i vantaggi dell’unità di condensazione nell’essiccazione sottovuoto: efficienza e recupero solventi

L’essiccazione sottovuoto riveste un ruolo fondamentale nei settori farmaceutico, chimico e alimentare, dove una rimozione delicata ed efficiente dei solventi è essenziale. Tra i componenti chiave di un sistema di essiccazione sottovuoto, il gruppo di condensazione è cruciale sia per l’efficienza del processo sia per il recupero dei solventi.

In Italvacuum, sappiamo che un condensatore ben progettato è indispensabile per ottenere risultati ottimali nelle operazioni di essiccazione sottovuoto. Questo articolo illustra i principali vantaggi di integrare un unità di condensazione nel proprio sistema di essiccazione sottovuoto.

 

Il ruolo della pompa da vuoto e dell'unità di condensazione in un sistema di essiccazione sottovuoto

La pompa da vuoto crea il vuoto necessario nella camera di essiccazione rimuovendo aria e gas non condensabili. Tuttavia, durante il processo di essiccazione, si generano grandi volumi di vapori di solvente, soprattutto a basse pressioni. Affidarsi esclusivamente alla pompa per rimuovere questi vapori è inefficiente e comporta un aumento dei consumi energetici e dell’usura delle apparecchiature.

In un sistema di essiccazione sottovuoto, l'unità condensazione, posizionata strategicamente tra la camera di essiccazione e la pompa da vuoto, affronta questa sfida. La sua funzione principale è raffreddare il vapore di solvente, trasformandolo nuovamente in forma liquida. questo processo riduce significativamente il volume di vapore che raggiunge la pompa, proteggendo l’apparecchiatura e consentendo un efficiente recupero dei solventi.

Dal punto di vista termodinamico, il gruppo di condensazione è una pompa termodinamica.

Un condensatore funziona come una “pompa termodinamica” sfruttando la fisica del cambiamento di fase invece dell’azione meccanica, secondo questi passaggi:
 

• cattura del vapore: il vapore caldo entra nel gruppo di condensazione.
• rimozione del calore: i tubi di raffreddamento estraggono il calore latente di vaporizzazione.
• cambiamento di fase: il vapore condensa in liquido, riducendo notevolmente il volume.
• riduzione del volume: si crea un “effetto di aspirazione” che migliora le prestazioni della pompa meccanica. questo processo termodinamico “pompa” efficacemente il vapore fuori dal sistema tramite la condensazione anziché tramite spostamento meccanico.

Avere una pompa termodinamica nel sistema consente di ridurre la dimensione della pompa meccanica.
 

Il volume molare di un gas a temperatura e pressione standard (stp)

Il volume molare è il volume occupato da una mole di qualsiasi sostanza; 1 mole = 6,022 × 10²³ particelle. per i gas a temperatura e pressione standard (20°c e 1 bar), questo volume è circa 24,5 l/mol. ad esempio, evaporando una sola mole di h2o (18 ml di acqua) a stp si ottengono 24,5 litri di vapore acqueo.

La legge dei gas ideali nell’essiccazione sottovuoto

La legge dei gas ideali (pv = nrt) spiega come si comportano i gas in diverse condizioni. nell’essiccazione sottovuoto, diminuendo la pressione, il volume occupato dal vapore del solvente aumenta drasticamente. la tabella seguente assume un comportamento ideale dei gas; nella realtà possono verificarsi deviazioni dovute a interazioni non ideali nella fase vapore.
 

Questo aumento esponenziale del volume del vapore evidenzia la necessità di un gruppo di condensazione efficace.

Metodo di calcolo dell’espansione:

Basato sulla legge dei gas ideali: pv = nrt

La riduzione della pressione aumenta direttamente il volume del gas. in questo caso, passando da 1000 mbar a 50 mbar il volume del gas aumenta di 20 volte; riducendo ulteriormente la pressione a 5 mbar il volume aumenta di 200 volte.

 

Quali sono i principali vantaggi del gruppo di condensazione in un sistema di essiccazione sottovuoto?
 

• riduzione significativa del volume - ​condensando i vapori di solvente, il gruppo di condensazione ne riduce il volume di centinaia di volte nel processo inverso. il liquido risultante viene raccolto per il recupero o lo smaltimento sicuro.

• migliori prestazioni e durata della pompa da vuoto - il gruppo di condensazione impedisce a grandi volumi di vapore di raggiungere la pompa da vuoto, riducendo il rischio di sovraccarico e prolungando la vita utile della pompa, oltre a diminuire la manutenzione richiesta.
• massimo recupero dei solventi - una condensazione efficiente consente di recuperare quasi tutti i solventi evaporati, favorendo la sostenibilità e il risparmio sui costi.
• maggiore efficienza di processo e risparmio energetico - con il gruppo di condensazione che gestisce la maggior parte della carica di vapore, la pompa da vuoto lavora in modo più efficiente, riducendo i tempi di essiccazione e il consumo energetico.

Un esempio pratico: essiccazione sottovuoto a bassa temperatura

L’essiccazione sottovuoto viene spesso eseguita a basse temperature per proteggere polveri termosensibili, come principi attivi farmaceutici (API). Tuttavia, a basse pressioni, l’aumento del volume di vapore rende il gruppo di condensazione ancora più essenziale. Senza una condensazione efficace, la pompa da vuoto richiederebbe molto più tempo ed energia per evacuare il vapore espanso, rallentando il processo e aumentando i costi operativi.

In una serie di esperimenti, abbiamo confrontato la velocità di condensazione con la sola pompa e con il sistema completo (pompa e gruppo di condensazione) nelle stesse condizioni.

Il risultato mostra che aggiungere un gruppo di condensazione con unità frigorifera moltiplica per 5 la velocità di essiccazione. si tratta di un approccio efficiente in termini di recupero solventi, consumo energetico e gestione dei tempi.


Conclusione

Un gruppo di condensazione di alta qualità è indispensabile per qualsiasi sistema avanzato di essiccazione sottovuoto. garantisce un recupero efficiente dei solventi, protegge le apparecchiature critiche e migliora le prestazioni complessive del processo. in italvacuum, le nostre soluzioni condensatore sono progettate per offrire affidabilità, efficienza e valore a lungo termine per le vostre operazioni di essiccazione sottovuoto.

Per qualsiasi informazione sulle nostre soluzioni o per una consulenza tecnica, contattateci all'indirizzo marketing@italvacuum.com.