真空幹燥設備種類較多,應用領域廣泛(fàn),發展(zhǎn)比較迅速。本文僅就其中幾種真空幹燥(zào)設備的國(guó)內外發展動態進行闡述,以求(qiú)實現交流信息,找(zhǎo)出發展真空幹燥設備需解決的難題,提高我國真空幹燥(zào)設備水平的(de)目的。
關鍵詞:真(zhēn)空幹燥;幹燥設備;冷凍幹燥
真空(kōng)幹燥有許多優(yōu)點:在低壓下幹燥時氧含量低,能(néng)防(fáng)止被幹燥(zào)物料氧(yǎng)化變質,可幹燥易燃易爆的危險品;可在(zài)低溫下(xià)使物料(liào)中的(de)水分汽(qì)化,易於幹燥熱敏(mǐn)性物料;能回收被幹燥物料中(zhōng)的貴重和有(yǒu)用的成分;能防止(zhǐ)被幹燥物料中有毒有害物質的排放,可(kě)成為環保類型(xíng)的(de)“綠色(sè)”幹燥。因(yīn)此,真空幹燥設備的應用日益廣泛。
真空幹燥的主要缺點是需要一(yī)套能抽水蒸汽的(de)真空(kōng)係統,使得設備投資費用高,運轉費用高;設備(bèi)生(shēng)產效率低,產(chǎn)量小。為克服這些缺(quē)點,不(bú)少科技工作者,做出了許多努力。同(tóng)時,由於真空(kōng)幹燥(zào)有許多優點,有些產品(pǐn)不得不采用真空幹燥設備。因此,真空幹燥設備的發展會很有前途(tú)。
1.國內外(wài)連續式真空(kōng)幹燥設備發展不平衡
為提高(gāo)設備(bèi)產量,保(bǎo)證產(chǎn)品(pǐn)質量,在十幾年前國外就(jiù)開發出多種連續(xù)式真空幹燥設備。但在國內(nèi)受技術水平和人們認識(shí)觀(guān)念的(de)限製,發展比較緩慢。
1)帶式(shì)連續真空幹燥設備
日本(běn)日阪製作所生產WL-VAQ型(xíng)帶式連續真空幹燥設備,適合於液體物料,泥漿狀,糊膏狀告濃度和(hé)高粘度無聊的幹燥。日本大川原(yuán)株式生產的BV-100.5型真空帶式連續幹燥(zào)裝置,采用蒸汽和傳(chuán)導加熱,各區段溫度可調,傳送帶張緊度和速度可(kě)調。瑞士的布赫–蓋德公司開發了一係列帶式連(lián)續式真空幹燥設備,帶有自動清洗裝(zhuāng)置。
從1995年開始從事帶式連續真空幹燥設備的設計(jì)、製造、安裝和服務,技術(shù)比較成熟。
國產帶式連續真空幹燥設備(bèi)並不多見,2004年廣東省農業科學研究所研製成功了小型試(shì)驗(yàn)設備,用於香蕉粉的幹燥,效果很好。
2)穀物連續式真空幹燥設備
穀物幹燥量很大,必須用連續式幹燥設備。以前(qián)世(shì)界各國都研製了不少穀物(wù)幹燥設備,而真空幹燥穀(gǔ)物多用在(zài)種子幹燥,原因是真空幹燥成本太高。實際上這(zhè)是一種誤區,據鄭州糧食科學研究設計院何翔高級工程師介紹,他們(men)研製的連續(xù)式玉米真空幹燥(zào)設備,生產能力為60t/d,固定投資略高於熱(rè)風幹燥,運轉費用與熱風幹燥持平。如果考慮幹燥產(chǎn)品的質量,幹燥(zào)過程破(pò)損率、暴腰率等,在低(dī)溫(wēn)狀態下的真空幹燥總成本並不比熱風幹燥(zào)高。
3)連續式(shì)真空冷凍幹燥設備
食品原料豐富,需要凍幹的產品產(chǎn)量很大。因此,連續食品凍幹設備出現的較早。丹麥ATLAS公司1985年就(jiù)生產出了CONRAD–800型連續式凍幹設備,用於凍幹咖啡生產,生產能力每天13t,圖2是該(gāi)設備的示意圖。圖3是德國生(shēng)產的一種(zhǒng)連續式凍幹機。
國產第一台連續式真空冷(lěng)凍幹燥設備於2000年由沈陽製冷技術研究(jiū)所(suǒ)研製成(chéng)功。真空室(shì)采用矩形結構(gòu),進出料倉與幹燥倉之間設有隔離片,進出料倉內均設有自動稱(chēng)重係(xì)統,能判斷出凍幹食品的幹燥速率,出水量和^終幹燥程度。兩個外置式捕(bǔ)水器交替工作(zuò),實現連續式捕水和融冰。
國內外連(lián)續式凍幹設備的銷售量差距很大。丹麥ATLAS公司從1985年到1990年5年間就銷(xiāo)售了18台連續式凍幹設備,其中我國台灣購到1台,而(ér)大陸各省市(shì)至今沒有引進這種設備,僅1台國產設備至今還沒有銷售出去。
2.國內外真空幹燥設備(bèi)的品種都在增加
出於不同的目的,研製出各種新型的不同的真空幹燥設備。
1)微波真空幹燥設備節能,提高幹燥速率。
2)噴霧冷凍幹(gàn)燥設備(bèi)噴霧與冷凍幹燥相結合是由物料的(de)性質和產品的產量(liàng)決定(dìng)的,物料必需(xū)是液態漿料(liào),經噴霧凍結後形成微納尺度(dù)的顆粒,增加了幹燥速率,提高產品的產量(liàng)。
3)真空汽(qì)相幹燥設備是專門用於大型油浸式變壓器以及其它(tā)類(lèi)似(sì)電器設備幹燥的裝置。瑞士在20世紀70年代開(kāi)發出這種(zhǒng)產品。我(wǒ)國於20世紀80年代引進了這種設(shè)備,90年代之後已經(jīng)基本上(shàng)完成(chéng)了引進消化,現在可以(yǐ)成套生產。
4)小型實(shí)驗(yàn)用凍(dòng)幹設(shè)備為適應學(xué)校和科研單位的需要,國內外相繼開發幾種不同功能的小型實(shí)驗用凍幹設備。圖4~7是德國Martinchrist公司生產的幾種(zhǒng)小型實驗用凍幹機(jī),其體積小,重量輕,功能多。基本上能(néng)滿足各種物料的凍幹實驗。國內已經有海門輕工機(jī)械四廠等幾個(gè)廠家開始消化吸收、引進設計,研製出了新的(de)產品,隻是性能還不夠穩定。
單腔係統
在無菌條件下,預凍和幹燥均在冷凝腔中進行。
雙腔係(xì)統
預凍在低溫冰箱或旋(xuán)凍器(qì)中進行,幹燥在冷凝腔上方的(de)幹燥室內進行。
5)凍幹分離型醫藥用凍幹機
食品用凍幹機都是冷凍與幹燥分(fèn)開進行的,以實現節約能源,節省時間,提高產量的目的。傳統醫(yī)藥用凍幹機(jī)則都是冷凍和幹燥在機器裏一次完成的。西(xī)歐和美國的一些公司,為實現與食品凍幹一樣的目的,將藥品預先冷凍,然後再送入幹燥機中幹燥。圖8給出了連續式藥品預凍設備照片。
3.真空幹燥(zào)設(shè)備的功能(néng)在增加
隨著電子與計算機技術的進步,真空幹燥設備的控(kòng)製係統(tǒng)和顯示功能普遍增加(jiā)了。鄭州糧食科學研究院研製的玉米真空幹燥設備有自動控製(zhì)和模擬屏顯示(shì)功能;上海東富龍,北京速原等廠家(jiā)生產的(de)真空冷凍幹燥機有凍幹(gàn)終點判斷,設計凍幹(gàn)曲線,查看運行狀況,存貯(zhù)多條凍幹曲線,打印生產信息(xī)等多種功能。
國外的真空幹燥設備功(gōng)能更多一些,大多數都有(yǒu)機械手,在幹燥過程中可(kě)以取樣化驗;有些旋轉類型的真空幹燥設備具有粉碎和造粒功能;醫藥用凍幹設備也能造粒。
4.對發展真空(kōng)幹燥設(shè)備的幾點看法
1)創新是發展真空(kōng)幹燥設備的(de)根本出路
目前真空幹燥(zào)設備(bèi)發展較慢,有1個重要的原因是互相(xiàng)仿製,在同一技術水平上徘徊,缺乏創新。仿製(zhì)的能(néng)力強,速度快,創(chuàng)新的觀念差,投入少。把(bǎ)競爭的精(jīng)力放在了搶市場,拉關係,價格戰方麵。好一點的作法是在質量上和售(shòu)後服務上,下了一(yī)些功夫。但這些都不是發展真空幹燥設備的(de)好方法,必須投入人力、物力(lì)、財力去創新。
2)節能(néng)是發展(zhǎn)真空幹燥設備的(de)關鍵
能源緊缺已經受到了全(quán)世界的關注,傳統觀念都認(rèn)為真空幹燥設備的能(néng)耗高,原因是(shì)它需要(yào)加(jiā)真(zhēn)空泵。但是沒有見到過對同一種物料,幹燥(zào)到(dào)同樣濕含量時,真正的能耗對比。實際上,真空幹燥是(shì)在封閉空間中的低溫幹燥,能源浪費相對較少。盡管如此,真空幹燥設備的節能仍(réng)然是(shì)發展的關鍵(jiàn)。與其它(tā)類型(xíng)幹燥設備(bèi)相比,真空幹燥設備的節能重點應
該放在合理設計,選擇和使用(yòng)真(zhēn)空係(xì)統方麵。
能(néng)抽水蒸汽的(de)真空係統並(bìng)不(bú)很多,目前主要有兩大類,一類是能(néng)直接抽水蒸汽的泵,主要有水噴射泵,水蒸氣噴射泵,水環泵和濕式羅茨泵;另一類是用冷凝(níng)的辦法捕水。這兩種辦法耗能都比較高,前一類節能的方向(xiàng)應該是提高泵的抽氣效率;後一(yī)類節能的方向是設計如氣(qì)固(gù)相變(biàn)換熱器的結構和熱效率。
3)連續式真空幹燥設備是提高產品(pǐn)的產量,節約(yuē)能源的重要方法
連續式真(zhēn)空(kōng)幹燥設備與周(zhōu)期式真空幹燥設(shè)備相比,輔助時間少,節(jiē)省了時間提高了產量(liàng)。同時(shí)他不必像周期(qī)式真空(kōng)幹燥設備那(nà)樣,每生(shēng)產一個循環,設(shè)備溫度高低變化一次,致使部分能量浪(làng)費在設備構(gòu)件的反複加熱上。因此,節約了能源。
4)真空幹燥(zào)設備(bèi)與其他幹燥方法組合(hé)是應該提倡的生產方式
真空幹燥與其他(tā)幹燥方法相結合(hé)能提高生產效(xiào)率,降低產品成本。例如,蔬菜、水產品和水果等產(chǎn)品,采用真空(kōng)幹燥可以保證產品質量,如果在真空幹燥之前,清洗(xǐ)漂燙之(zhī)後,經(jīng)離心脫水,再用冷(lěng)風幹燥除去(qù)表麵水,然後送入真空幹燥設備(bèi),就能實現顯著地提高生產效率,同時降低了生產成本。噴霧與冷凍幹燥相結合也是組合方式(shì)之一。這種類似的
組合方式,可以(yǐ)通過試驗,找到很多種,當然也要花費一定時間、精力和財力(lì)。
5.結束語
真空幹(gàn)燥設備在不斷革新。存在的問題也還不少(shǎo),如果(guǒ)產、學、研能密切合作,成效會更加(jiā)顯著。
查閱的資料有限,見解也可能不(bú)確切,歡迎指(zhǐ)正。
參(cān)考(kǎo)文獻(xiàn)
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