동결건조기 CDI
CDI는 continuance di ice 약자로 연속제상장치를 뜻하는 상품 명칭이다.
대형(1톤급 이상)에서 승화작용으로 얼음 량이 많아지면 열전도율이 낮아져 cold trap 기능이 급격히 저하되어 건조속도가 늦어진다.
이에 건조 중(해당 진공도 상태)에서 C/T의 한쪽을 막아(Oil sliding equip.) 진공 중 얼음을 짧은 시간에 녹여내고 원상복귀 시킨다.
동결건조는 식품내의 수분을 승화작용(고체→기체)으로 승화열 보다 많은 열량이 해당 진공도에 대응하는 낮은 온도로 가동되는 냉동능력이 필요케 된다.
이 부분이 동결건조의 건조비용으로 산출되며, 그동안 C/T에 부동액(대부분 cacl2-염화칼슘)을 순환시키는 간접냉각방식으로 온도차(C/T표면온도-냉동기의 증발온도)가 커져 장치비용 및 건조비용 상승으로 되어왔다.
CDI기능의 동결건조기는 냉매직접(NH3 & Freon) 순환방식으로 Brine방식보다 2단계(냉매직접냉동direct expansion 과 액펌푸 순환)가 낮은 온도차이므로 동력비가 적어진다(18-20%).
문제는 기존 brine 간접방식은 건조속도가 늦다는 것이다.
동결건조기 건조용량은 예를 들면 2톤/day로 표시한다.
1일 건조능력이 2,000kg(가공 후 건조chamber에 넣는 입고량)이다.
C/T 제상시간 + 피 건조물 입출고 시간 이 실제 1.5시간 보통 2시간으로 보면 건조시간은 22시간 이어야 한다.
현실적으로는 일반식품일 때 더 소요될 수 있다.
CDI기능의 동결건조기는 건조시간을 10시간을 기준으로 한다.
하루에 2번은 충분히 건조되므로 2톤/day용량은 장치를 1톤/10hr로 되는 것이다. 물론 소요 냉동용량은 거의 같지만.
별도 물품 출고 후 제상시간은 필요치 않다. 출고 후 바로 입고한다.
물론 피 냉각물이 열판heat plate 냉각을 필요시 하면서 넣으면 된다.
(재래식 시설은 이 기능이 거의 없으므로 외부 인위적으로 해야 한다)
건조시간을 2배로 짧게 하려면 피 건조물에 단위시간당 승화열을 2배가 소요되며, Heat plate와 피 건조물(-22℃ 중심-18℃ 이하)과의 온도차가 커져야 한다. 일반방식의 H/P온도는 90℃정도라면 CDI FD(freeze dryer)는 130℃이다. 피 건조물 온도는 일정하므로 열판온도를 높여야 한다.
열매체(오일) 사용의 장치는 온도를 높일 수 있지만 일반 열교환기는 plate packing이 오래 못가며 열매체의 비열이 낮아(물의 1/10정도) 많은 순환 량이 필요되므로 순환펌프가 커져야 소요 승화열을 공급할 수 있다.
CDI system은 고압 고온수 사용으로 이 점을 커버한다.
현장 실질작업에서는 소위 단위car의 중량이 높으면 작업이 어렵고 힘이 든다. car fold가 21, 22 step(88tray) 의 경우 car 중량은 단위로 물품(5kg) + tray(2kg) + 빈 car(180kg) 중량은 거의 800kg. 어떤 건조물은 1톤이 된다.
일반 trolley로는 loading power가 커진다.
Dry time이 적으면 1car의 중량을 낮추면서 AL car, mm tray 사용으로 반으로 1car 무게는 줄어들어 Beam설치용이 와 조향장치 및 팬입 탈팬 car-loading이 쉬워진다.
다 좋지만 장치비용이 과다하면 아무 쓸모가 없다. 수지가 안 맞게 되니까.
각종 장치를 수입해야 한다. CDI, car, tray, heat plate, 반사판 까지.
그래도 필자는 국내 가격에 10% UP하면 이 장치로 할 수 있다.
CDI는 Vacuum pump(Rotary + booster), 열원 과 자동절환 oper.할 수 있고 Two stage screw Ref.의 Liquid pump와의 자동절환 장치들이 있다.
또한 자동제어가 잘 돼 있어 Dry time setting 무인운전이다.
동결건조기는(이라도) 건조시간이 짧은 것이 건조품질이 좋게 된다.
그만큼 식품의 향 맛 등 감소시간이 적게 되니까.
요즘은 근로자의 작업시간도 짧고 편해야 한다.
건조기술자의 감각이 품질좌우가 아닌 장비setting으로 일정 품질이 유지 되어야 한다.
그리고, 각종 자동제어 & sensor의 발달로 이 모든 장치비용을 낮게 한다.
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