Es gibt viele Arten von Vakuumtrocknungsgeräten, die ein breites Anwendungsspektrum haben und sich schnell weiterentwickeln. In diesem Artikel werden lediglich die nationalen und internationalen Entwicklungstrends verschiedener Arten von Vakuumtrocknungsgeräten erläutert, mit dem Ziel, Informationen auszutauschen, die Probleme zu identifizieren, die bei der Entwicklung von Vakuumtrocknungsgeräten gelöst werden müssen, und das Niveau der Vakuumtrocknungsgeräte in unserem Land zu verbessern.
Schlüsselwörter: Vakuumtrocknung Trocknungsausrüstung; Gefriertrocknung
Die Vakuumtrocknung hat viele Vorteile: Beim Trocknen unter niedrigem Druck ist der Sauerstoffgehalt niedrig, wodurch die Oxidation und Verschlechterung des zu trocknenden Materials verhindert werden kann, und es können brennbare und explosive Gefahrgüter getrocknet werden. Es kann die Feuchtigkeit im Material bei niedrigen Temperaturen verdampfen und so das Trocknen hitzeempfindlicher Materialien erleichtern. Es kann die wertvollen und nützlichen Bestandteile in den getrockneten Materialien zurückgewinnen. Es kann die Emission giftiger und schädlicher Substanzen in den getrockneten Materialien verhindern und zu einer umweltfreundlichen Art der „grünen“ Trocknung werden. Daher wird der Einsatz von Vakuumtrocknungsgeräten immer weiter verbreitet.
Der Hauptnachteil der Vakuumtrocknung besteht darin, dass sie ein Vakuumsystem erfordert, das Dampf absaugen kann, was zu hohen Anlageninvestitionen und Betriebskosten führt. Die Produktionseffizienz der Geräte ist gering und die Leistung gering. Um diese Mängel zu überwinden, haben viele Wissenschaftler und Techniker große Anstrengungen unternommen. Gleichzeitig müssen einige Produkte aufgrund der vielen Vorteile der Vakuumtrocknung Vakuumtrocknungsgeräte verwenden. Daher wird die Entwicklung von Vakuumtrocknungsgeräten eine vielversprechende Zukunft haben.
1. Die Entwicklung kontinuierlicher Vakuumtrocknungsanlagen im In- und Ausland ist unausgewogen
Um die Leistung der Anlagen zu steigern und die Produktqualität sicherzustellen, wurden vor über einem Jahrzehnt im Ausland verschiedene Geräte zur kontinuierlichen Vakuumtrocknung entwickelt. In China verlief die Entwicklung jedoch aufgrund der Beschränkungen des technologischen Niveaus und der kognitiven Konzepte der Menschen relativ langsam.
1) Anlage zur kontinuierlichen Vakuumtrocknung mit Band
Die kontinuierliche Vakuumtrocknungsanlage vom Typ WL-VAQ, hergestellt von Nisaka Manufacturing Co., Ltd. aus Japan, eignet sich zum Trocknen von flüssigen Materialien, Schlämmen, Pasten sowie hochkonzentrierten und hochviskosen Materialien. Das von Okawara Co., Ltd. aus Japan hergestellte kontinuierliche Vakuumbandtrocknungsgerät BV-100.5 nutzt Dampf- und Konduktionsheizung. Die Temperatur jedes Abschnitts ist einstellbar, und auch die Spannung und Geschwindigkeit des Förderbandes sind einstellbar. Das schweizerische Unternehmen Buch-Gade hat eine Reihe von kontinuierlich arbeitenden Vakuumtrocknungsanlagen mit automatischen Reinigungsvorrichtungen entwickelt.
Seit 1995 beschäftigen wir uns mit der Entwicklung, Herstellung, Installation und Wartung von kontinuierlich arbeitenden Vakuumtrocknungsanlagen und unsere Technologie ist relativ ausgereift.
Geräte zur kontinuierlichen Vakuumtrocknung im Haushalt sind nicht üblich. Im Jahr 2004 entwickelte die Guangdong Academy of Agricultural Sciences erfolgreich ein kleines Versuchsgerät zum Trocknen von Bananenpulver mit sehr guten Ergebnissen.
2) Kontinuierliche Vakuumtrocknungsanlage für Getreide
Die zu trocknende Getreidemenge ist sehr groß, daher müssen kontinuierliche Trocknungsgeräte verwendet werden. In der Vergangenheit haben viele Länder auf der ganzen Welt eine große Anzahl von Getreidetrocknungsgeräten entwickelt. Die Vakuumtrocknung von Getreide wurde hauptsächlich zur Saatguttrocknung eingesetzt, da die Kosten der Vakuumtrocknung zu hoch waren. Tatsächlich handelt es sich hierbei um ein Missverständnis. Laut dem leitenden Ingenieur He Xiang vom Zhengzhou Grain Research and Design Institute hat die von ihnen entwickelte kontinuierliche Vakuumtrocknungsanlage für Mais eine Produktionskapazität von 60 Tonnen pro Tag. Die Anlageinvestition ist etwas höher als bei der Heißlufttrocknung und die Betriebskosten sind die gleichen wie bei der Heißlufttrocknung. Berücksichtigt man die Qualität des getrockneten Produkts, beispielsweise die Bruchrate und die Ausbeulungsrate während des Trocknungsprozesses, sind die Gesamtkosten der Vakuumtrocknung bei niedrigen Temperaturen nicht höher als die der Heißlufttrocknung.
3) Kontinuierliche Vakuum-Gefriertrocknungsanlage
Lebensmittelrohstoffe sind reichlich vorhanden und die Produktion von Produkten, die gefriergetrocknet werden müssen, ist sehr groß. Daher entstanden relativ früh Geräte zur kontinuierlichen Gefriertrocknung von Lebensmitteln. 1985 produzierte das dänische Unternehmen ATLAS die kontinuierliche Gefriertrocknungsanlage CONRAD - 800 für die Produktion von gefriergetrocknetem Kaffee mit einer täglichen Produktionskapazität von 13 Tonnen. Abbildung 2 ist ein schematisches Diagramm dieser Ausrüstung. Abbildung 3 zeigt einen in Deutschland hergestellten kontinuierlichen Gefriertrockner.
Die erste kontinuierliche Vakuum-Gefriertrocknungsanlage für den Haushalt wurde im Jahr 2000 vom Shenyang Refrigeration Technology Research Institute erfolgreich entwickelt. Die Vakuumkammer hat eine rechteckige Struktur. Zwischen den Zufuhr- und Entladebehältern und dem Trocknungsbehälter sind Isolierplatten angebracht. Sowohl der Einfüll- als auch der Austragsbehälter sind mit automatischen Wiegesystemen ausgestattet, die die Trocknungsgeschwindigkeit, den Wasserausstoß und den Endtrocknungsgrad gefriergetrockneter Lebensmittel bestimmen können. Zwei externe Wasserfallen arbeiten abwechselnd, um eine kontinuierliche Wasseraufnahme und Eisschmelze zu erreichen.
Es besteht eine erhebliche Lücke im Verkaufsvolumen von Geräten zur kontinuierlichen Gefriertrocknung im In- und Ausland. Von 1985 bis 1990 verkaufte das dänische Unternehmen ATLAS in nur fünf Jahren 18 kontinuierliche Gefriertrocknungsmaschinen. Einer davon wurde aus Taiwan, China, gekauft. Bisher wurde jedoch in keiner Provinz oder Stadt auf dem chinesischen Festland eine solche Ausrüstung eingeführt. Lediglich eine im Inland hergestellte Maschine wurde bisher nicht verkauft.
2 Die Vielfalt an Vakuumtrocknungsgeräten im In- und Ausland nimmt zu
Für unterschiedliche Zwecke wurden verschiedene neue Arten von Vakuumtrocknungsgeräten entwickelt.
1) Mikrowellen-Vakuumtrocknungsgeräte sind energiesparend und erhöhen die Trocknungsrate.
2) Die Kombination von Sprüh- und Gefriertrocknung in Sprüh-Gefriertrocknungsanlagen wird durch die Art des Materials und die Leistung des Produkts bestimmt. Das Material muss eine flüssige Aufschlämmung sein. Nach dem Sprühen und Einfrieren bildet es Partikel im Mikro-Nano-Maßstab, was die Trocknungsgeschwindigkeit erhöht und die Produktausbeute steigert.
3) Vakuum-Dampfphasentrocknungsgeräte sind Geräte, die speziell zum Trocknen großer Öltransformatoren und anderer ähnlicher elektrischer Geräte entwickelt wurden. Die Schweiz hat dieses Produkt in den 1970er Jahren entwickelt. China führte diese Art von Ausrüstung in den 1980er Jahren ein. Nach den 1990er Jahren waren die Einführung und der Aufschluss im Wesentlichen abgeschlossen, und jetzt kann es in kompletten Sätzen hergestellt werden.
4) Gefriertrocknungsgeräte für kleine Labore: Um den Anforderungen von Schulen und Forschungseinrichtungen gerecht zu werden, wurden im In- und Ausland nacheinander verschiedene Arten von Gefriertrocknungsgeräten für kleine Labore mit unterschiedlichen Funktionen entwickelt. Die Abbildungen 4 bis 7 zeigen mehrere kleine Labor-Gefriertrockner der deutschen Firma Martinchrist. Sie sind klein, leicht und haben mehrere Funktionen. Es kann grundsätzlich den Gefriertrocknungsexperimenten verschiedener Materialien gerecht werden. Mehrere inländische Hersteller, wie die vierte Fabrik von Haimen Light Industry Machinery, haben begonnen, Designs zu verarbeiten, zu übernehmen und einzuführen und neue Produkte zu entwickeln, aber ihre Leistung ist immer noch nicht stabil genug.
Einkammersystem
Unter aseptischen Bedingungen erfolgt sowohl das Vorgefrieren als auch das Trocknen in der Kondensationskammer.
Zweikammersystem
Das Vorgefrieren erfolgt in einem Tieftemperaturkühlschrank oder einem Rotationsfroster, die Trocknung erfolgt in einer Trockenkammer oberhalb der Kondensationskammer.
5) Gefriertrocknungs-Trenn-Gefriertrockner für pharmazeutische Zwecke
Lebensmittelgefriertrockner führen alle den Gefrier- und Trocknungsprozess getrennt durch, um die Ziele Energieeinsparung, Zeitersparnis und höhere Leistung zu erreichen. In der traditionellen Medizin führen Gefriertrockner sowohl das Einfrieren als auch das Trocknen in einem Arbeitsgang in der Maschine durch. Um den gleichen Zweck wie die Gefriertrocknung von Lebensmitteln zu erreichen, frieren einige Unternehmen in Westeuropa und den Vereinigten Staaten Medikamente vor und schicken sie dann zum Trocknen in Trockner. Abbildung 8 zeigt ein Foto der kontinuierlichen Vorgefrieranlage für Medikamente.
3 Die Funktionen von Vakuumtrocknungsgeräten nehmen zu
Mit der Weiterentwicklung der Elektronik- und Computertechnologie haben die Steuerungssysteme und Anzeigefunktionen von Vakuumtrocknungsgeräten im Allgemeinen zugenommen. Die vom Zhengzhou Grain Science Research Institute entwickelte Mais-Vakuumtrocknungsanlage verfügt über die Funktionen der automatischen Steuerung und Simulationsbildschirmanzeige. Vakuum-Gefriertrockner von Herstellern wie Shanghai Dongfulong und Beijing Suyuan haben mehrere Funktionen, darunter die Bestimmung des Endpunkts der Gefriertrocknung, die Gestaltung von Gefriertrocknungskurven, die Überprüfung des Betriebsstatus, die Speicherung mehrerer Gefriertrocknungskurven und das Drucken von Produktionsinformationen.
Vakuumtrocknungsgeräte aus dem Ausland haben mehr Funktionen. Die meisten von ihnen sind mit mechanischen Armen ausgestattet und können während des Trocknungsprozesses Proben für Tests entnehmen. Einige rotierende Vakuumtrocknungsgeräte haben die Funktion des Zerkleinerns und Granulierens. Zur Granulierung können auch pharmazeutische Gefriertrocknungsanlagen eingesetzt werden.
4 Verschiedene Ansichten zur Entwicklung von Vakuumtrocknungsgeräten
Innovation ist der grundlegende Ausweg für die Entwicklung von Vakuumtrocknungsgeräten
Derzeit ist die Entwicklung von Vakuumtrocknungsgeräten relativ langsam. Ein wichtiger Grund dafür ist die gegenseitige Nachahmung, das Verbleib auf dem gleichen technischen Niveau und mangelnde Innovation. Die Fähigkeit zur Nachahmung ist stark, die Geschwindigkeit ist hoch, das Innovationskonzept ist dürftig und die Investition gering. Sie konzentrierten ihre Wettbewerbsbemühungen auf die Eroberung des Marktes, den Aufbau von Verbindungen und die Teilnahme an Preiskämpfen. Ein besserer Ansatz besteht darin, sich in puncto Qualität und Kundendienst etwas anzustrengen. Allerdings handelt es sich dabei nicht um gute Methoden zur Entwicklung von Vakuumtrocknungsgeräten. Für Innovationen müssen menschliche, materielle und finanzielle Ressourcen investiert werden.
Energieeinsparung ist der Schlüssel zur Entwicklung von Vakuumtrocknungsgeräten
Die Energieknappheit hat weltweite Aufmerksamkeit erregt. Die traditionelle Ansicht geht davon aus, dass Vakuumtrocknungsgeräte einen hohen Energieverbrauch haben, da sie eine Vakuumpumpe benötigen. Allerdings habe ich noch nie einen echten Vergleich des Energieverbrauchs für dasselbe Material erlebt, wenn es auf denselben Feuchtigkeitsgehalt getrocknet wurde. Tatsächlich handelt es sich bei der Vakuumtrocknung um einen Trocknungsprozess bei niedriger Temperatur, der in einem geschlossenen Raum durchgeführt wird, was zu relativ weniger Energieverschwendung führt. Dennoch bleibt die Energieeinsparung von Vakuumtrocknungsanlagen der Schlüssel zu ihrer Entwicklung. Im Vergleich zu anderen Arten von Trocknungsgeräten sollte der Fokus auf Energieeinsparung bei Vakuumtrocknungsgeräten liegen
Dabei sollte auf die rationelle Gestaltung, Auswahl und Nutzung von Vakuumsystemen Wert gelegt werden.
Es gibt nicht viele Vakuumsysteme, die Dampf absaugen können. Derzeit gibt es hauptsächlich zwei Kategorien. Eine davon sind Pumpen, die Dampf direkt absaugen können, darunter Wasserstrahlpumpen, Dampfstrahlpumpen, Wasserringpumpen und Nasswälzkolbenpumpen. Eine andere Art besteht darin, Wasser durch Kondensation aufzufangen. Beide Methoden verbrauchen relativ viel Energie. Die Richtung der Energieeinsparung für den ersten Typ sollte darin bestehen, die Pumpeffizienz der Pumpe zu verbessern. Die letztere Art der Energieeinsparung besteht darin, die Struktur und den thermischen Wirkungsgrad von Gas-Feststoff-Phasenwechselwärmetauschern zu entwerfen.
3) Kontinuierliche Vakuumtrocknungsanlagen sind eine wichtige Methode zur Steigerung der Produktleistung und zur Energieeinsparung
Im Vergleich zu Geräten zur periodischen Vakuumtrocknung benötigen Geräte zur kontinuierlichen Vakuumtrocknung weniger Hilfszeit, sparen Zeit und erhöhen die Leistung. Gleichzeitig muss es sich nicht um eine Anlage zur periodischen Vakuumtrocknung handeln, bei der sich die Temperatur der Anlage einmal nach jedem Produktionszyklus ändert, was dazu führt, dass etwas Energie für die wiederholte Erwärmung der Anlagenkomponenten verschwendet wird. Dadurch wurde Energie gespart.
4) Die Kombination von Vakuumtrocknungsgeräten mit anderen Trocknungsmethoden ist ein Produktionsansatz, der befürwortet werden sollte
Die Kombination von Vakuumtrocknung und anderen Trocknungsverfahren kann die Produktionseffizienz steigern und die Produktkosten senken. Beispielsweise kann bei Produkten wie Gemüse, Wasserprodukten und Obst die Vakuumtrocknung die Produktqualität sicherstellen. Wenn sie vor der Vakuumtrocknung gewaschen und blanchiert werden, dann einer Zentrifugalentwässerung unterzogen werden, gefolgt von einer Kaltlufttrocknung zur Entfernung von Oberflächenwasser und dann in eine Vakuumtrocknungsanlage geschickt werden, kann dies die Produktionseffizienz deutlich verbessern und gleichzeitig die Produktionskosten senken. Auch die Kombination von Sprüh- und Gefriertrocknung zählt zu den Kombinationsverfahren. So ähnlich
Es gibt viele Kombinationsmethoden, die durch Experimente gefunden werden können, aber natürlich erfordert dies auch einen gewissen Zeit-, Energie- und Finanzaufwand.
5 Schlussbemerkungen
Vakuumtrocknungsgeräte werden ständig weiterentwickelt. Es gibt immer noch einige Probleme. Wenn Industrie, Wissenschaft und Forschung eng zusammenarbeiten können, werden die Ergebnisse bemerkenswerter sein.
Die Materialien, die ich konsultiert habe, sind begrenzt und meine Erkenntnisse sind möglicherweise nicht korrekt. Korrekturen sind willkommen.
