Existen muchos tipos de equipos de secado al vacío, que tienen una amplia gama de aplicaciones y se están desarrollando rápidamente. Este artículo solo detalla las tendencias de desarrollo nacional e internacional de varios tipos de equipos de secado al vacío, con el objetivo de intercambiar información, identificar los problemas que deben resolverse en el desarrollo de equipos de secado al vacío y mejorar el nivel de los equipos de secado al vacío en nuestro país.
Palabras clave: Secado al vacío Equipos de secado; liofilización
El secado al vacío tiene muchas ventajas: cuando se seca a baja presión, el contenido de oxígeno es bajo, lo que puede evitar la oxidación y el deterioro del material que se seca, y puede secar mercancías peligrosas inflamables y explosivas. Puede vaporizar la humedad del material a bajas temperaturas, lo que facilita el secado de materiales sensibles al calor. Puede recuperar los componentes valiosos y útiles de los materiales secos. Puede prevenir la emisión de sustancias tóxicas y nocivas en los materiales secos y puede convertirse en un tipo de secado "verde" respetuoso con el medio ambiente. Por ello, la aplicación de equipos de secado al vacío está cada vez más extendida.
El principal inconveniente del secado al vacío es que requiere un sistema de vacío capaz de extraer vapor, lo que conlleva una elevada inversión en equipos y costes operativos. La eficiencia de producción del equipo es baja y la producción es pequeña. Para superar estas deficiencias, muchos trabajadores científicos y tecnológicos han hecho grandes esfuerzos. Al mismo tiempo, debido a las muchas ventajas del secado al vacío, algunos productos deben utilizar equipos de secado al vacío. Por tanto, el desarrollo de equipos de secado al vacío tendrá un futuro muy prometedor.
1. El desarrollo de equipos de secado al vacío continuo en el país y en el extranjero está desequilibrado.
Para aumentar la producción de los equipos y garantizar la calidad del producto, hace más de una década se desarrollaron en el extranjero varios dispositivos de secado al vacío continuo. Sin embargo, en China, debido a las limitaciones de los niveles tecnológicos y de los conceptos cognitivos de las personas, su desarrollo ha sido relativamente lento.
1) Equipo de secado al vacío continuo con correa
El equipo de secado al vacío continuo con correa tipo WL-VAQ producido por Nisaka Manufacturing Co., Ltd. de Japón es adecuado para secar materiales líquidos, lodos, pastas y materiales de alta concentración y alta viscosidad. El dispositivo de secado continuo con cinta de vacío BV-100.5 producido por Okawara Co., Ltd. de Japón adopta calentamiento por conducción y vapor. La temperatura de cada sección es ajustable y la tensión y velocidad de la cinta transportadora también son ajustables. La empresa suiza Buch-Gade ha desarrollado una serie de equipos de secado al vacío continuo de cinta con dispositivos de limpieza automáticos.
Desde 1995, nos dedicamos al diseño, fabricación, instalación y servicio de equipos de secado al vacío continuo con cinta, y nuestra tecnología es relativamente madura.
Los equipos domésticos de secado al vacío continuo con cinta no son comunes. En 2004, la Academia de Ciencias Agrícolas de Guangdong desarrolló con éxito un dispositivo experimental a pequeña escala para secar el polvo de plátano, con muy buenos resultados.
2) Equipos de secado continuo al vacío de granos.
La cantidad de grano a secar es muy grande, por lo que se deben utilizar equipos de secado continuo. En el pasado, muchos países de todo el mundo desarrollaron una gran cantidad de equipos de secado de granos. El secado al vacío de granos se utilizó principalmente para secar semillas porque el costo del secado al vacío era demasiado alto. De hecho, esto es un malentendido. Según el ingeniero senior He Xiang del Instituto de Investigación y Diseño de Granos de Zhengzhou, el equipo de secado continuo al vacío de maíz que desarrollaron tiene una capacidad de producción de 60 toneladas por día. La inversión fija es ligeramente mayor que la del secado con aire caliente y el costo operativo es el mismo que el del secado con aire caliente. Si se tiene en cuenta la calidad del producto seco, como la tasa de rotura y la tasa de abultamiento durante el proceso de secado, el costo total del secado al vacío a bajas temperaturas no es mayor que el del secado con aire caliente.
3) Equipo de liofilización al vacío continuo.
Las materias primas alimentarias son abundantes y la producción de productos que deben liofilizarse es muy grande. Por lo tanto, los equipos de liofilización continua de alimentos surgieron relativamente pronto. En 1985, la empresa danesa ATLAS produjo el equipo de liofilización continua CONRAD - 800 para la producción de café liofilizado, con una capacidad de producción diaria de 13 toneladas. La figura 2 es un diagrama esquemático de este equipo. La Figura 3 muestra un liofilizador continuo producido en Alemania.
El primer equipo doméstico de liofilización al vacío continuo fue desarrollado con éxito por el Instituto de Investigación de Tecnología de Refrigeración de Shenyang en 2000. La cámara de vacío adopta una estructura rectangular. Se colocan placas de aislamiento entre los contenedores de alimentación y descarga y el contenedor de secado. Tanto los contenedores de alimentación como los de descarga están equipados con sistemas de pesaje automático, que pueden determinar la velocidad de secado, la producción de agua y el grado de secado final de los alimentos liofilizados. Dos trampas de agua externas funcionan alternativamente para lograr la captura continua de agua y el derretimiento del hielo.
Existe una brecha significativa en el volumen de ventas de equipos de liofilización continua en el país y en el extranjero. De 1985 a 1990, la empresa danesa ATLAS vendió 18 máquinas de liofilización continua en sólo cinco años. Entre ellos, uno fue comprado en Taiwán, China. Sin embargo, hasta la fecha no se ha introducido ningún equipo de este tipo en ninguna provincia o ciudad de China continental. Sólo queda por vender una máquina de producción nacional.
2 Las variedades de equipos de secado al vacío tanto en el país como en el extranjero están aumentando.
Para diferentes propósitos, se han desarrollado varios tipos nuevos de equipos de secado al vacío.
1) El equipo de secado al vacío por microondas ahorra energía y aumenta la velocidad de secado.
2) La combinación de liofilización por aspersión en equipos de liofilización por aspersión está determinada por la naturaleza del material y la salida del producto. El material debe ser una suspensión líquida. Después de ser rociado y congelado, forma partículas de micronanoescala, lo que aumenta la velocidad de secado y mejora el rendimiento del producto.
3) El equipo de secado en fase de vapor al vacío es un dispositivo diseñado específicamente para secar grandes transformadores sumergidos en aceite y otros equipos eléctricos similares. Suiza desarrolló este producto en los años 1970. China introdujo este tipo de equipos en los años 1980. Después de la década de 1990, la introducción y digestión prácticamente se completaron y ahora se puede producir en juegos completos.
4) Equipos de liofilización de laboratorio a pequeña escala: para satisfacer las necesidades de las escuelas e instituciones de investigación, se han desarrollado sucesivamente en el país y en el extranjero varios tipos de equipos de liofilización de laboratorio a pequeña escala con diferentes funciones. Las figuras 4 a 7 muestran varios liofilizadores de laboratorio a pequeña escala producidos por la empresa alemana Martinchrist. Son de tamaño pequeño, livianos y tienen múltiples funciones. Básicamente puede cumplir con los experimentos de liofilización de diversos materiales. Varios fabricantes nacionales, como la Cuarta Fábrica de Maquinaria para la Industria Ligera de Haimen, han comenzado a digerir, absorber e introducir diseños y han desarrollado nuevos productos, pero su rendimiento aún no es lo suficientemente estable.
Sistema monocameral
En condiciones asépticas, tanto la precongelación como el secado se realizan en la cámara de condensación.
Sistema de doble cámara
La precongelación se lleva a cabo en un refrigerador de baja temperatura o en un congelador giratorio, y el secado se realiza en una cámara de secado situada encima de la cámara de condensación.
5) Liofilizador tipo separación por liofilización para uso farmacéutico
Todos los liofilizadores de alimentos operan los procesos de congelación y secado por separado para lograr los objetivos de conservación de energía, ahorro de tiempo y aumento de la producción. En la medicina tradicional, los liofilizadores completan tanto la congelación como el secado de una sola vez dentro de la máquina. Algunas empresas de Europa occidental y Estados Unidos, para lograr el mismo propósito que la liofilización de alimentos, congelan previamente los medicamentos y luego los envían a secadoras para su secado. La Figura 8 muestra una fotografía del equipo de precongelación continua de fármacos.
3 Las funciones de los equipos de secado al vacío están aumentando.
Con el avance de la tecnología electrónica e informática, los sistemas de control y las funciones de visualización de los equipos de secado al vacío generalmente han aumentado. El equipo de secado al vacío de maíz desarrollado por el Instituto de Investigación Científica de Granos de Zhengzhou tiene las funciones de control automático y visualización en pantalla de simulación. Los liofilizadores al vacío producidos por fabricantes como Shanghai Dongfulong y Beijing Suyuan tienen múltiples funciones que incluyen determinar el punto final de la liofilización, diseñar curvas de liofilización, verificar el estado de operación, almacenar múltiples curvas de liofilización e imprimir información de producción.
Los equipos de secado al vacío procedentes del extranjero tienen más funciones. La mayoría de ellos están equipados con brazos mecánicos y pueden tomar muestras para realizar pruebas durante el proceso de secado. Algunos equipos rotativos de secado al vacío tienen las funciones de trituración y granulación. También se pueden utilizar equipos de liofilización farmacéuticos para la granulación.
4 Varias opiniones sobre el desarrollo de equipos de secado al vacío.
La innovación es la salida fundamental para el desarrollo de equipos de secado al vacío
En la actualidad, el desarrollo de equipos de secado al vacío es relativamente lento. Una razón importante de esto es la imitación mutua, el permanecer en el mismo nivel técnico y la falta de innovación. La capacidad de imitar es fuerte, la velocidad es rápida, el concepto de innovación es pobre y la inversión es baja. Centraron sus esfuerzos competitivos en apoderarse del mercado, construir conexiones y participar en guerras de precios. Un mejor enfoque es esforzarse en términos de calidad y servicio postventa. Sin embargo, ninguna de estas son buenas formas de desarrollar equipos de secado al vacío. Es necesario invertir recursos humanos, materiales y financieros para innovar.
La conservación de energía es la clave para el desarrollo de equipos de secado al vacío.
La escasez de energía ha llamado la atención en todo el mundo. La visión tradicional sostiene que los equipos de secado al vacío tienen un alto consumo de energía porque requieren una bomba de vacío. Sin embargo, nunca he sido testigo de una comparación real del consumo de energía del mismo material cuando se seca con el mismo contenido de humedad. De hecho, el secado al vacío es un proceso de secado a baja temperatura que se lleva a cabo en un espacio cerrado, lo que genera un desperdicio de energía relativamente menor. A pesar de esto, la conservación de energía de los equipos de secado al vacío sigue siendo la clave para su desarrollo. En comparación con otros tipos de equipos de secado, el enfoque de ahorro de energía de los equipos de secado al vacío debe ser
Se debe centrar en el diseño, selección y uso racional de los sistemas de vacío.
No existen muchos sistemas de vacío capaces de extraer vapor. Actualmente, existen principalmente dos categorías. Una son las bombas que pueden extraer vapor directamente, incluidas las bombas de chorro de agua, las bombas de chorro de vapor, las bombas de anillo de agua y las bombas Roots húmedas. Otro tipo es el de captar agua por condensación. Ambos métodos consumen energía relativamente alta. La dirección de conservación de energía para el primer tipo debería ser mejorar la eficiencia de bombeo de la bomba. El último tipo de dirección de ahorro de energía consiste en diseñar la estructura y la eficiencia térmica de los intercambiadores de calor de cambio de fase gas-sólido.
3) El equipo de secado al vacío continuo es un método importante para aumentar la producción de productos y ahorrar energía.
En comparación con los equipos de secado al vacío periódicos, los equipos de secado al vacío continuo requieren menos tiempo auxiliar, ahorran tiempo y aumentan la producción. Al mismo tiempo, no tiene por qué ser como el equipo de secado al vacío periódico, donde la temperatura del equipo cambia una vez después de cada ciclo de producción, lo que resulta en un desperdicio de energía en el calentamiento repetido de los componentes del equipo. Por tanto, se ahorró energía.
4) La combinación de equipos de secado al vacío con otros métodos de secado es un enfoque de producción que debe recomendarse.
La combinación de secado al vacío y otros métodos de secado puede mejorar la eficiencia de la producción y reducir los costos del producto. Por ejemplo, para productos como verduras, productos acuáticos y frutas, el secado al vacío puede garantizar la calidad del producto. Si, antes del secado al vacío, se lavan y blanquean, luego se someten a deshidratación centrífuga, seguido de un secado con aire frío para eliminar el agua superficial y luego se envían a un equipo de secado al vacío, se puede mejorar significativamente la eficiencia de la producción y reducir los costos de producción al mismo tiempo. La combinación de pulverización y liofilización también es uno de los métodos combinados. Este tipo de similar
Hay muchos métodos de combinación que se pueden encontrar mediante experimentos, pero, por supuesto, también requiere una cierta cantidad de tiempo, energía y recursos económicos.
5 comentarios finales
Los equipos de secado al vacío se innovan constantemente. Todavía existen bastantes problemas. Si la industria, el mundo académico y la investigación pueden cooperar estrechamente, los resultados serán más notables.
Los materiales que he consultado son limitados y es posible que mis ideas no sean precisas. Las correcciones son bienvenidas.
