipamento de secagem contínua. No passado, muitos países ao redor do mundo desenvolveram um grande número de equipamentos de secagem de grãos. A secagem a vácuo de grãos era usada principalmente para a secagem de sementes porque o custo da secagem a vácuo era muito alto. Na verdade, isso é um mal-entendido. De acordo com o engenheiro sênior He Xiang, do Instituto de Pesquisa e Design de Grãos de Zhengzhou, o equipamento de secagem contínua a vácuo de milho que eles desenvolveram tem capacidade de produção de 60 toneladas por dia. O investimento fixo é ligeiramente superior ao da secagem com ar quente e o custo operacional é igual ao da secagem com ar quente. Se a qualidade do produto seco for levada em consideração, como a taxa de quebra e a taxa de abaulamento durante o processo de secagem, o custo total da secagem a vácuo em baixas temperaturas não é superior ao da secagem com ar quente.
3) Equipamento de liofilização a vácuo contínuo
As matérias-primas alimentares são abundantes e a produção de produtos que precisam ser liofilizados é muito grande. Portanto, o equipamento contínuo de liofilização de alimentos surgiu relativamente cedo. Em 1985, a empresa dinamarquesa ATLAS produziu o equipamento de liofilização contínua CONRAD - 800 para produção de café liofilizado, com capacidade de produção diária de 13 toneladas. A Figura 2 é um diagrama esquemático deste equipamento. A Figura 3 mostra um liofilizador contínuo produzido na Alemanha.
O primeiro equipamento doméstico de liofilização a vácuo contínuo foi desenvolvido com sucesso pelo Shenyang Refrigeration Technology Research Institute em 2000. A câmara de vácuo adota uma estrutura retangular. Placas de isolamento são colocadas entre os silos de alimentação e descarga e o silo de secagem. Tanto as caixas de alimentação quanto as de descarga são equipadas com sistemas de pesagem automática, que podem determinar a taxa de secagem, a produção de água e o grau de secagem final dos alimentos liofilizados. Dois coletores de água externos funcionam alternadamente para obter captura contínua de água e derretimento do gelo.
Há uma lacuna significativa no volume de vendas de equipamentos de liofilização contínua no país e no exterior. De 1985 a 1990, a empresa dinamarquesa ATLAS vendeu 18 máquinas de liofilização contínua em apenas cinco anos. Entre eles, um foi adquirido de Taiwan, na China. No entanto, até à data, nenhum equipamento deste tipo foi introduzido em qualquer província ou cidade do continente chinês. Apenas uma máquina produzida internamente ainda não foi vendida.
2 As variedades de equipamentos de secagem a vácuo, tanto no país como no exterior, estão aumentando
Para diferentes finalidades, foram desenvolvidos vários novos tipos de equipamentos de secagem a vácuo.
1) O equipamento de secagem a vácuo por microondas economiza energia e aumenta a taxa de secagem.
2) A combinação de pulverização e liofilização em equipamentos de liofilização por pulverização é determinada pela natureza do material e pela produção do produto. O material deve ser uma pasta líquida. Depois de pulverizado e congelado, forma partículas em escala micro-nano, o que aumenta a taxa de secagem e melhora o rendimento do produto.
3) O equipamento de secagem em fase de vapor a vácuo é um dispositivo projetado especificamente para secar grandes transformadores imersos em óleo e outros equipamentos elétricos semelhantes. A Suíça desenvolveu este produto na década de 1970. A China introduziu esse tipo de equipamento na década de 1980. A partir da década de 1990, a introdução e a digestão foram basicamente concluídas, podendo agora ser produzido em conjuntos completos.
4) Equipamento de liofilização laboratorial de pequena escala: Para atender às necessidades de escolas e instituições de pesquisa, vários tipos de equipamentos de liofilização laboratorial de pequena escala com diferentes funções foram desenvolvidos sucessivamente no país e no exterior. As Figuras 4 a 7 mostram vários liofilizadores de laboratório de pequena escala produzidos pela empresa alemã Martinchrist. Eles são pequenos em tamanho, leves e têm múltiplas funções. Basicamente, ele pode atender aos experimentos de liofilização de vários materiais. Vários fabricantes nacionais, como a Quarta Fábrica de Máquinas para Indústria Leve Haimen, começaram a digerir, absorver e introduzir designs e desenvolveram novos produtos, mas seu desempenho ainda não é suficientemente estável.
Sistema de câmara única
Sob condições assépticas, tanto o pré-congelamento como a secagem são realizados na câmara de condensação.
Sistema de câmara dupla
O pré-congelamento é realizado em refrigerador de baixa temperatura ou freezer rotativo, e a secagem é realizada em câmara de secagem acima da câmara de condensação.
5) Liofilizador tipo separação por liofilização para uso farmacêutico
Todos os liofilizadores de alimentos operam os processos de congelamento e secagem separadamente para atingir os objetivos de conservação de energia, economia de tempo e aumento de produção. Na medicina tradicional, os liofilizadores completam o congelamento e a secagem de uma só vez dentro da máquina. Algumas empresas na Europa Ocidental e nos Estados Unidos, para atingir o mesmo objetivo da liofilização de alimentos, pré-congelam medicamentos e depois os enviam para secadores para secagem. A Figura 8 mostra uma foto do equipamento de pré-congelamento contínuo de medicamentos.
3 As funções do equipamento de secagem a vácuo estão aumentando
Com o avanço da tecnologia eletrônica e informática, os sistemas de controle e funções de exibição dos equipamentos de secagem a vácuo geralmente aumentaram. O equipamento de secagem a vácuo de milho desenvolvido pelo Zhengzhou Grain Science Research Institute tem as funções de controle automático e exibição em tela de simulação. Os liofilizadores a vácuo produzidos por fabricantes como Shanghai Dongfulong e Beijing Suyuan têm múltiplas funções, incluindo determinar o ponto final da liofilização, projetar curvas de liofilização, verificar o status da operação, armazenar múltiplas curvas de liofilização e imprimir informações de produção.
Equipamentos de secagem a vácuo do exterior têm mais funções. A maioria deles é equipada com braços mecânicos e pode coletar amostras para teste durante o processo de secagem. Alguns equipamentos rotativos de secagem a vácuo têm as funções de britagem e granulação. Equipamentos farmacêuticos de liofilização também podem ser usados para granulação.
4 Diversas visões sobre o desenvolvimento de equipamentos de secagem a vácuo
Inovação é a saída fundamental para o desenvolvimento de equipamentos de secagem a vácuo
Atualmente, o desenvolvimento de equipamentos de secagem a vácuo é relativamente lento. Uma razão importante para isso é a imitação mútua, permanecendo no mesmo nível técnico e carente de inovação. A capacidade de imitar é forte, a velocidade é rápida, o conceito de inovação é fraco e o investimento é baixo. Concentraram os seus esforços competitivos na conquista do mercado, na construção de ligações e no envolvimento em guerras de preços. Uma abordagem melhor é fazer algum esforço em termos de qualidade e serviço pós-venda. No entanto, nenhuma dessas são boas maneiras de desenvolver equipamentos de secagem a vácuo. É necessário investir recursos humanos, materiais e financeiros para inovar.
A conservação de energia é a chave para o desenvolvimento de equipamentos de secagem a vácuo
A escassez de energia atraiu a atenção mundial. A visão tradicional sustenta que o equipamento de secagem a vácuo tem alto consumo de energia porque requer uma bomba de vácuo. No entanto, nunca testemunhei uma comparação verdadeira do consumo de energia para o mesmo material quando este é seco com o mesmo teor de humidade. Na verdade, a secagem a vácuo é um processo de secagem a baixa temperatura realizado num espaço fechado, resultando num desperdício relativamente menor de energia. Apesar disso, a conservação de energia do equipamento de secagem a vácuo continua a ser a chave para o seu desenvolvimento. Em comparação com outros tipos de equipamento de secagem, o foco na economia de energia do equipamento de secagem a vácuo deve ser
Deve-se apostar no projeto, seleção e uso racional de sistemas de vácuo.
Não existem muitos sistemas de vácuo capazes de extrair vapor. Atualmente, existem basicamente duas categorias. Uma delas são as bombas que podem extrair vapor diretamente, incluindo bombas de jato de água, bombas de jato de vapor, bombas de anel de água e bombas Roots úmidas. Outro tipo é captar água por condensação. Ambos os métodos consomem energia relativamente alta. A direção da conservação de energia para o primeiro tipo deveria ser aumentar a eficiência de bombeamento da bomba. O último tipo de direção de economia de energia é projetar a estrutura e a eficiência térmica dos trocadores de calor de mudança de fase gás-sólida.
3) O equipamento de secagem contínua a vácuo é um método importante para aumentar a produção do produto e economizar energia
Comparado com o equipamento de secagem periódica a vácuo, o equipamento de secagem contínua a vácuo requer menos tempo auxiliar, economiza tempo e aumenta a produção. Ao mesmo tempo, não precisa ser como o equipamento de secagem periódica a vácuo, onde a temperatura do equipamento muda uma vez após cada ciclo de produção, resultando no desperdício de energia no aquecimento repetido dos componentes do equipamento. Portanto, a energia foi economizada.
4) A combinação de equipamento de secagem a vácuo com outros métodos de secagem é uma abordagem de produção que deve ser defendida
A combinação de secagem a vácuo e outros métodos de secagem pode aumentar a eficiência da produção e reduzir os custos do produto. Por exemplo, para produtos como vegetais, produtos aquáticos e frutas, a secagem a vácuo pode garantir a qualidade do produto. Se, antes da secagem a vácuo, forem lavados e branqueados, depois submetidos à desidratação centrífuga, seguida de secagem com ar frio para remover a água superficial e, em seguida, enviados para equipamentos de secagem a vácuo, pode melhorar significativamente a eficiência da produção e reduzir os custos de produção ao mesmo tempo. A combinação de pulverização e liofilização também é um dos métodos de combinação. Esse tipo de semelhante
Existem muitos métodos de combinação que podem ser encontrados através de experimentos, mas é claro que também requerem uma certa quantidade de tempo, energia e recursos financeiros.
5 Considerações finais
O equipamento de secagem a vácuo está em constante inovação. Ainda existem alguns problemas. Se a indústria, o meio académico e a investigação puderem cooperar estreitamente, os resultados serão mais notáveis.
Os materiais que consultei são limitados e minhas percepções podem não ser precisas. Correções são bem-vindas.
