Attrezzature di essiccazione sottovuoto: come scegliere per materiale, forma e scala

Scegliere un'attrezzatura di essiccazione sottovuoto è soprattutto una questione di come si presenta il materiale umido all'ingresso. Liquidi, fanghi e paste indirizzano verso essiccatori agitati o a film, come quelli a rastrello, a palette, a dischi e a tamburo raschiatore. Polveri e granuli sciolti indirizzano verso essiccatori a doppio cono, a nastro conico o a piastre continui. I panelli umidi che si possono stendere sui vassoi indirizzano verso un armadio sottovuoto statico. La dimensione della carica e la necessità di una linea continua restringono poi la scelta a una o due macchine.

Contesto rapido: che cosa comprende davvero «attrezzature di essiccazione sottovuoto»

Per attrezzatura di essiccazione sottovuoto si intende qualsiasi essiccatore che rimuove umidità o solvente da un prodotto all'interno di un recipiente sigillato mantenuto sotto la pressione atmosferica. Abbassare la pressione abbassa il punto di ebollizione del liquido, quindi il prodotto può essiccarsi a una temperatura molto inferiore rispetto all'aria calda. A 20 kPa assoluti, per esempio, l'acqua bolle a circa 60 °C invece che a 100 °C. Per questo la tecnologia è la scelta predefinita per materiali termosensibili, facilmente ossidabili, infiammabili o umidi di solventi.

Quasi tutti gli essiccatori industriali sottovuoto sono anche essiccatori a conduzione: il calore raggiunge il prodotto attraverso una parete riscaldata, un agitatore cavo o un vassoio, non attraverso una corrente d'aria calda. Non c'è un grande flusso di gas di scarico che porti via il vapore, quindi lo rimuovono un condensatore e una pompa per vuoto. È anche per questo che il recupero del solvente è praticabile con questa famiglia di attrezzature.

La conseguenza pratica per chi acquista è che «essiccatore sottovuoto» non è una sola macchina. SINOTHERMO elenca nove configurazioni nella sua gamma di essiccatori a conduzione e sottovuoto, e quella giusta dipende da forma di alimentazione, portata e comportamento del prodotto durante l'essiccazione. Per un'introduzione generale al funzionamento della tecnologia, leggete prima la nostra guida all'essiccatore industriale sottovuoto. Questa pagina è il passo successivo: scegliere tra le macchine.

Passo 1: partire dalla forma di alimentazione

La domanda più utile è se il materiale arriva come liquido pompabile, pasta o panello, o solido sciolto.

Notate che per liquidi e paste compaiono più macchine. Non sono intercambiabili, e i passi successivi le distinguono.

Passo 2: a cariche o continuo

La maggior parte degli essiccatori a conduzione sottovuoto lavora a cariche: caricare, evacuare, riscaldare, essiccare, scaricare. Il funzionamento a cariche si adatta alla produzione farmaceutica e di chimica fine, dove ogni lotto deve essere tracciabile e pulito tra un prodotto e l'altro.

Il funzionamento continuo è più raro nell'essiccazione sottovuoto. Due macchine SINOTHERMO sono continue: l'essiccatore verticale a piastre sottovuoto (polveri e granuli sciolti che si muovono attraverso piastre riscaldate impilate) e l'essiccatore a tamburo raschiatore sottovuoto (un film sottile di pasta raccolto da un tamburo riscaldato rotante e raschiato in scaglie). Se il vostro stabilimento gestisce un prodotto giorno e notte, vale la pena dare un'occhiata. Se gestite molti prodotti in piccoli lotti, restate sulle macchine a cariche.

Passo 3: abbinare la macchina al materiale

Essiccatori agitati a cariche per liquidi, fanghi e paste

Tre macchine di questo gruppo condividono la stessa idea: un recipiente sigillato, riscaldato da camicia, con un agitatore che muove il prodotto e, in due casi, aggiunge superficie di riscaldamento.

• Essiccatore sottovuoto a rastrello (serie ZPG, da 300 a 6.000 L di volume utile): un rastrello lento rivolta il materiale contro la camicia riscaldata. È il progetto più semplice e si adatta a prodotti non molto appiccicosi.
• Essiccatore a palette sottovuoto (serie KJG, da 3 a 110 m² di superficie di scambio termico): palette cave a cuneo portano il fluido di riscaldamento, il che aggiunge superficie di conduzione e dà un'azione autopulente che limita gli accumuli sull'albero.
• Essiccatore orizzontale a dischi sottovuoto (serie ZYG, da 500 a 7.000 L di volume totale): dischi cavi su un albero riscaldato aggiungono una grande superficie di riscaldamento in un recipiente compatto.

Tutte e tre funzionano con una fonte di calore tra 50 e 200 °C e producono polvere con circa il 3–10 percento di umidità. Per un confronto diretto tra macchine a rastrello e a palette, vedere essiccatore sottovuoto a rastrello vs a palette. I progetti a palette e a dischi danno più superficie di riscaldamento a parità di dimensione del recipiente, il che di solito significa una carica più breve per i prodotti difficili da essiccare. Il rastrello è l'opzione meno complessa.

Essiccatori a film per paste dense e appiccicose

L'essiccatore a tamburo raschiatore sottovuoto (serie GT) riveste un tamburo riscaldato con un film sottile che si essicca in un breve tempo di permanenza. Gestisce materiali densi e viscosi, difficili in altre attrezzature, e produce scaglie con il 5–8 percento di umidità. Il nostro articolo sull'essiccatore a tamburo raschiatore sottovuoto tratta il principio di funzionamento.

Essiccazione statica a vassoi per prodotti fragili e di alta purezza

L'essiccatore statico ad armadio sottovuoto (serie YZG e FZG) tiene i vassoi su ripiani riscaldati. Nulla agita il prodotto, che resta integro e completamente racchiuso. La temperatura della fonte di calore è inferiore a 100 °C e l'umidità finale è tipicamente del 3–5 percento. Il compromesso è il tempo di essiccazione, perché il calore deve condursi attraverso un letto statico. Leggete essiccatore sottovuoto a vassoi per capire come lo spessore del letto determina il tempo di carica.

Essiccatori di polveri e granuli che miscelano anche

• Essiccatore rotativo sottovuoto a doppio cono (serie SZG, da 100 a 5.000 L): l'intera virola ruota e rivolta la carica con delicatezza. L'assenza di agitatore interno significa basso taglio e pulizia facile. L'umidità finale è inferiore al 5 percento. Vedere essiccatore conico sottovuoto e essiccatore a cono rotante sottovuoto per i dettagli.
• Essiccatore sottovuoto a nastro conico (serie DZLG, da 1,0 a 4,0 m³): un agitatore a nastro cavo all'interno di un cono con camicia agita e riscalda allo stesso tempo, senza angoli morti. L'umidità finale è del 3–5 percento.
• Essiccatore verticale a piastre sottovuoto (serie PLG): essiccazione continua di polveri e granuli sciolti su piastre riscaldate impilate, con fonte di calore inferiore a 200 °C e umidità finale del 3–8 percento. SINOTHERMO ha consegnato un'unità PLG 1500 a 10 livelli a un'università per la ricerca sull'essiccazione della polpa di bambù, un esempio del suo uso in progetti pilota e di sviluppo.

Passo 4: dimensionare in base al volume utile e alla superficie di scambio termico, non al volume del recipiente

I fornitori indicano volume totale, volume utile e superficie di scambio termico, e non sono la stessa cosa. Un essiccatore a rastrello elencato come ZPG-1000 ha circa 600 L di volume utile. Un essiccatore a dischi elencato come ZYG-1.0 ha 1.000 L totali e 600 L di volume utile. Confrontate le macchine sul volume utile per la dimensione della carica e sulla superficie di scambio termico per la rapidità con cui possono evaporare.

Un modo approssimativo di pensare al tempo di essiccazione: il carico di evaporazione è la massa d'acqua da rimuovere per carica. Dividetela per la superficie di riscaldamento e per un'intensità di essiccazione raggiungibile, e ottenete le ore per carica. Per esempio, SINOTHERMO indica un'intensità di essiccazione di 15–20 kg di acqua per metro quadrato all'ora come intervallo tipico per l'essiccatore a dischi. Questi valori dipendono molto dal materiale; consideratili un punto di partenza e confermateli con una prova.

Passo 5: decidere che cosa deve fare il sistema del vuoto

La selezione dell'attrezzatura non si ferma all'essiccatore. Il sistema del vuoto fa parte della specifica.

• Condensatore: necessario se volete recuperare il solvente o proteggere la pompa dal vapore.
• Tipo di pompa: ad anello liquido, a palette rotanti o a secco, a seconda del solvente e del livello di vuoto richiesto.
• Livello di vuoto: gli essiccatori a rastrello SINOTHERMO indicano un intervallo di pressione interna di -0,095 MPa (relativa) e oltre. Un vuoto più spinto abbassa ulteriormente la temperatura di essiccazione ma richiede una pompa più grande e tenute più strette.
• Fonte di calore: vapore, acqua calda o olio diatermico, in base alla temperatura necessaria. L'intervallo standard è 50–200 °C.

Un esempio di selezione con i numeri

Prendiamo una pasta di pigmento con il 60 percento di umidità che scurisce sopra i 90 °C, prodotta in lotti di circa 500 kg.

1. 1.La forma di alimentazione è una pasta, quindi la rosa comprende rastrello, palette, dischi, tamburo raschiatore o vassoi.
2. 2.Il prodotto è fatto a lotti, quindi il funzionamento a cariche è adatto.
3. 3.Poiché è termosensibile, la fonte di calore deve restare bassa, e il vuoto permetterà di essiccare ben al di sotto di 90 °C di temperatura del prodotto.
4. 4.Una pasta con questo carico richiede molta superficie di riscaldamento per carica, il che favorisce un essiccatore a palette o a dischi rispetto a uno a rastrello.
5. 5.Una prova su una macchina a palette e una a dischi confermerebbe poi tempo di essiccazione, comportamento di formazione di crosta e qualità della polvere prima della decisione d'acquisto.

Questo è un esempio con numeri illustrativi, non un risultato di un cliente. Il principio è che la rosa di macchine nasce dal materiale e la scelta finale nasce dai dati di prova.

Errori comuni da evitare

1. 1.Scegliere in base al volume del recipiente invece che al volume utile e alla superficie di riscaldamento. Un recipiente più grande non essicca più in fretta. La superficie di riscaldamento sì.
2. 2.Ignorare come si comporta il materiale tra umido e secco. Molte paste attraversano una fase appiccicosa o con crosta. Un essiccatore a rastrello o a vassoi può faticare dove uno a palette o a dischi con autopulizia no.
3. 3.Specificare l'essiccatore senza condensatore e pompa. L'essiccatore renderà solo quanto il sistema del vuoto che ha alle spalle.
4. 4.Scegliere una macchina continua per uno stabilimento multiprodotto. Gli essiccatori continui sono efficienti per un solo prodotto e scomodi da pulire tra un prodotto e l'altro.
5. 5.Saltare la prova. Due campioni con lo stesso contenuto di umidità possono essiccarsi in modo molto diverso. Una prova pilota è il modo più economico per evitare un errore costoso.
6. 6.Non indicare il solvente. Solventi infiammabili o tossici cambiano i requisiti di pompa, tenute e protezione dalle esplosioni.

Che cosa inviare con una richiesta di preventivo

Per ottenere una proposta utile, inviate:

• Nome del materiale, forma di alimentazione e viscosità o dimensione delle particelle approssimative
• Umidità iniziale e obiettivo, o solvente residuo
• Dimensione della carica, o portata oraria se continuo
• Temperatura massima ammissibile del prodotto
• Tipo di solvente, se presente, e se serve il recupero
• Fonte di calore disponibile (pressione del vapore, acqua calda o olio diatermico)
• Eventuali requisiti di igiene, pulizia o protezione dalle esplosioni

Provate prima di specificare

SINOTHERMO esegue prove pilota a pagamento per l'essiccazione sottovuoto e a conduzione, in modo che possiate confrontare i tipi di macchina sul vostro materiale prima di impegnarvi. Potete richiedere una prova pilota; i dati che ricevete, compresi tempo di essiccazione, umidità finale e comportamento della polvere, sono vostri da usare per confrontare le proposte di qualsiasi fornitore. Se state ancora scegliendo tra tecnologie, come scegliere un essiccatore industriale tratta la decisione più ampia.

Conclusione

Partite dalla forma di alimentazione, decidete tra funzionamento a cariche e continuo, poi confrontate le due o tre macchine adatte in base a volume utile e superficie di riscaldamento. Trattate condensatore e pompa per vuoto come parte della selezione e confermate la scelta con una prova. La nostra pagina sulla tecnologia di essiccazione sottovuoto e quella sull'essiccazione per conduzione forniscono i principi di base.

Domande frequenti

Qual è la migliore attrezzatura di essiccazione sottovuoto per materiali termosensibili?

Non esiste una singola macchina migliore. Per le polveri, un essiccatore rotativo sottovuoto a doppio cono è delicato perché rivolta la carica senza agitatore interno. Per paste e fanghi, un essiccatore a palette o a dischi offre una grande superficie di riscaldamento a bassa temperatura. Per prodotti fragili e di alta purezza, un essiccatore statico ad armadio sottovuoto evita qualsiasi sollecitazione meccanica. In ogni caso, il vuoto permette al prodotto di essiccarsi ben al di sotto del suo normale punto di ebollizione.

Qual è la differenza tra un essiccatore sottovuoto e un forno sottovuoto?

Un forno sottovuoto è tipicamente una camera statica con ripiani, usata per piccole cariche e lavoro di laboratorio. Le attrezzature industriali di essiccazione sottovuoto comprendono progetti agitati, rotanti e continui costruiti per volumi di produzione. L'essiccatore statico ad armadio sottovuoto è l'equivalente industriale del forno sottovuoto.

Le attrezzature di essiccazione sottovuoto possono recuperare i solventi?

Sì. Poiché il vapore esce attraverso un condensatore e non attraverso un flusso di scarico caldo, il solvente può essere condensato e raccolto. Dimensione del condensatore e temperatura del refrigerante dipendono dal solvente.

Come faccio a sapere se mi serve un essiccatore sottovuoto a cariche o continuo?

Se fate più prodotti a lotti e pulite tra l'uno e l'altro, le macchine a cariche sono adatte. Se gestite un prodotto in continuo a portata costante, può essere adatto l'essiccatore verticale a piastre sottovuoto o quello a tamburo raschiatore. Una macchina continua è più difficile da passare da un prodotto all'altro.

Quanto costa un'attrezzatura di essiccazione sottovuoto?

Il prezzo dipende da dimensione, superficie di riscaldamento, materiali di costruzione e sistema del vuoto. Non pubblichiamo prezzi di listino perché le configurazioni variano molto. Inviate i dettagli sopra indicati e prepareremo un preventivo.

Quanto dura una carica di essiccazione sottovuoto?

Dipende dal carico di evaporazione, dalla superficie di riscaldamento, dal comportamento del prodotto e dal livello di vuoto. La superficie di riscaldamento e l'intensità di essiccazione del prodotto determinano il tempo di carica, e una prova pilota è il modo affidabile per misurarlo.

SINOTHERMO offre essiccazione conto terzi?

No. SINOTHERMO costruisce e vende attrezzature di essiccazione e offre prove pilota a pagamento in modo che possiate convalidare un processo prima di acquistare.