Существует множество типов вакуумного сушильного оборудования, которые имеют широкий спектр применения и быстро развиваются. В данной статье лишь подробно рассмотрены отечественные и международные тенденции развития нескольких типов вакуумно-сушильного оборудования с целью обмена информацией, выявления проблем, которые необходимо решить при разработке вакуумно-сушильного оборудования, а также повышения уровня вакуумно-сушильного оборудования в нашей стране.
Ключевые слова: Вакуумная сушка Сушильное оборудование; Сублимационная сушка
Вакуумная сушка имеет множество преимуществ: при сушке под низким давлением содержание кислорода низкое, что позволяет предотвратить окисление и порчу высушиваемого материала, а также позволяет сушить легковоспламеняющиеся и взрывоопасные грузы. Он может испарять влагу из материала при низких температурах, что облегчает сушку термочувствительных материалов. Он может восстанавливать ценные и полезные компоненты из высушенных материалов. Она позволяет предотвратить выделение токсичных и вредных веществ в высушиваемые материалы и может стать экологически чистым видом «зеленой» сушки. Поэтому применение вакуумного сушильного оборудования становится все более распространенным.
Основным недостатком вакуумной сушки является то, что для нее требуется вакуумная система, способная отводить пар, что приводит к высоким инвестициям в оборудование и эксплуатационным затратам. Производительность оборудования низкая, а производительность небольшая. Для преодоления этих недостатков многие научные и технические работники приложили немало усилий. В то же время из-за множества преимуществ вакуумной сушки для некоторых продуктов приходится использовать оборудование для вакуумной сушки. Поэтому развитие вакуумного сушильного оборудования имеет очень многообещающее будущее.
1. Развитие оборудования непрерывной вакуумной сушки в стране и за рубежом несбалансировано.
Для увеличения производительности оборудования и обеспечения качества продукции за рубежом более десяти лет назад были разработаны различные устройства непрерывной вакуумной сушки. Однако в Китае из-за ограничений технологического уровня и когнитивных концепций людей его развитие было относительно медленным.
1) Ленточное вакуумное сушильное оборудование непрерывного действия
Ленточное вакуумное сушильное оборудование непрерывного действия типа WL-VAQ производства японской компании Nisaka Manufacturing Co., Ltd. подходит для сушки жидких материалов, суспензий, паст, материалов с высокой концентрацией и высокой вязкостью. Вакуумное ленточное сушильное устройство непрерывного действия BV-100.5 производства компании Okawara Co., Ltd. из Японии использует паровой и кондуктивный нагрев. Температура каждой секции регулируется, а также регулируются натяжение и скорость конвейерной ленты. Швейцарская компания Buch-Gade разработала серию ленточного вакуумного сушильного оборудования непрерывного действия с автоматическими устройствами очистки.
С 1995 года мы занимаемся проектированием, производством, установкой и обслуживанием оборудования непрерывной вакуумной сушки с ленточной лентой, и наша технология является относительно зрелой.
Домашнее ленточное вакуумное сушильное оборудование непрерывного действия встречается нечасто. В 2004 году Академия сельскохозяйственных наук провинции Гуандун успешно разработала небольшое экспериментальное устройство для сушки бананового порошка и дала очень хорошие результаты.
2) Оборудование непрерывной вакуумной сушки зерна.
Количество зерна, подлежащего сушке, очень велико, поэтому необходимо использовать сушильное оборудование непрерывного действия. В прошлом во многих странах мира было разработано большое количество зерносушильного оборудования. Вакуумная сушка зерна в основном использовалась для сушки семян, поскольку стоимость вакуумной сушки была слишком высокой. На самом деле это недоразумение. По словам старшего инженера Хэ Сяна из Чжэнчжоуского научно-исследовательского и проектного института зерна, разработанное ими оборудование непрерывной вакуумной сушки кукурузы имеет производственную мощность 60 тонн в день. Основные инвестиции немного выше, чем при сушке горячим воздухом, а эксплуатационные расходы такие же, как и при сушке горячим воздухом. Если принять во внимание качество высушенного продукта, такое как степень ломкости и степень вздутия в процессе сушки, общая стоимость вакуумной сушки при низких температурах не превышает стоимость сушки горячим воздухом.
3) Оборудование непрерывной вакуумной сублимационной сушки.
Пищевого сырья много, а выпуск продуктов, нуждающихся в сублимационной сушке, очень велик. Поэтому оборудование для непрерывной сублимационной сушки пищевых продуктов появилось относительно рано. В 1985 году датская компания ATLAS выпустила сублимационное оборудование непрерывного действия CONRAD-800 для производства сублимированного кофе, производительностью 13 тонн в сутки. На рисунке 2 представлена принципиальная схема этого оборудования. На рисунке 3 показана сублимационная сушилка непрерывного действия, произведенная в Германии.
Первое отечественное оборудование непрерывной вакуумной сублимационной сушки было успешно разработано Шэньянским научно-исследовательским институтом холодильных технологий в 2000 году. Вакуумная камера имеет прямоугольную конструкцию. Между загрузочным и разгрузочным бункерами и сушильным бункером устанавливаются изолирующие пластины. Как загрузочный, так и разгрузочный бункеры оснащены автоматическими системами взвешивания, которые могут определять скорость сушки, расход воды и конечную степень сушки сублимированных продуктов. Два внешних водоотделителя работают поочередно, обеспечивая непрерывный захват воды и таяние льда.
Существует значительный разрыв в объеме продаж оборудования непрерывной сублимационной сушки внутри страны и за рубежом. С 1985 по 1990 год датская компания ATLAS всего за пять лет продала 18 машин непрерывной сублимационной сушки. Среди них один был куплен на Тайване, в Китае. Однако на сегодняшний день такое оборудование не было представлено ни в одной провинции или городе материкового Китая. Пока не продана только одна машина отечественного производства.
2. Разнообразие вакуумного сушильного оборудования как в стране, так и за рубежом увеличивается.
Для разных целей разработаны различные новые типы вакуумного сушильного оборудования.
1) Микроволновое вакуумное сушильное оборудование является энергосберегающим и увеличивает скорость сушки.
2) Комбинация распылительной и сублимационной сушки в оборудовании для распылительной сублимационной сушки определяется природой материала и выходом продукта. Материал должен представлять собой жидкую суспензию. После распыления и замораживания он образует частицы микро-наноразмера, что увеличивает скорость высыхания и увеличивает выход продукта.
3) Вакуумное сушильное оборудование в паровой фазе представляет собой устройство, специально разработанное для сушки больших масляных трансформаторов и другого подобного электрооборудования. Швейцария разработала этот продукт в 1970-х годах. Китай представил такое оборудование в 1980-х годах. После 1990-х годов внедрение и переваривание в основном завершились, и теперь его можно выпускать в комплектных комплектах.
4) Маленькое лабораторное оборудование для сублимационной сушки. Для удовлетворения потребностей школ и научно-исследовательских учреждений в стране и за рубежом было последовательно разработано несколько типов небольшого лабораторного оборудования для сублимационной сушки с различными функциями. На рисунках 4–7 показаны несколько небольших лабораторных лиофилизаторов производства немецкой компании Martinchrist. Они небольшие по размеру, легкие по весу и имеют множество функций. Он может в основном соответствовать экспериментам по сублимационной сушке различных материалов. Некоторые отечественные производители, такие как Четвертый завод машиностроения легкой промышленности Хаймень, начали переваривать, осваивать и внедрять разработки, разрабатывать новую продукцию, но ее производительность все еще недостаточно стабильна.
Однокамерная система
В асептических условиях в конденсационной камере осуществляют как предварительное замораживание, так и сушку.
Двухкамерная система
Предварительную заморозку проводят в низкотемпературном холодильнике или ротационной морозильной камере, а сушку – в сушильной камере над конденсационной камерой.
5) Сублимационная сушилка с разделительным типом сублимационной сушки для фармацевтического использования.
Все сублимационные сушилки для пищевых продуктов осуществляют процессы замораживания и сушки отдельно для достижения целей энергосбережения, экономии времени и увеличения производительности. В традиционной медицине сублимационные сушилки выполняют как заморозку, так и сушку за один раз внутри машины. Некоторые компании в Западной Европе и США, чтобы достичь той же цели, что и сублимационная сушка продуктов питания, предварительно замораживают лекарства, а затем отправляют их в сушилки для сушки. На рис. 8 представлена фотография оборудования непрерывного предварительного замораживания лекарственных средств.
3. Функции вакуумного сушильного оборудования расширяются.
С развитием электронных и компьютерных технологий системы управления и функции отображения вакуумного сушильного оборудования в целом расширились. Оборудование для вакуумной сушки кукурузы, разработанное Чжэнчжоуским научно-исследовательским институтом зерновых наук, имеет функции автоматического управления и моделирования экрана. Вакуумные сублимационные сушилки, производимые такими производителями, как Shanghai Dongfulong и Beijing Suyuan, имеют множество функций, включая определение конечной точки сублимационной сушки, проектирование кривых сублимационной сушки, проверку рабочего состояния, сохранение нескольких кривых сублимационной сушки и печать производственной информации.
Вакуумно-сушильное оборудование из-за границы имеет больше функций. Большинство из них оснащены механическими руками и могут брать образцы для испытаний в процессе сушки. Некоторое ротационное вакуумное сушильное оборудование имеет функции дробления и грануляции. Для гранулирования также можно использовать фармацевтическое оборудование для сублимационной сушки.
4 Несколько взглядов на развитие вакуумного сушильного оборудования
Инновации – фундаментальный выход для развития вакуумного сушильного оборудования.
В настоящее время развитие вакуумного сушильного оборудования идет относительно медленно. Одной из важных причин этого является взаимное подражание, сохранение одного и того же технического уровня и отсутствие инноваций. Способность имитировать сильна, скорость высокая, концепция инноваций плохая, а инвестиции низкие. Они сосредоточили свои конкурентные усилия на захвате рынка, налаживании связей и ведении ценовых войн. Лучший подход — приложить некоторые усилия для обеспечения качества и послепродажного обслуживания. Однако ни один из этих способов не является хорошим способом разработки оборудования для вакуумной сушки. В инновации необходимо инвестировать человеческие, материальные и финансовые ресурсы.
Энергосбережение – ключ к развитию вакуумного сушильного оборудования
Дефицит энергии привлек внимание всего мира. Традиционное мнение гласит, что оборудование для вакуумной сушки потребляет большое количество энергии, поскольку для него требуется вакуумный насос. Однако я никогда не был свидетелем настоящего сравнения энергопотребления одного и того же материала при его сушке до одинакового содержания влаги. Фактически, вакуумная сушка — это процесс низкотемпературной сушки, проводимый в закрытом пространстве, что приводит к относительно меньшим затратам энергии. Несмотря на это, энергосбережение вакуумного сушильного оборудования остается ключом к его развитию. По сравнению с другими типами сушильного оборудования, в вакуумном сушильном оборудовании следует уделять особое внимание энергосбережению.
Речь должна идти о рациональном проектировании, выборе и использовании вакуумных систем.
Существует не так много вакуумных систем, способных извлекать пар. В настоящее время существуют в основном две категории. Одним из них являются насосы, которые могут напрямую отбирать пар, включая водоструйные насосы, пароструйные насосы, водокольцевые насосы и насосы мокрого типа Рутса. Другой тип – улавливание воды путем конденсации. Оба эти метода потребляют относительно много энергии. Направление энергосбережения для первого типа должно заключаться в повышении эффективности откачки насоса. Последний вид направления энергосбережения заключается в проектировании конструкции и термического КПД газо-твердофазных теплообменников.
3) Оборудование непрерывной вакуумной сушки является важным методом увеличения производительности продукта и экономии энергии.
По сравнению с оборудованием периодической вакуумной сушки оборудование непрерывной вакуумной сушки требует меньше вспомогательного времени, экономит время и увеличивает производительность. В то же время оно не должно быть похоже на оборудование периодической вакуумной сушки, где температура оборудования меняется один раз после каждого производственного цикла, в результате чего часть энергии тратится на повторный нагрев компонентов оборудования. Таким образом, была сэкономлена энергия.
4) Сочетание оборудования вакуумной сушки с другими методами сушки является производственным подходом, который следует пропагандировать.
Сочетание вакуумной сушки и других методов сушки может повысить эффективность производства и снизить себестоимость продукции. Например, для таких продуктов, как овощи, водные продукты и фрукты, вакуумная сушка может обеспечить качество продукции. Если перед вакуумной сушкой их промыть и бланшировать, затем подвергнуть центробежному обезвоживанию с последующей сушкой холодным воздухом для удаления поверхностной воды, а затем отправить в оборудование для вакуумной сушки, это может значительно повысить эффективность производства и одновременно снизить производственные затраты. Комбинация распылительной и сублимационной сушки также является одним из комбинированных методов. Такое подобное
Существует множество методов комбинирования, которые можно найти экспериментальным путем, но, конечно, это также требует определенного количества времени, энергии и финансовых ресурсов.
5 Заключительные замечания
Вакуумное сушильное оборудование постоянно совершенствуется. До сих пор существует немало проблем. Если промышленность, научные круги и исследования смогут тесно сотрудничать, результаты будут более замечательными.
Материалы, с которыми я ознакомился, ограничены, и мои выводы могут быть неточными. Исправления приветствуются.
