Oprema za vakuumsko sušenje dolazi u više vrsta, ima širok spektar primjena i brzo se razvija. Ovaj članak se fokusira na domaće i međunarodne trendove razvoja nekoliko vrsta opreme za vakuumsko sušenje, sa ciljem da olakša razmjenu informacija, identifikuje izazove koje je potrebno riješiti u razvoju opreme za vakuumsko sušenje i poboljšati nivo opreme za vakuum sušenje u mojoj zemlji.
Vakuumsko sušenje ima mnoge prednosti: sušenje pod niskim pritiskom rezultira niskim sadržajem kiseonika, sprečavajući oksidaciju i propadanje osušenog materijala i omogućavajući sušenje zapaljivih i eksplozivno opasnih materijala; omogućava isparavanje vlage u materijalima na niskim temperaturama, što olakšava sušenje materijala osjetljivih na toplinu{0}}; može povratiti vrijedne i korisne komponente iz osušenog materijala; i može spriječiti emisiju toksičnih i štetnih tvari iz osušenog materijala, što ga čini ekološki prihvatljivom "zelenom" metodom sušenja. Stoga je primjena opreme za vakuumsko sušenje sve raširenija.
Glavni nedostaci vakuumskog sušenja su potreba za vakuum sistemom koji može pumpati vodenu paru, što rezultira visokim ulaganjima u opremu i operativnim troškovima; i niska efikasnost proizvodnje i mala proizvodnja. Mnogi naučnici i inženjeri uložili su značajne napore da prevaziđu ove nedostatke. Istovremeno, zbog brojnih prednosti vakuumskog sušenja, neki proizvodi moraju koristiti opremu za vakuumsko sušenje. Stoga razvoj opreme za vakuumsko sušenje ima obećavajuću budućnost.
1. Neravnomjeran razvoj opreme za kontinuirano vakuumsko sušenje na domaćem i međunarodnom planu
Kako bi se poboljšala proizvodnja opreme i osigurao kvalitet proizvoda, prije više od jedne decenije u inostranstvu su razvijeni različiti tipovi opreme za kontinuirano vakuumsko sušenje. Međutim, u Kini, zbog ograničenja u tehnološkom nivou i percepciji javnosti, razvoj je bio relativno spor.
1) Oprema za kontinuirano vakuumsko sušenje tipa traka-
Oprema za kontinuirano vakuumsko sušenje tipa WL-VAQ-, proizvedena od strane Hisaka Works, Japan, pogodna je za sušenje tečnih materijala, kaša, pasta i materijala visoke-koncentracije i visokog{3} viskoziteta. Uređaj za kontinuirano sušenje tipa BV-100.5 sa vakumskom trakom- proizveden od strane Okawara Corporation, Japan, koristi parno i konduktivno grijanje, sa podesivom temperaturom u svakoj sekciji i podesivim zatezanjem i brzinom transportne trake. Bucher-Guyer AG iz Švicarske je razvio seriju trakaste opreme za kontinuirano vakuumsko sušenje sa automatskim uređajem za čišćenje.
Od 1995. godine kompanija se bavi projektovanjem, proizvodnjom, montažom i servisom trakaste-opreme za kontinuirano vakuumsko sušenje, a njena tehnologija je relativno zrela. Domaća oprema za vakuumsko sušenje sa kontinuiranim trakama nije uobičajena. Godine 2004. Akademija poljoprivrednih nauka provincije Guangdong uspješno je razvila mali{5}}eksperimentalni uređaj za sušenje banane u prahu, koji je pokazao odlične rezultate.
2) Oprema za kontinuirano vakuumsko sušenje žitarica
Sušenje žitarica uključuje velike količine i zahtijeva kontinuiranu opremu za sušenje. Ranije su mnoge zemlje razvijale razne uređaje za sušenje zrna, ali se vakuumsko sušenje zrna uglavnom koristilo za sušenje sjemena zbog visoke cijene. Međutim, ovo je zabluda. Prema riječima višeg inženjera He Xianga iz Zhengzhou Instituta za istraživanje i dizajn žitarica, njihova razvijena oprema za kontinuirano vakuumsko sušenje kukuruza ima proizvodni kapacitet od 60 t/d. Fiksna investicija je nešto veća od sušenja vrućim zrakom, ali su operativni troškovi uporedivi. Uzimajući u obzir kvalitet osušenog proizvoda, uključujući stopu lomljenja i pucanja tokom procesa sušenja, ukupna cijena vakuumskog sušenja na niskim temperaturama nije veća od sušenja toplim zrakom.
3) Kontinuirano vakuumsko zamrzavanje{1}}oprema za sušenje
Uz obilje prehrambenih sirovina, obim proizvodnje liofilizovanih{0}}proizvoda je veoma velik. Zbog toga se oprema za kontinuirano zamrzavanje{2}}sušivanja hrane pojavila relativno rano. Danska kompanija ATLAS je 1985. godine proizvela CONRAD-800 kontinuiranu{7}}opremu za sušenje zamrzavanjem{13}}kafe, sa proizvodnim kapacitetom od 13 tona dnevno. Slika 2 prikazuje šematski dijagram ove opreme. Na slici 3 prikazana je mašina za kontinuirano sušenje zamrzavanjem proizvedena u Njemačkoj.
Prvu domaću opremu za kontinuirano vakuumsko{0}}sušenje u vakuumu uspješno je razvio Shenyang Refrigeration Technology Research Institute 2000. godine. Vakuumska komora ima pravokutnu strukturu, sa izolacijskim pločama između ulaznih/izlaznih komora i komore za sušenje. I ulazna i izlazna komora opremljene su automatskim sistemima vaganja za određivanje brzine sušenja, brzine uklanjanja vode i konačnog stepena sušenja zamrzavanjem{3}}osušene hrane. Dvije vanjske zamke vode rade naizmjenično kako bi se postiglo kontinuirano zadržavanje vode i topljenje leda.
Postoji značajan jaz u obimu prodaje opreme za kontinuirano{0}}osušivanje između domaćeg i međunarodnog tržišta. Od 1985. do 1990. danska kompanija ATLAS prodala je 18 jedinica za kontinuirano{5}}sušenje zamrzavanjem, od kojih je jednu kupio Tajvan, dok kontinentalna Kina još nije uvela ovu vrstu opreme, a jedina jedinica domaće proizvodnje još nije prodata.
2. Raznovrsnost opreme za vakuumsko sušenje se povećava kako na domaćem tako i na međunarodnom nivou.
Razvijene su različite nove i različite vrste opreme za vakuumsko sušenje za različite namjene.
1) Mikrovalna oprema za vakuumsko sušenje štedi energiju i povećava brzinu sušenja.
2) Oprema za zamrzavanje{1}}oprema za sušenje raspršivanjem kombinuje raspršivanje i{2}}sušenje zamrzavanjem, koje je određeno svojstvima materijala i prinosom proizvoda. Materijal mora biti tečna suspenzija, koja formira mikro- i nano-čestice nakon zamrzavanja sprejom, povećavajući brzinu sušenja i poboljšavajući prinos proizvoda.
3) Vakuumska parna-oprema za sušenje faze se posebno koristi za sušenje velikih uljnih-transformatora i druge slične električne opreme. Švicarska je razvila ovaj proizvod 1970-ih. moja zemlja je uvela ovu opremu 1980-ih, a nakon 1990-ih, tehnologija je u velikoj mjeri asimilirana i kompletni setovi opreme sada se mogu proizvoditi u zemlji.
4) Mala-laboratorijska-oprema za sušenje zamrzavanjem: Kako bi se zadovoljile potrebe škola i istraživačkih institucija, nekoliko malih-laboratorijskih uređaja za sušenje zamrzavanjem{4}}razmjera sa različitim funkcijama je razvijeno u zemlji i inostranstvu. Na slikama 4-7 prikazano je nekoliko malih-laboratorijskih-laboratorijskih sušara koje proizvodi MartinChrist iz Njemačke, koje su male veličine, male težine i više-funkcionalne. Oni u osnovi mogu zadovoljiti eksperimente sušenja zamrzavanjem različitih materijala. Nekoliko domaćih proizvođača, kao što je Haimen Fabrika mašina za laku industriju br.. 4, počeli su da asimiliraju i uvode dizajn, razvijajući nove proizvode, iako njihov učinak još nije dovoljno stabilan.
Jednokomorni{0}}sistem
U aseptičnim uslovima, i pred{0}}zamrzavanje i sušenje se vrše u kondenzacionoj komori.
Dvokomorni{0}}sistem
Pred{0}}zamrzavanje se vrši u niskotemperaturnom-hladnjaču ili rotacionom zamrzivaču, a sušenje se vrši u komori za sušenje iznad komore za kondenzaciju.
5) Liofilna-farmaceutska separacija za sušenje zamrzavanjem{2}}
Zamrzavanje{0}}sušara hrane razdvaja zamrzavanje i sušenje radi uštede energije, uštede vremena i povećanja prinosa. Tradicionalne farmaceutske{2}} sušare za zamrzavanje završavaju zamrzavanje i sušenje u mašini u jednom koraku. Neke kompanije u zapadnoj Evropi i Sjedinjenim Državama, da bi postigle iste ciljeve kao što je sušenje zamrzavanjem{4}}hrane, prethodno-zamrzavaju lijekove, a zatim ih šalju u sušilicu na sušenje. Slika 8 prikazuje fotografiju uređaja za neprekidno zamrzavanje lijeka{8}}.
3. Funkcije opreme za vakuumsko sušenje se povećavaju.
Sa napretkom elektronike i kompjuterske tehnologije, kontrolni sistemi i funkcije prikaza opreme za vakuumsko sušenje generalno su se povećale. Oprema za vakuumsko sušenje kukuruza koju je razvio Zhengzhou Grain Science Research Institute ima automatsku kontrolu i simulirane funkcije prikaza na ekranu; Vakuumske sušilice zamrzavanjem koje proizvode proizvođači kao što su Shanghai Dongfulong i Beijing Suyuan imaju više funkcija uključujući određivanje krajnje tačke sušenja-zamrzavanje, dizajn krivulje sušenja zamrzavanjem{2}}, praćenje statusa rada, pohranu višestrukih krivulja sušenja zamrzavanjem{3}}i štampanje informacija o proizvodnji.
Strana oprema za vakuumsko sušenje općenito ima više funkcija, od kojih većina uključuje robotske ruke za uzorkovanje i testiranje tokom procesa sušenja; neka oprema za rotaciono vakuumsko sušenje ima funkcije drobljenja i granulacije; farmaceutska{0}}oprema za sušenje zamrzavanjem također može izvršiti granulaciju.
4. Nekoliko pogleda na razvoj opreme za vakuumsko sušenje
1) Inovacija je osnovni izlaz za razvoj opreme za vakuumsko sušenje
Trenutno je razvoj opreme za vakuumsko sušenje relativno spor. Jedan važan razlog je međusobno oponašanje, što rezultira stagnacijom na istom tehnološkom nivou i nedostatkom inovacija. Postoji jak kapacitet i brzina u imitaciji, ali slab koncept inovacije i nedovoljno ulaganja. Konkurencija je fokusirana na udio na tržištu, izgradnju odnosa i ratove cijena. Nešto bolji pristup podrazumijeva određeni napor u kvaliteti i-uslugi nakon prodaje. Međutim, ovo nisu dobre metode za razvoj opreme za vakuumsko sušenje; za inovacije je neophodno ulaganje u ljudske resurse, materijale i finansije.
2) Ušteda energije je ključ razvoja opreme za vakuumsko sušenje
Nedostatak energije je privukao pažnju širom sveta. Tradicionalno razmišljanje smatra da oprema za vakuumsko sušenje troši mnogo energije jer joj je potrebna vakuumska pumpa. Međutim, postoji nedostatak stvarnih poređenja potrošnje energije za sušenje istog materijala do istog sadržaja vlage. U stvari, vakuumsko sušenje je sušenje na niskoj-temperaturi u zatvorenom prostoru, što rezultira relativno manjim gubitkom energije. Ipak, ušteda energije u opremi za vakuumsko sušenje ostaje ključna za njen razvoj. U poređenju sa drugim vrstama opreme za sušenje, fokus uštede energije u opremi za vakuum sušenje treba da bude na racionalnom dizajnu, izboru i upotrebi vakuum sistema.
Ne postoji mnogo vakuumskih sistema koji mogu pumpati vodenu paru. Trenutno postoje dvije glavne kategorije: jedna su pumpe koje mogu direktno pumpati vodenu paru, uglavnom uključujući vodene mlazne pumpe, parne mlazne pumpe, vodene prstenaste pumpe i vlažne Roots pumpe; drugi koristi kondenzaciju za hvatanje vode. Obje metode su relativno energetski-intenzivne. Pravac uštede energije za prve bi trebao biti poboljšanje efikasnosti pumpanja pumpe; smjer uštede energije za potonje je projektovanje konstrukcija i termičke efikasnosti uređaja kao što su plinski-čvrstofazni izmjenjivači toplote. 3) Kontinuirana oprema za vakuumsko sušenje je važan metod za povećanje prinosa proizvoda i uštedu energije.
U poređenju sa opremom za serijsko vakuumsko sušenje, oprema za kontinuirano vakuumsko sušenje zahteva manje pomoćnog vremena, štedi vreme i povećava učinak. Nadalje, za razliku od opreme za serijsko vakuumsko sušenje, ne zahtijeva da temperatura opreme fluktuira sa svakim proizvodnim ciklusom, čime se izbjegava gubitak energije zbog stalnog zagrijavanja komponenti opreme. Stoga štedi energiju.
4) Kombinovanje opreme za vakuumsko sušenje sa drugim metodama sušenja je proizvodna metoda koju treba poticati.
Kombinovanjem vakuumskog sušenja sa drugim metodama sušenja može se poboljšati efikasnost proizvodnje i smanjiti troškovi proizvoda. Na primjer, za proizvode kao što su povrće, vodeni proizvodi i voće, vakuumsko sušenje može osigurati kvalitetu proizvoda. Ako se nakon čišćenja i blanširanja proizvodi centrifugiraju kako bi se uklonila površinska voda, a zatim osuše hladnim zrakom prije nego što se pošalju u opremu za vakuumsko sušenje, mogu se postići značajna poboljšanja u efikasnosti proizvodnje i smanjeni troškovi proizvodnje. Kombinacija sušenja raspršivanjem i sušenja{3}}leofilom također je jedna takva kombinacija.
Eksperimentiranjem se mogu pronaći mnoge slične metode kombinovanja, iako će to zahtijevati dosta vremena, truda i financijskih sredstava.
5. Zaključak
Oprema za vakuum sušenje se stalno inovira. Međutim, i dalje ima mnogo problema. Ako industrija, akademska zajednica i istraživačke institucije mogu blisko sarađivati, rezultati će biti još značajniji.