Como economizar o custo de liofilização da operação de produção de secadora de congelamento a vácuo
Embora o valor agregado dos produtos secos com FD seja melhor do que os produtos secos tradicionais, seus custos de secagem congelante são relativamente altos. Os custos de secagem de congelamento incluem matérias-primas, salários dos funcionários e custos de operação de equipamentos. Aqui, os fabricantes de Shanghai Tianfeng discutem com você como economizar o custo de secagem congelante da produção e operação do secador de vácuo.
Existem três fatores principais que afetam os custos de produção e operação dos secadores de congelamento de vácuo (doravante chamados de secadores congelados):
1. A influência de materiais, como ponto eutético, sensibilidade térmica, tamanho geométrico ou espessura, etc., terá um grande impacto no tempo de secagem necessário, e o custo de operação terá um impacto maior;
2. A influência da rota do processo adotada, como a determinação e a compreensão da temperatura de congelamento final, taxa de congelamento, temperatura de aquecimento, taxa de aquecimento e tempo do material, afetará a velocidade de secagem e o custo operacional.
3. O efeito do próprio liofilizador. O desempenho, o índice de parâmetros de limite, a capacidade abrangente, a taxa de utilização de energia, a estabilidade operacional e a facilidade de operação do secador congelador terão um impacto na eficiência de secagem e no custo operacional, e até mesmo a afetarão seriamente.
As principais formas de reduzir o custo de produção e operação dos equipamentos:
1. O ponto eutético dos materiais com componentes relativamente simples é relativamente alto. Por exemplo, a temperatura de congelamento dos vegetais é de apenas -15 ° C, o tempo de congelamento é curto, o tempo de aquecimento correspondente é curto, o consumo de energia é relativamente pequeno, e o custo operacional é baixo. E a composição é complicada, o ponto eutético de materiais contendo componentes orgânicos ou inorgânicos como sal, açúcar, gordura, aminoácido, solvente, etc. é menor, quanto menor a temperatura de congelamento, maior o tempo de congelamento, maior o tempo de aquecimento correspondente, e maior o custo de execução.
2. Alguns produtos biológicos como fungos, vacinas e outros materiais são muito sensíveis ao calor, a temperatura de aquecimento não deve ser muito alta (-15 ° C ~ 30 ° C), é difícil absorver calor, por isso leva muito tempo para secar, e o custo de funcionamento será alto. E materiais com baixa sensibilidade térmica (como alimentos comuns) podem ser aquecidos a uma alta temperatura (75 °C ~ 100 °C), o tempo de secagem será muito reduzido, e o custo de execução será muito baixo.
3. Sob o mesmo peso, quanto menor o tamanho geométrico, maior a área de superfície de gelo do material fino e solto, mais propício à sublimação, e menor o tempo de secagem. Se os pedaços maiores do material forem cortados ou quebrados em pedaços menores, a velocidade de secagem de sublimação pode ser muito melhorada, e o custo de execução pode ser reduzido.
4. A redução da espessura de carga do produto, aumentando adequadamente a área da prateleira de secagem sob a condição de que a quantidade de carregamento e o consumo de energia do equipamento sejam inalterados, pode melhorar a capacidade de transferência de calor da prateleira de secagem, encurtar o tempo de congelamento e aquecimento e reduzir os custos operacionais. No entanto, o investimento em equipamentos aumentará ligeiramente.
A escolha da rota do processo também afetará a velocidade de secagem e o custo operacional:
O desempenho de qualidade de diferentes secadores de congelamento varia muito. O desempenho relacionado à taxa de secagem é principalmente a temperatura da armadilha fria. A diferença de pressão entre a caixa de secagem e a armadilha fria é determinada pela diferença de temperatura entre o material na caixa de secagem e o condensador. Quanto maior a diferença de temperatura, maior a diferença de pressão, mais rápido o vapor de água flui da caixa de secagem para o condensador, e menor o tempo de secagem, de modo que a temperatura da armadilha fria é um fator importante que afeta o custo de operação. No entanto, obter uma menor temperatura de armadilha fria ao custo de maior consumo de energia ainda aumentará os custos operacionais, por isso os indicadores de consumo de energia também são importantes. Além disso, a mudança na capacidade de vácuo e transferência de calor do liofilizado também afeta o custo operacional até certo ponto.
Congelar secador
5. Controlar a velocidade pré-congelamento resulta em estruturas de cristal de gelo propícias à sublimação. A velocidade pré-congelamento é muito rápida, os grãos de gelo são pequenos, a camada seca tem poros finos, e a resistência das moléculas de água para fluir através da camada seca é grande, o que afeta a velocidade de secagem. Reduza adequadamente a velocidade de pré-congelamento para tornar os grãos de gelo grosseiros e os poros da camada seca grandes, o que ajudará o vapor de água a fluir e aumentar a velocidade de secagem, mas a premissa é garantir a qualidade do produto.
6. Controle a temperatura pré-congelamento A temperatura pré-congelamento deve ser controlada a uma temperatura adequada abaixo do ponto eutético do produto. Uma temperatura muito baixa perderá o tempo de resfriamento para exceder a temperatura e o tempo de aquecimento para retornar.
7. Controle a temperatura de aquecimento. A temperatura inicial de aquecimento não deve ser muito alta. A superfície de gelo exterior do produto pode ser facilmente derretida pelo calor. A temperatura de aquecimento é lentamente realizada de baixo a alto. Após o estágio inicial de aquecimento, a capacidade de armadilha fria é permitida e a temperatura do produto não excede o ponto de co-fusão. A temperatura de aquecimento pode ser aumentada o mais rápido possível para encurtar o tempo de execução em caso de aquecimento insuficiente. Diferentes produtos têm temperaturas de aquecimento máximas permitidas diferentes. Quanto maior a temperatura máxima permitida, maior a temperatura de aquecimento e mais rápida a velocidade de secagem.
8. Controle do teor de umidade residual do produto O teor de umidade residual do produto deve ser apropriado, muito baixo prolongará o tempo de secagem, e muito alto não será propício para o armazenamento a longo prazo do produto.
9. Nos estágios médio e final da secagem, à medida que a espessura da camada seca do produto aumenta, é como adicionar uma camada de isolamento térmico para tornar a superfície da camada de gelo mais difícil de aquecer. O principal método de aquecimento da camada de gelo do produto, aumentar a transferência de calor é um método eficaz para acelerar a velocidade de secagem.
10. Diminua a temperatura do condensador, pois uma grande quantidade de moléculas de água da caixa de secagem são "capturadas" pelo condensador para formar uma camada de geada na superfície do condensador. A diferença de temperatura é formada. Quanto mais grossa a geada (geralmente 10 ~ 50mm), maior a diferença de temperatura (10 ~ 30 °C). Desta forma, à medida que a espessura da geada aumenta, a temperatura da superfície da camada de geada aumenta gradualmente, e mesmo perto da temperatura da camada de gelo do produto, a pressão também aumenta gradualmente, fazendo com que a diferença de pressão do vapor de água entre o liofilizador e o condensador diminua gradualmente, e a taxa de secagem diminua gradualmente, ou mesmo pare de congelar e o produto derreterá. Portanto, reduzir a temperatura do condensador o máximo possível ajudará a garantir uma diferença de temperatura e pressão eficaz entre a caixa de secagem e o condensador. Geralmente, a temperatura do condensador está na faixa de -40 ° C a -50 ° C. Reduzir a temperatura do condensador como -60 ° C para -70 ° C ou até mesmo menor será limitado pelo custo. No entanto, para produtos com um ponto eutético mais baixo, como abaixo de -30 ° C, deve-se selecionar um equipamento de secador congelado com temperatura condensadora de -60 ° C a -70 ° C ou ainda mais baixo.
