Vacuümdroogapparatuur is er in vele soorten, heeft een breed scala aan toepassingen en ontwikkelt zich snel. Dit artikel richt zich op de binnenlandse en internationale ontwikkelingstrends van verschillende soorten vacuümdroogapparatuur, met als doel de uitwisseling van informatie te vergemakkelijken, de uitdagingen te identificeren die moeten worden aangepakt bij de ontwikkeling van vacuümdroogapparatuur en het niveau van vacuümdroogapparatuur in mijn land te verbeteren.
Vacuümdrogen heeft veel voordelen: drogen bij lage druk resulteert in een laag zuurstofgehalte, waardoor oxidatie en bederf van het gedroogde materiaal wordt voorkomen en het drogen van brandbare en explosieve gevaarlijke materialen mogelijk wordt gemaakt; het maakt de verdamping van vocht in materialen bij lage temperaturen mogelijk, waardoor het gemakkelijk wordt om warmte-gevoelige materialen te drogen; het kan waardevolle en nuttige componenten uit het gedroogde materiaal terugwinnen; en het kan de uitstoot van giftige en schadelijke stoffen uit het gedroogde materiaal voorkomen, waardoor het een milieuvriendelijke "groene" droogmethode is. Daarom wordt de toepassing van vacuümdroogapparatuur steeds wijdverspreider.
De belangrijkste nadelen van vacuümdrogen zijn de behoefte aan een vacuümsysteem dat waterdamp kan pompen, wat resulteert in hoge investeringen in apparatuur en bedrijfskosten; en lage productie-efficiëntie en kleine output. Veel wetenschappers en ingenieurs hebben aanzienlijke inspanningen geleverd om deze tekortkomingen te overwinnen. Tegelijkertijd moeten sommige producten vanwege de vele voordelen van vacuümdrogen gebruik maken van vacuümdroogapparatuur. Daarom heeft de ontwikkeling van vacuümdroogapparatuur een veelbelovende toekomst.
1. Ongelijkmatige ontwikkeling van apparatuur voor continu vacuümdrogen, zowel nationaal als internationaal
Om de output van de apparatuur te verbeteren en de productkwaliteit te garanderen, werden meer dan tien jaar geleden in het buitenland verschillende soorten continu vacuümdroogapparatuur ontwikkeld. In China is de ontwikkeling echter relatief langzaam verlopen als gevolg van beperkingen op technologisch niveau en publieke perceptie.
1) Apparatuur voor continu vacuümdrogen met een riem-
De continu vacuümdroogapparatuur van het WL-VAQ-band-type, geproduceerd door Hisaka Works, Japan, is geschikt voor het drogen van vloeibare materialen, slurries, pasta's en materialen met een hoge- concentratie en hoge- viscositeit. Het continue droogapparaat van het type BV-100.5 vacuümband-, geproduceerd door Okawara Corporation, Japan, maakt gebruik van stoom- en geleidingsverwarming, met instelbare temperatuur in elke sectie en instelbare spanning en snelheid van de transportband. Bucher-Guyer AG uit Zwitserland heeft een reeks continu vacuümdroogapparatuur van het bandtype ontwikkeld met een automatisch reinigingsapparaat.
Sinds 1995 houdt het bedrijf zich bezig met het ontwerp, de productie, de installatie en het onderhoud van continu-vacuümdroogapparatuur van het type band-, en de technologie is relatief volwassen. Huishoudelijke vacuümdroogapparatuur met continue band is niet gebruikelijk. In 2004 ontwikkelde de Guangdong Provinciale Academie voor Landbouwwetenschappen met succes een kleinschalig experimenteel apparaat voor het drogen van bananenpoeder, dat uitstekende resultaten opleverde.
2) Continue vacuümdroogapparatuur voor granen
Bij het drogen van graan zijn grote hoeveelheden betrokken, waarvoor continue droogapparatuur nodig is. Vroeger ontwikkelden veel landen verschillende graandroogapparatuur, maar vanwege de hoge kosten werd het vacuümdrogen van granen vooral gebruikt voor het drogen van zaden. Dit is echter een misvatting. Volgens Senior Engineer He Xiang van het Zhengzhou Grain Science Research and Design Institute heeft hun ontwikkelde continue vacuümdroogapparatuur voor maïs een productiecapaciteit van 60 t/d. De vaste investering is iets hoger dan heteluchtdrogen, maar de exploitatiekosten zijn vergelijkbaar. Gezien de kwaliteit van het gedroogde product, inclusief breuksnelheid en scheursnelheid tijdens het droogproces, zijn de totale kosten van vacuümdrogen bij lage temperaturen niet hoger dan die van drogen met hete lucht.
3) Continu vacuümvriezen-Droogapparatuur
Omdat er veel voedselgrondstoffen zijn, is het productievolume van gevries{0}}gevriesdroogde producten erg groot. Daarom verscheen er relatief vroeg apparatuur voor het continu invriezen van voedsel-. In 1985 produceerde het Deense bedrijf ATLAS de CONRAD-800 continue vries-droogapparatuur voor het vries-drogen van koffie, met een productiecapaciteit van 13 ton per dag. Figuur 2 toont een schematisch diagram van deze apparatuur. Figuur 3 toont een continue vriesdroogmachine geproduceerd in Duitsland.
De eerste in eigen land geproduceerde apparatuur voor continu vacuümvriezen- werd in 2000 met succes ontwikkeld door het Shenyang Refrigeration Technology Research Institute. De vacuümkamer heeft een rechthoekige structuur, met isolatieplaten tussen de inlaat-/uitlaatkamers en de droogkamer. Zowel de inlaat- als de uitlaatkamer zijn uitgerust met automatische weegsystemen om de droogsnelheid, de waterverwijderingssnelheid en de uiteindelijke drooggraad van het gevriesdroogde voedsel te bepalen. Twee externe watervangers werken afwisselend om continu water vast te houden en ijs te smelten.
Er is een aanzienlijke kloof in het verkoopvolume van continuvries{0}}droogapparatuur tussen de binnenlandse en internationale markten. Van 1985 tot 1990 verkocht het Deense bedrijf ATLAS 18 continue vriesdroog-eenheden, waarvan er één werd gekocht door Taiwan, terwijl het vasteland van China dit type apparatuur nog niet heeft geïntroduceerd, en de enkele in het binnenland geproduceerde eenheid nog niet is verkocht.
2. De verscheidenheid aan vacuümdroogapparatuur neemt zowel nationaal als internationaal toe.
Er zijn verschillende nieuwe en verschillende soorten vacuümdroogapparatuur ontwikkeld voor verschillende doeleinden.
1) Magnetronvacuümdroogapparatuur bespaart energie en verhoogt de droogsnelheid.
2) Sproeivries-droogapparatuur combineert sproeien en vriesdrogen-, bepaald door de eigenschappen van het materiaal en de productopbrengst. Het materiaal moet een vloeibare slurry zijn, die micro-- en nano--deeltjes vormt na sproeivriezen, waardoor de droogsnelheid toeneemt en de productopbrengst verbetert.
3) Vacuümdamp-fasedroogapparatuur wordt specifiek gebruikt voor het drogen van grote olie-ondergedompelde transformatoren en andere soortgelijke elektrische apparatuur. Zwitserland heeft dit product in de jaren zeventig ontwikkeld. mijn land introduceerde deze apparatuur in de jaren tachtig, en na de jaren negentig is de technologie grotendeels geassimileerd, en kunnen complete sets apparatuur nu in eigen land worden vervaardigd.
4) Klein-laboratoriumvriesdroog-apparatuur: Om aan de behoeften van scholen en onderzoeksinstellingen te voldoen, zijn er in binnen- en buitenland verschillende kleinschalige-laboratoriumvries-apparaten met verschillende functies ontwikkeld. Figuren 4-7 laten verschillende kleinschalige-laboratoriumvriesdrogers- zien, geproduceerd door MartinChrist uit Duitsland, die klein van formaat, licht van gewicht en multi-functioneel zijn. Ze kunnen in principe voldoen aan de vriesdroogexperimenten van verschillende materialen. Verschillende binnenlandse fabrikanten, zoals Haimen Light Industry Machinery Factory No. 4, zijn begonnen ontwerpen te assimileren en te introduceren en nieuwe producten te ontwikkelen, hoewel hun prestaties nog niet stabiel genoeg zijn.
Eén-kamersysteem
Onder aseptische omstandigheden worden zowel het voorvriezen als het drogen uitgevoerd in de condensatiekamer.
Dubbel-kamersysteem
Het voor{0}}voorvriezen wordt uitgevoerd in een koelkast met lage- temperatuur of roterende vriezer, en het drogen wordt uitgevoerd in de droogkamer boven de condensatiekamer.
5) Vries-farmaceutische vries-droger van het scheidingstype
Voedselvries-drogers scheiden het invriezen en drogen om energie en tijd te besparen en de opbrengst te verhogen. Traditionele farmaceutische vries-drogers voltooien het invriezen en drogen in de machine in één stap. Sommige bedrijven in West-Europa en de Verenigde Staten willen dezelfde doelen bereiken als het invriezen-drogen van voedsel door de medicijnen voor-in te vriezen en ze vervolgens naar de droger te sturen om te drogen. Figuur 8 toont een foto van een apparaat voor het continu voorvriezen van medicijnen.
3. De functies van vacuümdroogapparatuur nemen toe.
Met de vooruitgang van de elektronica en computertechnologie zijn de besturingssystemen en weergavefuncties van vacuümdroogapparatuur over het algemeen toegenomen. De maïsvacuümdroogapparatuur ontwikkeld door het Zhengzhou Grain Science Research Institute heeft automatische besturing en gesimuleerde schermweergavefuncties; Vacuümvriesdrogers geproduceerd door fabrikanten als Shanghai Dongfulong en Beijing Suyuan hebben meerdere functies, waaronder bepaling van het vriesdroog-eindpunt, ontwerp van de vriesdroog-droogcurve, monitoring van de werkingsstatus, opslag van meerdere vriesdroog-droogcurves en het afdrukken van productie-informatie.
Buitenlandse vacuümdroogapparatuur heeft over het algemeen meer functies, waarvan de meeste robotarmen omvatten voor bemonstering en testen tijdens het droogproces; sommige roterende vacuümdroogapparatuur heeft breek- en granulatiefuncties; farmaceutische vriesdroog-apparatuur kan ook granulatie uitvoeren.
4. Verschillende visies op de ontwikkeling van vacuümdroogapparatuur
1) Innovatie is de fundamentele uitweg voor de ontwikkeling van vacuümdroogapparatuur
Momenteel verloopt de ontwikkeling van vacuümdroogapparatuur relatief langzaam. Een belangrijke reden is de wederzijdse imitatie, met als gevolg stagnatie op hetzelfde technologische niveau en een gebrek aan innovatie. Er is een sterke capaciteit en snelheid in imitatie, maar een zwak concept van innovatie en onvoldoende investeringen. De concurrentie is gericht op marktaandeel, het opbouwen van relaties en prijzenoorlogen. Een iets betere aanpak vergt enige inspanning op het gebied van kwaliteit en after{4}}service. Dit zijn echter geen goede methoden voor het ontwikkelen van vacuümdroogapparatuur; investeringen in menselijke hulpbronnen, materialen en financiën zijn noodzakelijk voor innovatie.
2) Energiebesparing is de sleutel tot de ontwikkeling van vacuümdroogapparatuur
Energieschaarste heeft wereldwijd de aandacht getrokken. Traditioneel denken is dat vacuümdroogapparatuur veel energie verbruikt omdat er een vacuümpomp voor nodig is. Er is echter een gebrek aan vergelijkingen van het werkelijke energieverbruik voor het drogen van hetzelfde materiaal tot hetzelfde vochtgehalte. Vacuümdrogen is feitelijk drogen op lage- temperatuur in een afgesloten ruimte, wat resulteert in relatief minder energieverspilling. Niettemin blijft energiebesparing in vacuümdroogapparatuur cruciaal voor de ontwikkeling ervan. Vergeleken met andere soorten droogapparatuur moet de nadruk bij energiebesparing bij vacuümdroogapparatuur liggen op het rationele ontwerp, de selectie en het gebruik van het vacuümsysteem.
Er zijn niet veel vacuümsystemen die waterdamp kunnen verpompen. Momenteel zijn er twee hoofdcategorieën: de ene zijn pompen die waterdamp direct kunnen pompen, voornamelijk waterstraalpompen, stoomstraalpompen, waterringpompen en natte Roots-pompen; de andere gebruikt condensatie om water op te vangen. Beide methoden zijn relatief energie-intensief. De richting van energiebesparing voor de eerstgenoemde zou het verbeteren van de pompefficiëntie van de pomp moeten zijn; de richting van energiebesparing voor dit laatste is het ontwerpen van structuren en thermische efficiëntie van apparaten zoals gas-vaste-fase-warmtewisselaars. 3). Apparatuur voor continu vacuümdrogen is een belangrijke methode om de productopbrengst te verhogen en energie te besparen.
Vergeleken met batchvacuümdroogapparatuur heeft continu vacuümdroogapparatuur minder extra tijd nodig, waardoor tijd wordt bespaard en de productie wordt verhoogd. Bovendien is het, in tegenstelling tot batch-vacuümdroogapparatuur, niet nodig dat de temperatuur van de apparatuur bij elke productiecyclus fluctueert, waardoor energieverspilling als gevolg van herhaalde verwarming van onderdelen van de apparatuur wordt vermeden. Daarom bespaart het energie.
4) Het combineren van vacuümdroogapparatuur met andere droogmethoden is een productiemethode die moet worden aangemoedigd.
Het combineren van vacuümdrogen met andere droogmethoden kan de productie-efficiëntie verbeteren en de productkosten verlagen. Voor producten zoals groenten, aquatische producten en fruit kan vacuümdrogen bijvoorbeeld de productkwaliteit garanderen. Als de producten na het reinigen en blancheren worden gecentrifugeerd om oppervlaktewater te verwijderen en vervolgens met koude lucht worden gedroogd voordat ze naar de vacuümdroogapparatuur worden gestuurd, kunnen aanzienlijke verbeteringen in de productie-efficiëntie en lagere productiekosten worden bereikt. De combinatie van sproeidrogen en vriesdrogen- is ook zo'n combinatie.
Door middel van experimenten kunnen veel vergelijkbare combinatiemethoden worden gevonden, hoewel dit aanzienlijke tijd, moeite en financiële middelen zal vergen.
5. Conclusie
Vacuümdroogapparatuur wordt voortdurend geïnnoveerd. Er zijn echter nog steeds veel problemen. Als de industrie, de academische wereld en onderzoeksinstellingen nauw kunnen samenwerken, zullen de resultaten nog belangrijker zijn.