Несколько практических вопросов по сублимационной сушке

форум для обсуждения технологических вопросов, появляющихся в химической и смежных отраслях
chemtech and the results of science in real production
Ответить
Roha77
Сообщения: 7
Зарегистрирован: Чт апр 21, 2022 12:09 pm

Несколько практических вопросов по сублимационной сушке

Сообщение Roha77 » Чт апр 21, 2022 5:48 pm

Доброго времени суток.

Есть несколько практических вопросов по технологии сублимационной сушки продуктов. Решил задать их тут, т.к. именно на вашем форуме нашел ветку, где нашел ответы на некоторые свои вопросы. Но ветке 11 лет, поэтому решил создать новую. В других же местах нашел лишь немного теории, поверхностное описание и рекламу относительно больших индустриальных сушилок.

Перед вопросами хотел извиниться за их наивность: я не химик (какие-то знания были, но уже многое забыл). И вообще чайник без технического образования (доктор).

Интерес не коммерческий. И даже, наверное, не практический. Просто хотел повозиться, конструируя очередную штуку с сыном. Если что-то получится, будем клубнику сушить. Не получится – опыт и какое-то понимание процессов при низком давлении.

И последний момент, который хотел объяснить: работаю и живем, соответственно сейчас в Юго-Восточной Африке. Детали для всяких проектов нахожу на местной свалке. Возможность заказать что-либо с Али есть. Но что-то небольшое. Доставка относительно тяжелых вещей сюда дорогая. Что-то больше 1 кг уже пойдет от 100$ и выше. А это для хобби чисто, поэтому жаба.

Извините за долгое вступление, сама суть и вопросы.

Есть емкость, которую хочу попробовать использовать. Это старый стальной фильтр для бассейна. 90 литров. Он рассчитан на давление, довольно толстостенный (весит около 50 кг), надеюсь не сплющит его. Но буду экспериментировать, т.к. есть сомнения (он рассчитан на давление изнутри, а не наоборот).
Корпус.jpg
1. Вопрос по охлаждению. Почитав, что нашел, понял, что продукты можно предварительно заморозить в морозильной камере, а потом поместить в сублимационную. Температура еще опустится при испарении влаги. Для некоторых продуктов предварительное охлаждение даже предпочтительнее. Понятно, что во всех промышленных установках есть возможность замораживать саму вакуумную камеру. Но, как понимаю, это для исключения врямязатратного этапа перекладывания продуктов из одного места в другое. Если класть предварительно замороженные продукты в вакуумную камеру, то нужно ли ее дополнительно охлаждать? Или охладитель нужен только маломощный (который не сможет обеспечить отрицательную температуру во всей камере) для того, чтобы на нем конденсировалась испаряющаяся влага?

Если мощность охладителя должна быть такая, чтобы заморозить камеру до -40-50С, то на этом проект закончен :( . Если достаточно конденсатора влаги, то спрошу далее…
2. Для конденсатора могу использовать Пельтье. 3-4 по 50Вт. Могу их закрепить холодной стороной непосредственно к корпусу емкости (с горячей стороны, понятно, радиатор с вентилятором), а могу прорезать отверстие и поставить радиаторы с 2 сторон, а Пельтье посерединке. Понятно, что второй вариант эффективнее. Но, может, и 1-го варианта для конденсационных целей хватит и не нужно резать корпус и ослаблять конструкцию?

3. Есть несколько насосов, которые нашел на местной свалке и могу использовать для этого. Варианты с холодильников и кондиционеров, как понимаю, отпадают, т.к. быстро сдохнут от коррозии в таком режиме. Есть 2 насоса, на которые была надежда. Первый был, наверное, в ЗИПе какой-то типографской машинки. Абсолютно новый. Я из него поначалу сделал вакуумную камеру сыну чисто на побаловаться.
Насос печатной машины_1.jpg
Но он создает разрежение всего до 300 мм.рт.столба.. Кстати, может, с ним что-то не так? Разобрал – все, вроде, исправно. Фото рабочей части приложил.
Клапана насоса печатной машинки_1.jpg
Клапанная плита насоса печатной машинки.jpg
Мембрана насоса печатной машинки.jpg
Вообще не имел дело с подобными насосами: так и должно быть или что-то не так с ним, что он дает такое давление. Я ожидал, что он будет работать очень медленно, но создавать относительно глубокое разрежение. В реальности же все наоборот: он качает быстрее компрессора от холодильника, но до 250-300 мм.рт.столба.. Догадываюсь, что это его нормальный режим, т.к. ему нужно было какие-то страницы куда-то прижимать, а не глубокий вакуум создавать. Но буду благодарен за информацию или мысли.
Второй насос. Наиболее вероятный кандидат. Приложил фото рабочего цилиндра.
Рабочий цилиндр насоса 2.jpg
Поршень насоса 2.jpg
Поршень в цилиндре насоса 2.jpg
Клапанная часть насоса 2.jpg
Клапан насоса 2.jpg
Все из нержавейки. Износа клапана и поршня не видно. Поршень ходит очень туго: сдвинуть его с места нужно приложить 40-50 кг усилия даже с силиконовой смазкой. Для продолжения движения – где-то кг 10. Это в холостую. Сам насос – какая-то полусамоделка (судя по раме). Мотор там стоял (я его купил уже разобранный – мотор успели продать) на 2400 оборотов где-то на 400Вт. Шкивами (редукция где-то в 3 раза) вращение передается на монстрообразный редуктор (35-40кг) с коэффициентом редукции 21. Ну и далее возвратно-поступательные движения на этот поршень. Проверить пока не могу: нужно приварить новую раму и натяжитель для подобного движка, что у меня есть. Но, судя по виду, какое примерно разрежение может дать такая конструкция?

4. Как понял, с какого-то этапа (как практически определить- когда именно?) продукт нужно будет нагревать. Излучением, понятно. Лампа накаливания для этого подойдет?

Спасибо большое.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

Аватара пользователя
bigM
Сообщения: 4949
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2017 2:05 am

Re: Несколько практических вопросов по сублимационной сушке

Сообщение bigM » Чт апр 21, 2022 6:12 pm

Roha77 писал(а):
Чт апр 21, 2022 5:48 pm
Если что-то получится, будем клубнику сушить.
золотая у вас выйдет клубника сублимационной сушки-то. знающие люди мне говорили, что на грамм сухого вещества требуется 1 кВт электроэнергии. готовы к таким тратам?
Не красота спасёт мир, а транквилизаторы.

Roha77
Сообщения: 7
Зарегистрирован: Чт апр 21, 2022 12:09 pm

Re: Несколько практических вопросов по сублимационной сушке

Сообщение Roha77 » Чт апр 21, 2022 8:36 pm

bigM писал(а):
Чт апр 21, 2022 6:12 pm
готовы к таким тратам?
Трудно представить. Но не проблема. У меня 1кВт резервных солнечных панелей. При местном солнце они большую часть дня дают 1-1.2 кВт большую часть дня. Днем, когда все в школе/на работе - они просто простаивают.

Аватара пользователя
bigM
Сообщения: 4949
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2017 2:05 am

Re: Несколько практических вопросов по сублимационной сушке

Сообщение bigM » Пт апр 22, 2022 12:40 am

я не про панели... я про то, чтоб получить 100 г клубники сублимационной сушки надо 100 квт, а тырчик может быть и сорокаватным, вопрос производительности труда.
Не красота спасёт мир, а транквилизаторы.

Roha77
Сообщения: 7
Зарегистрирован: Чт апр 21, 2022 12:09 pm

Re: Несколько практических вопросов по сублимационной сушке

Сообщение Roha77 » Пт апр 22, 2022 2:34 am

bigM писал(а):
Пт апр 22, 2022 12:40 am
я не про панели... я про то, чтоб получить 100 г клубники сублимационной сушки надо 100 квт, а тырчик может быть и сорокаватным, вопрос производительности труда.
Та я же написал, что это не коммерческий проект. Это для повозиться.

Roha77
Сообщения: 7
Зарегистрирован: Чт апр 21, 2022 12:09 pm

Re: Несколько практических вопросов по сублимационной сушке

Сообщение Roha77 » Пт апр 22, 2022 4:32 pm

bigM писал(а):
Пт апр 22, 2022 12:40 am
я не про панели... я про то, чтоб получить 100 г клубники сублимационной сушки надо 100 квт, а тырчик может быть и сорокаватным, вопрос производительности труда.
Не смею сомневаться в том, что Вам сказали. Но, может, как химики, они лиофилизировали порошки, и, может, там особенности. Но вот я очень приблизительно прикинул и как-то очень далеко от этой цифры.

Вот есть несколько видео с этой сушкой продуктов. Там характеристик никаких не дают, но видно приблизительно оборудование. Вариант с относительно маленькой сушкой. Объем камеры там, как в бытовой духовке примерно. Чуть больше. Туда на полочки загружают где-то 3-5 кг продукта. Сублимированный продукт будет весить в 5, пусть даже в 10 раз меньше. Т.е. 300-500г. на выходе. Т.е. установка должна потребить 300-500 кВт :). Цикл 12-18 часов. Ну, пусть 24. Т.е. установка должна потреблять непрерывно 20кВт сутки. Чего там и близко нет. Ну вакуумный насос. По размеру и виду ну 500- 700Вт максимум. Он, как понимаю, не постоянно работает. Достигается определенное разрежение и по датчику вакуума выключается он. Потом периодически включается подкачивать ненадолго. Ну пусть даже постоянно работает. Далее компрессор охладителя. Ну 200, 300, ну пусть 500 Вт. Ну час он нагнал холод, потом будет, как в холодильнике периодически включаться. Еще нагреватель. Он может быть и 10кВт, но поддерживать 60-80С на последнем этапе в закрытом и термоизолированном объеме размером с бытовую духовку... в моей духовке 1 кВт нагреватель от силы 15 минут в час работает, чтобы держать +70С. Даже если все это будет работать постоянно (что явно не так, особенно это касается нагревателя), за сутки это будет около 50 кВт на 500 г. Что минимум на порядок меньше приведенной Вами цифры. Но повторюсь, что в реальности это будет много меньше.

Аватара пользователя
bigM
Сообщения: 4949
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2017 2:05 am

Re: Несколько практических вопросов по сублимационной сушке

Сообщение bigM » Пт апр 22, 2022 9:50 pm

Так вы не про сублимационную сушку говорите. При сублимационной сушке продукты в углекислоте замораживают, а потом испаряют в вакууме.
Не красота спасёт мир, а транквилизаторы.

Roha77
Сообщения: 7
Зарегистрирован: Чт апр 21, 2022 12:09 pm

Re: Несколько практических вопросов по сублимационной сушке

Сообщение Roha77 » Сб апр 23, 2022 12:05 am

bigM писал(а):
Пт апр 22, 2022 9:50 pm
Так вы не про сублимационную сушку говорите. При сублимационной сушке продукты в углекислоте замораживают, а потом испаряют в вакууме.
Почему обязательно в углекислоте? Во многих аппаратах (может и во всех) встроенный охладитель. почему от этого она перестает быть сублимационной? Название ведь от процесса, при котором лед переходит в пар минуя жидкую стадию. Какая разница - чем охлаждать? Или я что-то не так понимаю?

Ну вот, например:

https://ten24.com.ua/catalog/sublimatsi ... mi-0-2-m2/
Сублимационная сушка бытовая с полками
Рабочая глубина вакуума — 15-112 Па

Температура на поверхности сублиматора — - 40°C

Температура полок — + 60 °C

Время технологического цикла — 24 -48 часов

Установленная мощность всех устройств и агрегатов — 1.2 кВт/час
Ну вот, как и предполагал. И 1,2 кВт/ч - это пиковая мощность, когда все (компрессор, вакуумный насос, нагреватель) работает.

Аватара пользователя
bigM
Сообщения: 4949
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2017 2:05 am

Re: Несколько практических вопросов по сублимационной сушке

Сообщение bigM » Сб апр 23, 2022 1:04 am

Суть сублимационной сушки сохранить нативную структуру белков, поэтому замораживают углекислым газом и вакуумируют без нагревания. Это энергетически более выгодно нежели осушать из чисто водяного льда. Поэтому в массовом пищевом производстве ее не используют. Колубнику загребетесь сушить, у нее сухой остаток процента три...
Не красота спасёт мир, а транквилизаторы.

Roha77
Сообщения: 7
Зарегистрирован: Чт апр 21, 2022 12:09 pm

Re: Несколько практических вопросов по сублимационной сушке

Сообщение Roha77 » Сб апр 23, 2022 11:25 am

bigM писал(а):
Сб апр 23, 2022 1:04 am
Суть сублимационной сушки сохранить нативную структуру белков, поэтому замораживают углекислым газом и вакуумируют без нагревания. Это энергетически более выгодно нежели осушать из чисто водяного льда. Поэтому в массовом пищевом производстве ее не используют. Колубнику загребетесь сушить, у нее сухой остаток процента три...
Да, и в этих установках для сушки пищевых продуктов, насколько читал, первые 6-8 часов идет сушка в вакууме без нагрева. Но потом достигается точка, при которой энергии уже не хватает для испарения льда. Требуется небольшой (от 40 до 80С в зависимости от продукта) подогрев. Конечно, в вакууме и при работающем охладителе (для продолжения конденсации паров). Смотрел видео, где так сушили клубнику. Запомнилось, что положили около 250 грамм, после сушки было 54 или около того. Размер ее при этом не изменился. Наверное, можно высушить и сильнее, но, как понимаю, это является достаточным уровнем для практического использования.

Sovetnik
Сообщения: 2100
Зарегистрирован: Пн окт 24, 2005 12:00 pm

Re: Несколько практических вопросов по сублимационной сушке

Сообщение Sovetnik » Сб апр 23, 2022 9:20 pm

Roha77, посмотрите здесь, найдете много ответов на ваши вопросы.
https://www.youtube.com/watch?v=2qyzdOIkxO8
Находит тот, кто ищет не там.

Roha77
Сообщения: 7
Зарегистрирован: Чт апр 21, 2022 12:09 pm

Re: Несколько практических вопросов по сублимационной сушке

Сообщение Roha77 » Сб апр 23, 2022 11:23 pm

Sovetnik писал(а):
Сб апр 23, 2022 9:20 pm
Roha77, посмотрите здесь, найдете много ответов на ваши вопросы.
https://www.youtube.com/watch?v=2qyzdOIkxO8
О, спасибо большое. Действительно первое видео, где показаны внутренности небольшого бытового сублиматора. Он, судя по всему, сам не замораживает продукты, а охладитель только для конденсации паров. Думаю, что с Пельтье получится. Не так энергоэффективно будет, конечно, но работать, думаю, будет. С предварительной заморозкой, конечно. Теперь вопрос в насосе.

Ответить

Вернуться в «химическая технология / chemical technology&production»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 19 гостей