Os equipos de secado ao baleiro teñen moitos tipos, teñen unha ampla gama de aplicacións e están a desenvolverse rapidamente. Este artigo céntrase nas tendencias de desenvolvemento nacionais e internacionais de varios tipos de equipos de secado ao baleiro, co obxectivo de facilitar o intercambio de información, identificar os desafíos que se deben abordar no desenvolvemento de equipos de secado ao baleiro e mellorar o nivel de equipos de secado ao baleiro no meu país.
O secado ao baleiro ten moitas vantaxes: o secado a baixa presión produce un baixo contido de osíxeno, evitando a oxidación e a deterioración do material seco e permitindo o secado de materiais perigosos inflamables e explosivos; permite a vaporización da humidade nos materiais a baixas temperaturas, facilitando o secado dos materiais sensibles á calor-; pode recuperar compoñentes valiosos e útiles do material seco; e pode evitar a emisión de substancias tóxicas e nocivas do material seco, converténdoo nun método de secado "verde" ecolóxico. Polo tanto, a aplicación de equipos de secado ao baleiro está cada vez máis estendida.
As principais desvantaxes do secado ao baleiro son a necesidade dun sistema de baleiro capaz de bombear vapor de auga, o que supón un alto investimento en equipos e custos operativos; e baixa eficiencia de produción e pequena produción. Moitos científicos e enxeñeiros fixeron esforzos significativos para superar estas deficiencias. Ao mesmo tempo, debido ás moitas vantaxes do secado ao baleiro, algúns produtos teñen que usar equipos de secado ao baleiro. Polo tanto, o desenvolvemento de equipos de secado ao baleiro ten un futuro prometedor.
1. Desenvolvemento desigual de equipos de secado ao baleiro continuo a nivel nacional e internacional
Para mellorar a produción dos equipos e garantir a calidade do produto, hai máis dunha década desenvolvéronse varios tipos de equipos de secado ao baleiro continuo no estranxeiro. Non obstante, en China, debido ás limitacións no nivel tecnolóxico e á percepción pública, o desenvolvemento foi relativamente lento.
1) Equipo de secado continuo ao baleiro tipo correa-
O equipo de secado ao baleiro continuo de tipo WL-VAQ- producido por Hisaka Works, Xapón, é axeitado para secar materiais líquidos, puríns, pastas e materiais de alta-concentración e alta-viscosidade. O dispositivo de secado continuo tipo BV-cinta de baleiro-100,5 producido por Okawara Corporation, Xapón, utiliza vapor e calefacción por condución, con temperatura axustable en cada sección e tensión e velocidade da cinta transportadora axustables. Bucher-Guyer AG de Suíza desenvolveu unha serie de equipos de secado continuo ao baleiro tipo cinto cun dispositivo de limpeza automática.
Desde 1995, a empresa dedícase ao deseño, fabricación, instalación e servizo de equipos de secado continuo ao baleiro tipo correa-, e a súa tecnoloxía é relativamente madura. Os equipos domésticos de secado ao baleiro de cinta continua non son comúns. En 2004, a Academia Provincial de Ciencias Agrícolas de Guangdong desenvolveu con éxito un dispositivo experimental a pequena-escala para secar o po de plátano, que mostrou excelentes resultados.
2) Equipos de secado ao baleiro continuo para grans
O secado de grans implica grandes cantidades, que requiren equipos de secado continuo. Anteriormente, moitos países desenvolveron varios equipos de secado de grans, pero o secado ao baleiro dos grans utilizábase principalmente para o secado de sementes debido ao alto custo. Non obstante, esta é unha idea errónea. Segundo o enxeñeiro superior He Xiang do Instituto de Deseño e Investigación Científica de Grans de Zhengzhou, o seu equipo de secado ao baleiro continuo desenvolvido para o millo ten unha capacidade de produción de 60 t/d. O investimento fixo é lixeiramente superior ao secado con aire quente, pero os custos operativos son comparables. Tendo en conta a calidade do produto seco, incluíndo a taxa de rotura e a taxa de rachaduras durante o proceso de secado, o custo total do secado ao baleiro a baixas temperaturas non é superior ao do secado ao aire quente.
3) Equipos de secado de conxelación continua ao baleiro-
Con abundantes materias primas alimentarias, o volume de produción de produtos liofilizados-é moi grande. Polo tanto, os equipos de conxelación continua-de secado de alimentos apareceron relativamente cedo. En 1985, a empresa danesa ATLAS produciu o equipo de liofilización-contínua CONRAD-800 para liofilización-café, cunha capacidade de produción de 13 toneladas por día. A figura 2 mostra un diagrama esquemático deste equipo. A figura 3 mostra unha máquina de liofilización continua producida en Alemaña.
O Instituto de Investigación Tecnolóxica de Refrixeración de Shenyang desenvolveu con éxito o primeiro equipo de secado conxelado-al baleiro de produción nacional en 2000. A cámara de baleiro adopta unha estrutura rectangular, con placas de illamento entre as cámaras de entrada/saída e a cámara de secado. Tanto a cámara de entrada como a de saída están equipadas con sistemas de pesaxe automáticos para determinar a taxa de secado, a taxa de eliminación de auga e o grao de secado final dos alimentos liofilizados-. Dúas trampas de auga externas funcionan alternativamente para conseguir a captura continua de auga e a fusión do xeo.
Existe unha diferenza significativa no volume de vendas de equipos de liofilización continua-entre os mercados doméstico e internacional. De 1985 a 1990, a empresa danesa ATLAS vendeu 18 unidades de liofilización continua-, unha das cales foi adquirida por Taiwán, mentres que a China continental aínda non introduciu este tipo de equipos e aínda non se vendeu a única unidade de produción nacional.
2. A variedade de equipos de secado ao baleiro está aumentando tanto a nivel nacional como internacional.
Desenvolvéronse varios tipos novos e diferentes de equipos de secado ao baleiro para diferentes fins.
1) O equipo de secado ao baleiro de microondas aforra enerxía e aumenta a velocidade de secado.
2) Os equipos de liofilización-aspersión combinan pulverización e liofilización-, determinados polas propiedades do material e o rendemento do produto. O material debe ser unha suspensión líquida, que forma partículas de micro- e nano-escala despois da conxelación por pulverización, aumentando a velocidade de secado e mellorando o rendemento do produto.
3) Os equipos de secado de fases-vapor ao baleiro úsanse especificamente para secar grandes transformadores inmersos en aceite-e outros equipos eléctricos similares. Suíza desenvolveu este produto na década de 1970. o meu país introduciu este equipo na década de 1980, e despois da década de 1990, a tecnoloxía foi asimilada en gran medida e agora pódense fabricar conxuntos completos de equipos no país.
4) Equipos de liofilización-de laboratorio a pequena-escala: para satisfacer as necesidades das escolas e institucións de investigación, desenvolvéronse varios dispositivos de liofilización-de laboratorio a pequena-escala con diferentes funcións a nivel nacional e internacional. As figuras 4-7 mostran varios liofilizadores de laboratorio a pequena{-escala-producidos por MartinChrist de Alemaña, que son de tamaño pequeno, lixeiros e multi-funcionales. Basicamente poden cumprir os experimentos de liofilización de varios materiais. Varios fabricantes nacionais, como Haimen Light Industry Machinery Factory No. 4, comezaron a asimilar e introducir deseños, desenvolvendo novos produtos, aínda que o seu rendemento aínda non é o suficientemente estable.
Sistema-de cámara única
En condicións asépticas, tanto a pre-conxelación como o secado realízanse na cámara de condensación.
Sistema de-dobre cámara
A pre-conxelación realízase nun frigorífico ou conxelador rotativo de baixa-temperatura, e o secado realízase na cámara de secado situada encima da cámara de condensación.
5) Liofilización-secador de liofilización farmacéutica tipo separación-
Os secadores de conxelación-de alimentos separan a conxelación e o secado para aforrar enerxía, aforrar tempo e aumentar o rendemento. Os secadores de conxelación-farmacéuticos tradicionais completan a conxelación e o secado na máquina nun só paso. Algunhas empresas de Europa occidental e dos Estados Unidos, para acadar os mesmos obxectivos que o secado por conxelación-de alimentos, pre-conxelan os medicamentos e despois envían á secadora para secar. A figura 8 mostra unha foto dun dispositivo de pre-conxelación continua de medicamentos.
3. As funcións dos equipos de secado ao baleiro están aumentando.
Co avance da tecnoloxía electrónica e informática, os sistemas de control e as funcións de visualización dos equipos de secado ao baleiro aumentaron en xeral. O equipo de secado ao baleiro de millo desenvolvido polo Instituto de Investigación Científica de Grans de Zhengzhou ten funcións de control automático e pantalla simulada; Os liofilizadores ao baleiro producidos por fabricantes como Shanghai Dongfulong e Beijing Suyuan teñen varias funcións, incluíndo a determinación do punto final de liofilización-, o deseño de curvas de liofilización-, o seguimento do estado de operación, o almacenamento de varias curvas de liofilización-e a impresión da información de produción.
Os equipos de secado ao baleiro estranxeiros xeralmente teñen máis funcións, a maioría das cales inclúen brazos robóticos para a toma de mostras e probas durante o proceso de secado; algúns equipos de secado ao baleiro rotativos teñen funcións de trituración e granulación; Os equipos de liofilización-farmacéuticos tamén poden realizar a granulación.
4. Varias opinións sobre o desenvolvemento de equipos de secado ao baleiro
1) A innovación é a saída fundamental para o desenvolvemento de equipos de secado ao baleiro
Actualmente, o desenvolvemento de equipos de secado ao baleiro é relativamente lento. Unha razón importante é a imitación mutua, que provoca un estancamento ao mesmo nivel tecnolóxico e unha falta de innovación. Hai unha forte capacidade e velocidade na imitación, pero un concepto débil de innovación e un investimento insuficiente. A competencia céntrase na cota de mercado, na construción de relacións e na guerra de prezos. Un enfoque lixeiramente mellor implica un esforzo en calidade e servizo posvenda-. Non obstante, estes non son bos métodos para desenvolver equipos de secado ao baleiro; O investimento en recursos humanos, materiais e finanzas é necesario para a innovación.
2) O aforro de enerxía é a clave para o desenvolvemento de equipos de secado ao baleiro
A escaseza de enerxía atraeu a atención mundial. O pensamento tradicional sostén que os equipos de secado ao baleiro consomen moita enerxía porque requiren unha bomba de baleiro. Non obstante, faltan comparacións de consumo de enerxía real para secar o mesmo material ao mesmo contido de humidade. De feito, o secado ao baleiro é un secado a baixa-temperatura nun espazo pechado, o que provoca un desperdicio de enerxía relativamente menor. Non obstante, o aforro de enerxía nos equipos de secado ao baleiro segue sendo crucial para o seu desenvolvemento. En comparación con outros tipos de equipos de secado, o aforro de enerxía dos equipos de secado ao baleiro debe centrarse no deseño, selección e uso racional do sistema de baleiro.
Non hai moitos sistemas de baleiro capaces de bombear vapor de auga. Actualmente, hai dúas categorías principais: unha son as bombas que poden bombear directamente vapor de auga, incluíndo principalmente bombas de chorro de auga, bombas de chorro de vapor, bombas de anel de auga e bombas de raíces húmidas; a outra é utilizar a condensación para captar auga. Ambos métodos son-relativamente intensivos en enerxía. A dirección do aforro de enerxía para o primeiro debe ser mellorar a eficiencia de bombeo da bomba; a dirección do aforro de enerxía para este último é deseñar estruturas e eficiencia térmica de dispositivos como os-intercambiadores de calor en fase sólida. 3) Os equipos de secado ao baleiro continuo son un método importante para aumentar o rendemento do produto e aforrar enerxía.
En comparación cos equipos de secado ao baleiro por lotes, o equipo de secado ao baleiro continuo require menos tempo auxiliar, aforrando tempo e aumentando a produción. Ademais, a diferenza dos equipos de secado ao baleiro por lotes, non require que a temperatura do equipo flutue con cada ciclo de produción, evitando así o desperdicio de enerxía debido ao quecemento repetido dos compoñentes do equipo. Polo tanto, aforra enerxía.
4) A combinación de equipos de secado ao baleiro con outros métodos de secado é un método de produción que se debe fomentar.
A combinación do secado ao baleiro con outros métodos de secado pode mellorar a eficiencia da produción e reducir os custos do produto. Por exemplo, para produtos como verduras, produtos acuáticos e froitas, o secado ao baleiro pode garantir a calidade do produto. Se, despois da limpeza e branqueamento, os produtos son centrifugados para eliminar a auga superficial e despois secan con aire frío antes de ser enviados ao equipo de secado ao baleiro, pódense conseguir melloras significativas na eficiencia da produción e reducir os custos de produción. A combinación de secado por pulverización e liofilización- tamén é unha destas combinacións.
Pódense atopar moitos métodos de combinación similares mediante a experimentación, aínda que isto requirirá moito tempo, esforzo e recursos económicos.
5. Conclusión
Os equipos de secado ao baleiro están a ser innovados constantemente. Non obstante, aínda hai moitos problemas. Se a industria, a academia e as institucións de investigación poden cooperar estreitamente, os resultados serán aínda máis significativos.