Les avantages des groupes de condensation dans le séchage sous vide: accroître l'efficacité et la récupération des solvants

Le séchage sous vide joue un rôle essentiel dans des industries telles que l'industrie pharmaceutique, l'industrie chimique et l'industrie alimentaire, où il est essentiel d'éliminer les solvants de manière efficace. Parmi les éléments principaux d'un système de séchage sous vide, le groupe de condensation se distingue par son rôle essentiel dans l'efficacité du processus et la récupération des solvants.

Chez Italvacuum, nous savons qu'un condenseur bien conçu est indispensable pour obtenir des résultats excellents dans les opérations de séchage sous vide. Cet article présente les principaux avantages de l'intégration du groupe de condensation dans votre système de séchage sous vide.

Rôle de la pompe à vide et de l’unité de condensation dans un système de séchage sous vide:

La pompe à vide est chargée de générer le vide nécessaire à l'intérieur de la chambre de séchage en éliminant l'air et les gaz non condensables. Cependant, au cours du processus de séchage, de grands volumes de vapeur de solvant sont produits, en particulier à basse pression. Compter uniquement sur la pompe à vide pour éliminer ces vapeurs est une solution inefficace qui peut entraîner une augmentation de la consommation d'énergie et de l'usure de l'équipement.

Dans un système de séchage sous vide, le groupe de condensation, placé de manière judicieuse entre la chambre de séchage et la pompe à vide, permet de répondre à ce défi. Sa fonction première est de refroidir la vapeur de solvant et de la retransformer en liquide. Ce processus réduit considérablement le volume de vapeur qui atteint la pompe à vide, protégeant ainsi la pompe et permettant une récupération efficiente des solvants.

D'un point de vue thermodynamique, le groupe de condensation sous vide est une pompe thermodynamique.

Un condenseur fonctionne comme une "pompe thermodynamique" en utilisant la physique du changement de phase plutôt que l'action mécanique, en suivant les étapes suivantes:
 

• Capture de la vapeur: la vapeur chaude entre dans le groupe de condensation
• Extraction de la chaleur: les tubes de refroidissement extraient la chaleur latente de vaporisation 
• Changement de phase: la vapeur se condense en liquide, réduisant considérablement son volume    
• Réduction de volume: cela crée un « effet d’aspiration » qui améliore les performances de la pompe mécanique. Ce processus thermodynamique « pompe » effectivement la vapeur hors du système par condensation et non par déplacement mécanique.

Disposer d’une telle pompe thermodynamique dans le système permet de réduire la taille de la pompe mécanique.

 

Volume molaire d’un gaz à température et pression standard (stp) :

Le volume molaire est le volume occupé par une mole de toute substance ; 1 mole = 6,022 × 10²³ particules. Pour les gaz à température et pression standard (20°c et 1 bar), ce volume est d’environ 24,5 l/mol. par exemple, évaporer une seule mole de h2o (18 ml d’eau) à stp produit 24,5 litres de vapeur d’eau.

 

Loi des gaz parfaits dans le séchage sous vide :

La loi des gaz parfaits (pv = nrt) explique comment les gaz se comportent dans différentes conditions. Dans le séchage sous vide, à mesure que la pression diminue, le volume occupé par la vapeur de solvant augmente fortement.
Le tableau ci-dessous suppose un comportement idéal des gaz; des écarts réels peuvent survenir en raison d’interactions non idéales en phase vapeur.

 

Cette augmentation exponentielle du volume de vapeur souligne la nécessité d’un groupe de condensation efficace.

Méthode de calcul de l’expansion 
 

• Basée sur la loi des gaz parfaits : pv = nrt
• La réduction de la pression augmente directement le volume du gaz. Dans ce cas, un passage de 1000 mbar à 50 mbar multiplie le volume du gaz par 20; une réduction supplémentaire à 5 mbar le multiplie par 200. 

Principaux avantages du groupe de condensation dans un système de séchage sous vide
 

• Réduction significative du volume
  En condensant les vapeurs de solvants, le groupe de condensation réduit leur volume plusieurs centaines de fois au cours du processus inverse. Le liquide qui en résulte est recueilli pour être valorisé ou éliminé en toute sécurité
• Amélioration des performances et de la longévité de la pompe à vide.
  Le groupe de condensation empêche de grands volumes de vapeur d'atteindre la pompe à vide, ce qui réduit le risque de surcharge et prolonge la durée de vie de la pompe tout en réduisant les besoins de maintenance.
• Récupération maximale des solvants
  Une condensation efficace permet de récupérer la quasi-totalité des solvants évaporés, ce qui contribue à la fois au développement durable et à la réduction des coûts.
• Efficacité de processus accrue et économies d’énergie
  Le groupe de condensation assurant la majeure partie de la charge de vapeur, la pompe à vide fonctionne plus efficacement, ce qui se traduit par des temps de séchage plus courts et une réduction de la consommation d'énergie.

Exemple pratique: séchage sous vide à basse température 

Le séchage sous vide est souvent effectué à basse température pour protéger les poudres thermosensibles. Cependant, à des pressions plus basses, l'augmentation du volume de vapeur rend le groupe de condensation encore plus indispensable. Sans une condensation efficace, la pompe à vide aurait besoin de beaucoup plus de temps et d'énergie pour évacuer la vapeur dilatée, ce qui ralentirait le processus et augmenterait les coûts d'exploitation.

Lors de cette série de tests, nous avons comparé le taux de condensation de la pompe seule et de l'installation complète (la pompe et le groupe de condensation) dans les mêmes conditions. 

Nous pouvons ainsi affirmer que l'ajout d'un groupe de condensation à un groupe de refroidissement multiplie par cinq la vitesse de séchage. Il s'agit d'une approche efficace en termes de récupération de solvants, de consommation d'énergie et de gestion du temps.


Conclusion 

Un groupe de condensation de haute qualité est indispensable à tout système de séchage sous vide avancé.
Il assure une collecte efficace des solvants, protège les équipements essentiels et améliore les performances globales du processus. Chez Italvacuum, nos solutions de condensation sont conçues pour assurer fiabilité, efficacité et rentabilité à long terme de vos opérations de séchage sous vide.