Особенности вакуумной сушки древесины
Подобную методику используют для обрабатывания древесины, полученной из лиственных и хвойных пород. У этих растений наблюдаются большое сечение волокна. Тепловую обработку проводят в больших камерах.
Выделяют несколько достоинств данного воздействия. К ним относят:
- Увеличенная скорость обрабатывания деревянной основы. Таким образом удается снизить затраты на производственные процессы;
- Пониженное давление препятствует образованию трещин, изгибов и каких-либо дефектов;
- Герметичность процессов предотвращает рост и размножение патогенной микрофлоры;
- Простая эксплуатация оборудования с сушильными камерами позволяет контролировать технологический процесс дистанционно. Таким образом удается самостоятельно контролировать скорость сушки и время её проведения;
- Безопасность. Процесс обработки пиломатериалов в больших сушильных камерах не приносит вреда окружающей обстановке.
Не стоит забывать о минусах подобной процедуры. Они заключаются в следующем:
- Большие затраты. Для бесперебойной работы оборудования потребуются большие объема электрической энергии, стоимость которой может приятно удивить;
- Высокая стоимость конструкции. В среднем цена на вакуумные сушилки для древесины варьируется в пределах от 370 000 рублей до 1 000 000 рублей;
- Минимальный объём камеры. При использовании подобного способа сушки не удаётся обработать большое количество пиломатериала за один раз.
Выделяют несколько режимов работы данного устройства. Они включают в себя:
- Мягкий. Его применяют для обрабатывания материалов с целью сохранения прочности и физических свойств древесины;
- Нормальный. Термическая обработка позволяет изменить окраску волокон массива, а также изменить его критерии износоустойчивости;
- Форсированный. Окраска пиломатериалов приобретает темный окрас, а внутреннее содержимое становится хрупким.
Специалисты рекомендуют учитывать разновидность древесины, размер элементов, уровень влажности и свойства вакуумной сушилки.
Если внутреннее содержимое массива имеет уровень влажности более 25%, то проводить сушку необходимо при соблюдении температурного режима не выше 110 градусов.
Благодаря вакуумной сушке удаётся добиться следующих показателей влажности. К ним относят:
- Мокрые волокна. В них уровень влажности составляет более 55%;
- Воздушно — сухие. В данном случае процент влаги внутри волокон составляет 10-25 %;
- Комнатно – сухие. При измерении уровня влажности наблюдают коэффициент не выше 12%;
- Абсолютно сухие. В этих пиломатериалах не наблюдают влаги.
Определить влагу можно по весу пиломатериалов и состоянию их стружки. В ходе расчётов этих показателей рекомендуют учитывать коэффициент остаточного напряжения досок и показателей перепадов влажности.
Сушильный шкаф с циркуляцией воздуха
Сушильный шкаф с циркуляцией воздуха
Классификация сушильных шкафов с циркуляцией воздуха осуществляется следующим образом:
- Сушильный шкаф с циркуляцией воздуха. Максимальная рабочая температура 300ᴼС и ускоренная циркуляция воздуха создают однородную среду, обеспечивающую равномерное просушивание помещённых образцов.
- Камерные сушилки с электрическим или газовым обогревом. Применяются для сушки или тепловой обработки загружаемых объектов. Максимальная внутренняя температура: +260ᴼС. Достижение оптимальной однородности температуры происходит благодаря мощной циркуляции воздушных потоков. Допускается тепловая обработка легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) в соответствии с EN 1539 (NFPA 86).
- Высокотемпературные сушильные шкафы и камерные печи с циркуляцией воздуха. Используются для осуществления ряда сложных процессов: охлаждения, кристаллизации, предварительного подогрева, термического уплотнения и других процессов из сферы производства инструментов. Максимальная температура (в зависимости от технических характеристик модели): 150ᴼС, 650ᴼС или 850ᴼС.
- Герметичные камерные печи. Используются в процессах сушки до 650ᴼС с необходимостью применения среды защитных газов, с небольшим количеством кислорода.
Как проходит сушка древесины
Вакуумная сушка древесины осуществляется при соблюдении 3 этапов.
К ним относят:
- Начальный. Здесь осуществляется поверхностная обработка пиломатериалов. Сушка осуществляется при помощи прогревания без применения вакуума. Температура внутри камеры подбирается индивидуально с учетом разновидности древесины, её толщины;
- Сушение. Здесь применяется специальная помпа, которая позволяет быстро удалить воздушные массы из закрытого пространства. Благодаря этому удается равномерно распределить влагу внутри древесных волокон. Вакуумная помпа позволяет предотвратить деформацию и растрескивание внутреннего содержимого. Излишки жидкости быстро испаряются или выводятся через специальные каналы;
- Кондиционирование. В данном случае доски начинают равномерно охлаждаться. Таким образом им удается передать прочности и выносливости. На этапах кондиционирования сокращается риск деформации. После остывания пиломатериалы аккуратно извлекают из вакуумной емкости.
Контролировать работоспособность устройства можно при помощи специальных датчиков и панели управления на корпусе оборудования. Таким образом удается сохранить эксплуатационные характеристики досок.
Предварительно рекомендуется правильно настроить уровень давления, которое будет влиять на состояние деревянных изделий. Например, для сушки дуба, толщина которого превышает 30 мм подбирают температуру не менее 85 градусов.
Объём давления должен быть не более 520 кг на 1 кв. м. Сушить пиломатериалы из этой древесины будут на протяжении 30 дней.
Устройство сушильного шкафа
Устройство сушильного шкафа
Устройство сушильного шкафа:
- Контрольная панель с программируемым контроллером, кранами аэрации и перекрытия вакуума, манометром и устройством защиты от перегрева.
- Герметичная дверь.
- Безопасное смотровое окно для визуального контроля за прохождением процесса сушки.
- Вакуумный модуль.
- Вакуумный насос, подключаемый к системе посредством фланцев.
- Металлический, чаще всего выполненный из нержавеющей стали, корпус.
- Раздвижные (алюминиевые или нержавеющие) полки.
Конструкция может быть доукомплектована целым рядом дополнительных элементов:
- Вентилятором.
- Роликами-колёсами для мобильного перемещения.
- Дополнительными полками.
- Электронной ключ-картой.
Для чего предназначена сушильная камера
Современные сушильные камеры для пиломатериалов выполненный в виде сложной установки, задача которой направлена на равномерное прослушивание деревянных материалов после их погружения. Внутри емкости удаётся достичь пониженного давления и нужной температуры.
Такое оборудование помогает сократить уровень теплопотерь в процессе обработки досок и окраску внутреннего содержимого. Современные конструкции сушильной камеры имеют гидравлический пресс.
Эти детали помогают сохранить форму пиломатериала в процессе их термической обработки. Наличие пресса позволяет сократить уровень деформации деревянных заготовок и избавиться от серьезных дефектов.
Устройство сушильной камеры оснащено автоматизированным механизмом. Таким образом работать с подобным оборудованием достаточно просто. В конструкции изделия предусмотрены следующие элементы:
- Автоматизированная система контроля. Благодаря этому механизму удается задать необходимый режим для правильной вакуумной сушки;
- Автоматизированный дисплей. В меню данной конструкции отображаются показатели температуры, уровня влажности;
- Световые точки. Благодаря им удаётся избежать неправильной работы устройства, а также предупредить об окончании работы.
Эксплуатационные характеристики модели зависят от её производителя. Наличие дополнительных опций позволяют расширить функционал конструкции.
Применение сушильного шкафа
Наибольшей востребованностью вакуумные сушильные шкафы пользуются в лабораторных исследованиях. Конструкция оборудования спроектирована таким образом, что становится идеальным вариантом для просушивания элементов в условиях естественной, либо принудительной конвекции.
Применение сушильного шкафа
Стандартная комплектация сушильного шкафа снабжена автоматизированным блоком, поддерживающим максимально комфортное протекание процесса нагрева. Дополнительное удобство обеспечивается встроенным таймером, позволяющим задать время сушки.
Влажность помещённых образцов снижается за счёт организации вакуумного пространства, протекание процессов сушки в котором проходит намного быстрее. Это даёт возможность отказаться от использования вентиляторов и других систем для просушивания.
Применение сушильных вакуумных шкафов в пищевой промышленности не менее востребовано, чем в лабораториях. Обусловлено это тем, что из-за отсутствия циркуляции воздушных масс внутри не происходят процессы окисления, а помещённые продукты сохраняют первоначальные свойства. К тому же большинство продуктов питания склонны к повреждению или изменению полезных свойств при обычной сушке. Обработка в вакуумном шкафу сводит эти риски до минимума.
Принцип вакуумной сушки в пищевой промышленности используется довольно широко. Начиная с мясных и хлебобулочных изделий и заканчивая изготовлением гидролизованных овощей, соков, консервированных товаров. На практике используется 2 способа вакуумной сушки продуктов:
- Помещение обрабатываемых объектов при плюсовой температуре.
- Обработка при отрицательных показаниях, называемая сублимационной сушкой.
О других сферах использования можно судить по интервью Ахима Швёрера, ответственного за реализацию компании Binder. Он рассказывает следующее, — «При сушке электронных компонентов, которые должны проходить сушку при пониженной температуре, или плат, содержащих много деталей, процесс без вакуумных шкафов был бы абсолютно недоступен или доступен лишь в неудовлетворительной степени». Так же он о.
Фото вакуумной сушки древесины
Технические характеристики шкафа сушильного
Технические характеристики шкафа сушильного
Технические характеристики лабораторных сушильных шкафов зависят от конструктивных особенностей конкретной модели. В качестве примера ниже будет представлен обзор двух брендов: немецкого Binder и российского Loip (АО «ЛОИП»).
Краткий обзор характеристик сушильных шкафов Binder:
| Модель | Максимальная температура, ᴼС | Номинальная мощность, кВт | Номинальное напряжение, V | Габариты камеры (Г*Ш*В), мм | Количество выдвижных полок, шт | Показатель предельного вакуума, мбар |
| VD 23 | 200 | 0,8 | 230 | 295*285*285 | 2/ 4 | 0,1 |
| VD 53 | 200 | 1,2 | 230 | 340*400*400 | 2/ 5 | 0,01 |
| VD 115 | 200 | 1,7 | 230 | 460*506*506 | 2/ 6 | 0,01 |
| VDL 23 | 200 | 0,8 | 230 | 295*285*285 | 2/ 4 | 0,01 |
| VDL 53 | 200 | 1,2 | 230 | 340*400*400 | 2/ 5 | 0,01 |
| VDL 115 | 200 | 1,9 | 230 | 460*506*506 | 2/ 6 | 0,01 |
Модели серии VD предназначены для работы с негорючими растворителями, VDL – с горючими.
Краткий обзор характеристик сушильных шкафов LOIP:
| Модель | Максимальная температура, ᴼС | Номинальная мощность, кВт | Номинальное напряжение, V | Габариты камеры (Ш*В*Г), мм | Количество выдвижных полок, шт | Дополнительно |
| LF-25/350-GG1 | 350 | 1,2 | 220 | 250*310*295 | 1/ 5 | Без вентилятора, углеродистая сталь |
| LF-25/350-GS1 | 350 | 1,2 | 220 | 250-310*295 | 1/ 5 | Без вентилятора, нержавеющая сталь |
| LF-25/350-VG1 | 350 | 1,2 | 220 | 250*275*250 | 1/ 5 | С вентилятором, углеродистая сталь |
| LF-25/350-VS1 | 350 | 1,2 | 220 | 250*275*250 | 1/ 5 | С вентилятором, нержавеющая сталь |
| LF-25/350-VS2 | 350 | 1,2 | 220 | 250*275*250 | 1/ 5 | С вентилятором, нержавеющая сталь, программируемый контроллер |
«Лабораторное Оборудование и Приборы» — крупнейший российский производитель сушильных шкафов. В его линейке представлено 17 позиций разных моделей, отличающихся техническими и эксплуатационными характеристиками.
Металлический сушильный шкаф
Металлический сушильный шкаф
Существует несколько разновидностей металлических сушильных шкафов. Отличаются они многими признаками: принципом работы, объёмом сушильной камеры, температурой нагрева, значениями создаваемого вакуума и так далее. Разница присутствует и в материале, использующемся для изготовления шкафа. Для этого может быть применена:
- Высокопрочная углеродистая листовая сталь.
- Нержавеющая сталь.
Поверхность, в большинстве случаев, окрашивается порошковой краской, способной противостоять термическим воздействиям и коррозии.
На внутренних стенках устанавливается теплоизоляционный материал, снижающий теплопотери при запуске активного режима.
ЗАВОД ПРОИЗВОДИТЕЛЬ — ГЛВ
Вакуумная сублимационная сушка (далее – ВСС), или лиофилизация, основана на технологии, которая с успехом используется на протяжении многих лет в пищевой и фармацевтической промышленности для производства продуктов, чувствительных к нагреванию: вакцин, фармацевтических препаратов, биотехнологических продуктов, продуктов питания и напитков.
Технология ВСС характеризуется высокой скоростью, дефицитом кислорода и низкой температурой сушки, благодаря чему обеспечивается структурная целостность и сохранение большинства исходных свойств сырья – форма, аромат, цвет, вкус, текстура, биологическая активность, питательная ценность, витамины и минералы.
ВСС – это процесс обезвоживания, при котором из предварительно замороженного продукта в условиях глубокого вакуума происходит нагревание (продукт находится на лотке между нагревательными элементами), и влага в виде льда (твердая фаза) сразу сублимируется в газообразное состояние, минуя жидкую фазу.
Состав установки и принцип работы:
Установка состоит из двух герметичных цилиндров, соединенных между собой трубопроводом с затвором марки 23 ВЭ – 160Р. На камерах установлены: перепускные клапана, регулятор вакуума, обратный клапан. Вакуумная камера для сублимации оснащена конструкцией с поддонами, для размещения продукта. Материал поддонов и каркаса – сталь AISI 304. Излучатель изготовлен из нержавеющей стали.
Схема ВСУ:
Полка подогревающая (излучатель) – 15 м2.
Схема потоков в панели подогревателя
Вторая камера – де сублимационная, оснащена трубчатым испарителем, который изготовлен в виде набора батареи соединенных между собой труб.
Продукт в замороженном виде предварительно разложен на поддонах подается в сублимационную камеру, камеры закрываются и выкачивается воздух, образуя вакуум. В это время в панели подается теплоноситель, происходит передача тепла, за счет чего кристаллы льда, находящиеся в продукте после заморозки, переходят сразу в газообразное состояние, минуя фазу жидкости и по трубе поступает в камеру десублимации. В панелях камеры десублимации циркулирует хладоноситель. Испарение, поступившее с камеры сублимации «намерзает» на трубы де сублиматора, образуя наледь. После достижения определенного размера наледи, камера подвергается оттайке, намороженная вода удаляется через сливное отверстие.
Дополнительные опция:
В верхней части сублиматора установлена полочка на тензометрическом датчике (пробник).
Вместо диоптра на сублиматоре и десублиматоре установлены видеокамеры (визуальная оценка технологического процесса).
Стоимость установки ВСУ-15м2 – 7680 000 рублей.
Технические характеристики вакуумной установки:
Наименование
| ВВС-15м2 | |
| Производительность | 150 кг испаренной влаги (37,5 кг испаренного пара в час) |
| Размеры сублиматора | Диаметр 1400, длина 3000 |
| Размеры десублиматора | Диаметр 1400, длина 3000 |
| Толщина металла | 6 мм AISI 304 |
| Форма крышки | торо сфера |
| Эффективная площадь испарения | 15м2 |
| Размер излучателя | 1000х1380х15 |
| Тип нагрева | Электрический (горячая вода) |
| Количество излучателей | 11 штук |
| Подводная мощность излучателей в сублиматоре | 16 КВт/час |
| Площадь ловушки абсорбера воды | 18 м2 |
| Подводимая холодопроизводительность испарителя ловушки воды в десублиматоре | 25,2 КВТ/час при Т кип.=-40 гр.С , при Т конденсации = +40 гр.С |
| Минимальная температура испарителя ловушки воды в десублиматоре | — 65 гр.С |
| Рабочее давление в камера | 13 Па |
| Время достижения до 105 Па | 35 минут |
| Время полного цикла сушки | 12 часов |
Система состоит из вакуумного насоса типа Рутс ERVP 150 и пластинчато — роторного масло смазываемый вакуумный насоса — LEYBOLD
2хTRIVACD40B
.
Давление насыщенного водяного пара в паскалях (пар/лед) от -100 до -10°С
| t, °C | P, Паскаль | ρ, г/м3 |
| -100 | 0,0014 | |
| -90 | 0,0097 | |
| -80 | 0,055 | |
| -70 | 0,261 | |
| -60 | 1,080 | |
| -50 | 3,94 | |
| -40 | 12,84 | |
| –30 | 37,3 | 0,33 |
| –28 | 46,6 | 0,41 |
| –26 | 57,3 | 0,51 |
| –24 | 69,3 | 0,60 |
| –22 | 85,3 | 0,73 |
| –20 | 102 | 0,88 |
| –18 | 125 | 1,05 |
| –16 | 150 | 1,27 |
| –14 | 181 | 1,51 |
| –12 | 217 | 1,80 |
| –10 | 259 | 2,14 |
| –8 | 309 | 2,54 |
| –6 | 367 | 2,99 |
| –4 | 437 | 3,51 |
| –2 | 518 | 4,13 |
| 0 | 610 | 4,84 |
| 2 | 705 | 5,60 |
| 4 | 813 | 6,40 |
| 6 | 934 | 7,3 |
| 8 | 1073 | 8,3 |
| 10 | 1227 | 9,4 |
| 12 | 1402 | 10,7 |
| 14 | 1598 | 12,1 |
| 16 | 1817 | 13,6 |
| 18 | 2063 | 15,4 |
| 20 | 2358 | 17,3 |
| 22 | 2643 | 19,4 |
| 24 | 2983 | 21,8 |
| 26 | 3361 | 24,4 |
| 28 | 3779 | 27,2 |
| 30 | 4242 | 30,3 |
| 32 | 4754 | 33,9 |
| 34 | 5319 | 37,6 |
| 36 | 5940 | 41,8 |
| 38 | 6624 | 46,3 |
| 40 | 7375 | 51,2 |
| 50 | 12332 | 83,0 |
| 60 | 19931 | 130 |
| 70 | 31157 | 198 |
Cублимация — процесс, при котором вода из твердого состояния (лёд) превращается в газообразное (пар) минуя жидкое состояние. Это происходит, если давление в сосуде, где происходит сублимация, будет ниже «тройной точки» воды. Тройная точка воды это условия, когда возможно существования воды в в виде газа, жидкости, и твердого состояния. При давлении (10 — 610 Па), вода может находиться только в двух состояниях в виде льда и пара, поэтому испаряют воду из предварительно замороженного состояния, при этом продукт полностью лишается влаги, не изменяя геометрические размеры, структуру и витаминный состав. Продукт мало нагревается при сушке (температура не более 35°С). Готовый продукт похож на пенопласт, долго храниться при комнатной температуре. Это происходит потому, что не остаётся влаги. Продукт полностью восстанавливает свои свойства при соприкосновении с водой, овощи и фрукты становятся хрустящим и сочным, а дыня как будто это свежая дыня. Качество получаемого продукта зависит от скорости и температуры замораживания. Чем более быстро замораживаются, тем будет выше качество. Очень хорошие свойства продукта проявляются при акустической заморозке. Сублимационная сушка это сложное устройство, изготовленное из нержавеющей стали. Для производства процесса сублимации, необходимо подогревать продукт. В вакууме это можно сделать только двумя способами — контактным и излучением. Так как конвекции, ввиду отсутствия атмосферы, нет. В вакууме очень затруднительно использовать СВЧ, ввиду образования плазменных шнуров, остаётся контактный способ. При контактном способе продукт нагревается от полки, на которой он лежит. Подогрев полки идет незначительный, так как этому препятствует теплопроводность получаемого продукта и опасность таяния продукта. Готовый продукт похож на пенопласт, по мере высыхания продукта он все меньше и меньше пропускает тепло к верхним слоям и тем медленнее сохнет. При удалении пара необходимо интенсивно откачивать пар, потому что давление в камере может подняться выше тройной точки (более 610 ПА) и продукт расплавится. Предварительный вакуум создаётся роторно – пластинчатым вакуумный насосом, глубокий вакуум с помощью вакуумного насоса РУТС. Исходя из того, что при давлении 38 ПА и температуре -30 гр.c в 1 м3 находится 0,33 гр./ 1 м3, для выкачивания 100 кг воды необходимо выкачать 3030 м3. Для уменьшения производительности вакуумного насоса необходимо наморозить влагу на десублиматоре, если откачивать пар вакуумным насосом, то этот насос будет большой и потреблять много энергии, капитальные затраты и эксплуатационные расходы будут высоки и продукт будет дорогой. Если установить в десублиматор радиатор, охлаждённый до -40°С, то пар приморозится и превратится в лёд, который уже не будет стремиться стать паром и необходимая производительность вакуумного насоса уменьшится в 20 — 30 раз. Для охлаждения испарителя десублиматора подаётся фреон, который кипит при низкой температуре (до -56 гр.C). Мы используем для создания низкой температуры только двухступенчатые холодильные агрегаты.
Во время смены продуктовых в сублиматере происходит оттаивание испарителя десублиматора. Это производится с помощью предварительно нагретой воды с помощью форсунки. Полученная вода используется для пополнения воды для оттайки и для технических нудж.
Сублимационная кривая водяного льда — равновесный участок «твёрдое тело — газ» на фазовой диаграмме воды
Схема кинетики сублимационной сушки
Принцип работы сушильного шкафа
Принцип работы сушильного шкафа
Принцип работы сушильного шкафа зависит от конструктивных особенностей оборудования:
- Вакуумные системы осуществляют сушку путём откачки воздуха из камер. В результате в образовавшейся безвоздушной среде, происходит безопасное ускорение процессов, не оказывающих негативных последствий на объект обработки.
- Сушильные шкафы, изготовленные по принципу паровой, конвекционной сушки, работают по принципу четырёхстороннего нагрева. Наличие принудительной циркуляции воздуха внутри камеры, создаёт равномерно прогретое пространство, что положительно сказывается на процессе сушки и сохранении качественных свойств помещённого внутрь объекта. Наличие вентилятора есть не во всех модификациях.
- Сухожаровый принцип сушки применяется для обеззараживания помещённых в него предметов.
- Бактерицидный шкаф используется для обеззараживания стерильных инструментов.
- Инфракрасный – функционирует за счёт циркуляции воздуха, обеспечивающего равномерный прогрев и просушку материалов.
Тип вакуумного насоса для вакуумного сушильного лабораторного шкафа определяется в зависимости от функций, которые будет выполнять конструкция:
- При необходимости удаления воды – безмасляный тип.
- Для того чтобы создать глубокий вакуум – пластинчато-роторный насосы.
- Для сушки объектов, с содержанием органических растворителей – агрегат, стойкий к конденсату и химически активным элементам с конденсатором, предназначенным для улавливания остатков.
Могут комплектоваться цилиндрической или прямоугольной ёмкостью для сушки. Объединяет разные по внешним признакам модели одно – предназначаются они для любой тепловой обработки материалов, образцов, продуктов.
