Vaakumkuivatusseadmeid on mitut tüüpi, neil on lai valik rakendusi ja need arenevad kiiresti. See artikkel keskendub mitut tüüpi vaakumkuivatusseadmete kodumaistele ja rahvusvahelistele arengusuundadele, eesmärgiga hõlbustada teabevahetust, tuvastada väljakutseid, millega tuleb vaakumkuivatusseadmete arendamisel tegeleda, ja parandada vaakumkuivatusseadmete taset minu riigis.
Vaakumkuivatusel on palju eeliseid: madalal rõhul kuivatamisel saavutatakse madal hapnikusisaldus, välditakse kuivatatud materjali oksüdeerumist ja riknemist ning võimaldatakse kuivatada tule- ja plahvatusohtlikke ohtlikke materjale; see võimaldab materjalides madalatel temperatuuridel niiskust aurustada, muutes kuumustundlike materjalide kuivatamise lihtsaks; see suudab kuivatatud materjalist väärtuslikke ja kasulikke komponente taastada; ja see võib takistada mürgiste ja kahjulike ainete eraldumist kuivatatud materjalist, muutes selle keskkonnasõbralikuks "roheliseks" kuivatusmeetodiks. Seetõttu on vaakumkuivatusseadmete kasutamine muutumas üha laiemaks.
Vaakumkuivatuse peamised puudused on vajadus vaakumsüsteemi järele, mis oleks võimeline veeauru pumpama, mille tulemuseks on suured investeeringud seadmetesse ja kasutuskulud; ja madal tootmistõhusus ja väike toodang. Paljud teadlased ja insenerid on teinud suuri jõupingutusi nende puuduste ületamiseks. Samal ajal peavad vaakumkuivatuse paljude eeliste tõttu mõned tooted kasutama vaakumkuivatusseadmeid. Seetõttu on vaakumkuivatusseadmete arendamisel paljulubav tulevik.
1. Pideva vaakumkuivatusseadmete ebaühtlane areng riigisiseselt ja rahvusvaheliselt
Seadmete toodangu parandamiseks ja toodete kvaliteedi tagamiseks töötati välismaal rohkem kui kümme aastat tagasi välja erinevat tüüpi pidevvaakumkuivatusseadmeid. Kuid Hiinas on tehnoloogilise taseme ja avalikkuse ettekujutuse piirangute tõttu areng olnud suhteliselt aeglane.
1) Rihm{1}}tüüpi pidev vaakumkuivatusseade
Jaapanis Hisaka Worksis toodetud WL-VAQ lint-tüüpi pidevvaakumkuivatusseade sobib vedelate materjalide, suspensioonide, pastade ning kõrge-kontsentratsiooniga ja kõrge-viskoossusega materjalide kuivatamiseks. Jaapani Okawara Corporationi toodetud BV-100.5 vaakumlint-tüüpi pidevkuivatusseade kasutab auru- ja juhtivuskuumutust, reguleeritava temperatuuri igas sektsioonis ning reguleeritava konveierilindi pinget ja kiirust. Bucher-Šveitsi ettevõte Guyer AG on välja töötanud automaatse puhastusseadmega linttüüpi pideva vaakumkuivatusseadme seeria.
Alates 1995. aastast on ettevõte tegelenud lint{1}}tüüpi pideva vaakumkuivatusseadmete projekteerimise, tootmise, paigaldamise ja teenindusega ning selle tehnoloogia on suhteliselt küps. Kodused pideva lint-vaakumkuivatusseadmed ei ole levinud. 2004. aastal töötas Guangdongi provintsi põllumajandusteaduste akadeemia edukalt välja väikesemahulise-katseseadme banaanipulbri kuivatamiseks, mis andis suurepäraseid tulemusi.
2) Teravilja pidev vaakumkuivatusseadmed
Teravilja kuivatamine hõlmab suuri koguseid, mis nõuab pidevat kuivatusseadet. Varem töötati paljudes riikides välja erinevaid teraviljakuivatusseadmeid, kuid seemnete kuivatamiseks kasutati kõrge hinna tõttu enamasti terade vaakumkuivatamist. See on aga eksiarvamus. Zhengzhou teraviljateaduse uurimis- ja disainiinstituudi vaneminseneri He Xiangi sõnul on nende väljatöötatud maisi pideva vaakumkuivatusseadme tootmisvõimsus 60 t/d. Püsiinvesteering on veidi suurem kui kuumaõhukuivatus, kuid tegevuskulud on võrreldavad. Arvestades kuivatatud toote kvaliteeti, sealhulgas purunemiskiirust ja pragunemise kiirust kuivatusprotsessi ajal, ei ole madalatel temperatuuridel vaakumkuivatuse kogumaksumus suurem kui kuuma õhu kuivatamisel.
3) Pidev vaakumkülmutus{1}}kuivatusseadmed
Toidutooraine külluse korral on külmkuivatatud{0}}toodete tootmismaht väga suur. Seetõttu ilmusid toiduainete pideva külmutus{2}kuivatusseadmed suhteliselt varakult. 1985. aastal tootis Taani ettevõte ATLAS CONRAD-800 pideva külmkuivatus-kohvi külmkuivatus-tootmisvõimsusega 13 tonni päevas. Joonisel 2 on näidatud selle seadme skemaatiline diagramm. Joonisel 3 on kujutatud Saksamaal toodetud pideva külmkuivatusmasinat.
Shenyangi külmutustehnoloogia uurimisinstituut töötas 2000. aastal edukalt välja esimese kodumaal toodetud pideva vaakumkülmutus{0}}kuivatusseadme. Vaakumkambril on ristkülikukujuline struktuur, mille sisse-/väljalaskekambrite ja kuivatuskambri vahel on isolatsiooniplaadid. Nii sisend- kui ka väljalaskekambrid on varustatud automaatsete kaalumissüsteemidega, et määrata külmkuivatatud toiduainete kuivatuskiirust, vee eemaldamise kiirust ja lõplikku kuivatusastet. Kaks välist veepüüdurit töötavad vaheldumisi, et saavutada pidev veepüüdmine ja jää sulamine.
Kodumaiste ja rahvusvaheliste turgude vahel on pidev külmkuivatus{0}}seadmete müügimahus märkimisväärne lõhe. Aastatel 1985–1990 müüs Taani ettevõte ATLAS 18 pidevat külmkuivatusseadet, millest ühe ostis Taiwan, samas kui Mandri-Hiina ei ole seda tüüpi seadmeid veel kasutusele võtnud ja ainsat kodumaal toodetud seadet pole veel müüdud.
2. Vaakumkuivatusseadmete valik suureneb nii riigisiseselt kui ka rahvusvaheliselt.
Erinevatel eesmärkidel on välja töötatud erinevaid uusi ja erinevat tüüpi vaakumkuivatusseadmeid.
1) Mikrolaine vaakumkuivatusseade säästab energiat ja suurendab kuivatuskiirust.
2) Pihustus-külmkuivatusseadmed ühendavad pihustamise ja külmkuivatamise, mis on määratud materjali omaduste ja toote saagisega. Materjal peab olema vedel suspensioon, mis pärast pihustuskülmutamist moodustab mikro- ja nano-skaala osakesi, suurendades kuivamiskiirust ja parandades toote saagist.
3) Vaakum-auru{1}}faasikuivatusseadmeid kasutatakse spetsiaalselt suurte õli{2}}kasutustrafode ja muude sarnaste elektriseadmete kuivatamiseks. Šveits töötas selle toote välja 1970. aastatel. minu riik tutvustas neid seadmeid 1980ndatel ja pärast 1990ndaid on tehnoloogia suures osas assimileeritud ning nüüd saab seadmete komplekte toota ka kodumaal.
4) Väike-labori külmkuivatus-seadmed: koolide ja teadusasutuste vajaduste rahuldamiseks on siseriiklikult ja rahvusvaheliselt välja töötatud mitmeid väikesemahulisi-laboratooriumide külmkuivatus-seadmeid, millel on erinevad funktsioonid. Joonistel 4-7 on kujutatud mitut Saksamaalt pärit MartinChristi toodetud väikesemahulist-labori külmkuivatit-, mis on väikese suurusega, kerged ja multi-funktsionaalsed. Põhimõtteliselt suudavad nad täita erinevate materjalide külmkuivatamise katseid. Mitmed kodumaised tootjad, nagu Haimen Light Industry Machinery Factory No{13}}, on hakanud disainilahendusi assimileerima ja juurutama, arendades uusi tooteid, kuigi nende jõudlus pole veel piisavalt stabiilne.
Ühekambriline{0}}süsteem
Aseptilistes tingimustes toimub nii eelkülmutamine-kui ka kuivatamine kondensatsioonikambris.
Kahekambriline{0}}süsteem
Eelkülmutamine toimub madalatemperatuurilises-külmikus või pöörleva sügavkülmikuga ning kuivatamine toimub kondensatsioonikambri kohal asuvas kuivatuskambris.
5) Külm{1}}külmkuivatus-eraldustüüpi farmatseutiline külmkuivati{2}}
Toidu külmutus{0}}kuivatid eraldavad külmutamise ja kuivatamise, et säästa energiat, aega ja suurendada saagikust. Traditsioonilised farmaatsia külmutuskuivatid{2}} lõpetavad külmutamise ja kuivatamise masinas ühe sammuga. Mõned Lääne-Euroopa ja Ameerika Ühendriikide ettevõtted külmutavad toiduainete külmkuivatamisega-samade eesmärkide saavutamiseks ravimid eel{{5} ja saadavad need seejärel kuivatisse kuivatamiseks. Joonisel 8 on foto pidevast ravimi eelkülmutusseadmest-.
3. Vaakumkuivatusseadmete funktsioonid suurenevad.
Elektroonika ja arvutitehnoloogia edenedes on vaakumkuivatusseadmete juhtimissüsteemid ja kuvamisfunktsioonid üldiselt suurenenud. Zhengzhou teraviljateaduse uurimisinstituudi välja töötatud maisi vaakumkuivatusseadmetel on automaatjuhtimine ja simuleeritud ekraanikuvamise funktsioonid; Vaakumkülmkuivatitel, mida toodavad sellised tootjad nagu Shanghai Dongfulong ja Beijing Suyuan, on mitu funktsiooni, sealhulgas külmutamise-lõpp-punkti määramine, külmutus-kuivatuskõvera kujundamine, tööoleku jälgimine, mitme külmutus-kuivatuskõvera salvestamine ja tootmisteabe printimine.
Välismaistel vaakumkuivatusseadmetel on üldiselt rohkem funktsioone, millest enamik sisaldab robotkäsivarsi proovide võtmiseks ja kuivatamise ajal testimiseks; mõnel pöörleva vaakumkuivatusseadmel on purustamise ja granuleerimise funktsioonid; farmaatsia külmkuivatus{0}}võib teostada ka granuleerimist.
4. Mitmed vaated vaakumkuivatusseadmete arendamisele
1) Innovatsioon on vaakumkuivatusseadmete arendamise põhiline väljapääs
Praegu on vaakumkuivatusseadmete väljatöötamine suhteliselt aeglane. Üks oluline põhjus on vastastikune matkimine, mille tagajärjeks on stagnatsioon samal tehnoloogilisel tasemel ja innovatsiooni puudumine. Imiteerimisel on tugev suutlikkus ja kiirus, kuid nõrk innovatsioonikontseptsioon ja ebapiisavad investeeringud. Konkurents on keskendunud turuosale, suhete loomisele ja hinnasõdadele. Veidi parem lähenemine hõlmab pingutusi kvaliteedi ja-müügijärgse teeninduse osas. Need ei ole aga head meetodid vaakumkuivatusseadmete väljatöötamiseks; innovatsiooni jaoks on vaja investeerida inimressurssidesse, materjalidesse ja rahandusse.
2) Energiasääst on vaakumkuivatusseadmete arendamise võti
Energiapuudus on pälvinud kogu maailmas tähelepanu. Traditsiooniline mõtlemine on seisukohal, et vaakumkuivatusseadmed kulutavad palju energiat, sest selleks on vaja vaakumpumpa. Samas puuduvad tegelikud energiatarbimise võrdlused sama materjali kuivatamisel sama niiskusesisalduseni. Tegelikult on vaakumkuivatus kuivatamine madalal-temperatuuril suletud ruumis, mille tulemuseks on suhteliselt vähem energiaraiskamist. Sellegipoolest on vaakumkuivatusseadmete energiasääst nende väljatöötamisel otsustava tähtsusega. Võrreldes teist tüüpi kuivatusseadmetega peaks vaakumkuivatusseadmete energiasäästu keskenduma vaakumsüsteemi ratsionaalsele projekteerimisele, valikule ja kasutamisele.
Veeauru pumpamiseks võimelisi vaakumsüsteeme pole palju. Praegu on kaks peamist kategooriat: üks on pumbad, mis võivad otse veeauru pumbata, sealhulgas peamiselt veejugapumbad, aurupumbad, veerõnga pumbad ja märgjuurpumbad; teine kasutab vee kogumiseks kondensatsiooni. Mõlemad meetodid on suhteliselt energia-mahukad. Esimese energiasäästu suund peaks olema pumba pumpamise efektiivsuse parandamine; Viimase energiasäästu suund on selliste seadmete nagu gaasi-tahkefaasilised soojusvahetid. 3 konstruktsioonide ja soojusliku efektiivsuse kavandamine. Pidev vaakumkuivatusseade on oluline meetod toote saagise suurendamiseks ja energia säästmiseks.
Võrreldes partii vaakumkuivatusseadmetega nõuavad pidevad vaakumkuivatusseadmed vähem lisaaega, säästes aega ja suurendades toodangut. Lisaks, erinevalt partii vaakumkuivatusseadmetest, ei nõua see seadme temperatuuri kõikumist iga tootmistsükli jooksul, vältides seega energia raiskamist seadme komponentide korduvast kuumutamisest. Seetõttu säästab see energiat.
4) Vaakumkuivatusseadmete kombineerimine teiste kuivatusmeetoditega on tootmismeetod, mida tuleks soodustada.
Vaakumkuivatuse kombineerimine teiste kuivatamismeetoditega võib parandada tootmise efektiivsust ja vähendada tootekulusid. Näiteks selliste toodete puhul nagu köögiviljad, veesaadused ja puuviljad võib vaakumkuivatus tagada toote kvaliteedi. Kui tooteid pärast puhastamist ja blanšeerimist tsentrifuugitakse pinnavee eemaldamiseks ja kuivatatakse seejärel külma õhuga enne vaakumkuivatusseadmesse saatmist, on võimalik saavutada märkimisväärne tootmistõhususe paranemine ja tootmiskulude vähenemine. Pihustuskuivatamise ja külmkuivatamise{3}}kombineerimine on samuti üks selline kombinatsioon.
Katsetamise teel võib leida palju sarnaseid kombineerimismeetodeid, kuigi see nõuab märkimisväärset aega, vaeva ja rahalisi ressursse.
5. Järeldus
Vaakumkuivatusseadmeid uuendatakse pidevalt. Siiski on endiselt palju probleeme. Kui tööstus, akadeemilised ringkonnad ja teadusasutused saavad teha tihedat koostööd, on tulemused veelgi olulisemad.