真空干燥设备种类较多,应用领域广泛,发展比较迅速。本文仅就其(qí)中几种真空(kōng)干燥设(shè)备的国(guó)内外发展动态(tài)进行阐述,以求实现交(jiāo)流信息,找(zhǎo)出发展真空干燥设备需解决的难题,提高我国真空干燥设备水平(píng)的目的。
关键词:真空干燥;干燥设备;冷冻干燥(zào)
真空干燥有许多优点:在低压下干燥时氧含量低,能防止被干燥(zào)物料氧化变质,可干燥易燃易(yì)爆的危险品;可(kě)在低温(wēn)下使物料中(zhōng)的水分汽(qì)化,易于干燥热敏性物料;能回收被干燥物料中的(de)贵重和有(yǒu)用的成分;能防止被干燥物料中有毒有害物质的排放,可成为环保类型的“绿色”干燥。因此,真空(kōng)干(gàn)燥设备的应用日益(yì)广泛。
真空干(gàn)燥(zào)的(de)主要缺点是需要一套能抽水蒸汽的真空系统,使得设备投资费用高,运转费(fèi)用高;设备生产效率(lǜ)低,产量小。为(wéi)克服这些缺点,不少(shǎo)科技工(gōng)作者,做出了许多努力。同(tóng)时(shí),由于真空干燥(zào)有许多优点,有些产品不得不采(cǎi)用(yòng)真空干燥设备。因此,真空干(gàn)燥设(shè)备(bèi)的发展会很有前(qián)途。
1.国内外连续式(shì)真空干燥设备发展(zhǎn)不平衡
为提高设备产量(liàng),保证产品质量,在十几年前国外就开发出(chū)多种连续式真空干燥(zào)设备。但在国内受技术水平和人们认识观念的限制,发展比较缓慢。
1)带式(shì)连续真空干燥设备
日本日阪制作所生产WL-VAQ型带式连续真空干燥(zào)设备,适合于液体物料,泥浆状,糊膏状告浓度和(hé)高粘度无聊的干燥。日本大川原株式生产的BV-100.5型(xíng)真空带式连续干燥装置,采用蒸汽和传导加热,各区段温度(dù)可调,传(chuán)送带张紧度和(hé)速度可调。瑞士的布赫–盖德公(gōng)司开发了一系(xì)列带式连续式真空干燥设备,带有自动清洗装置。
从1995年开始从事带式(shì)连续真空干燥设备的设计、制造、安装和服务,技术比较(jiào)成熟。
国产带式连续真空干燥(zào)设(shè)备并(bìng)不多见,2004年(nián)广(guǎng)东省农业科学研究(jiū)所研制成功了小型试验设备(bèi),用于香蕉粉的干燥,效果很好。
2)谷物连续式真空干燥设备
谷物干燥量很大,必须用连续式干(gàn)燥设备。以前世界各国都研制了不少谷物干燥设备,而真空干(gàn)燥谷物多用在种(zhǒng)子干燥,原因是真空干燥成本太高。实际(jì)上这是一(yī)种误区,据郑(zhèng)州粮(liáng)食科学研究(jiū)设计院何翔高级工程师介绍,他们研制的连续(xù)式玉米真空干燥设备,生产能力为60t/d,固定投资略高于热风干燥,运转(zhuǎn)费用与热风干燥持平。如果考虑干燥产品的质量,干燥过(guò)程破损率、暴腰率等,在低温状态下(xià)的真空(kōng)干燥(zào)总成本并不比热风干燥高。
3)连续式(shì)真空冷冻干燥设备
食品原料丰富,需要冻干的产品产量很(hěn)大。因(yīn)此,连续食品冻干设备出现的(de)较早。丹麦ATLAS公司1985年就生产出了CONRAD–800型连续式冻干设备(bèi),用于冻干(gàn)咖啡生产,生产能(néng)力每天13t,图2是该(gāi)设备的示意图。图3是德国生产的一种连续式(shì)冻干机。
国产第(dì)一台连续(xù)式真空冷冻干燥设备于2000年由(yóu)沈阳制冷技术研究所研制成功。真空室采用矩形结构,进出料仓(cāng)与干燥仓之间设有隔离片,进出(chū)料仓内均(jun1)设有(yǒu)自动称重(chóng)系统,能判断出冻干食品的干燥速率,出水量和终干燥程度。两个外置式捕(bǔ)水器交替工作,实现连续式捕水和融冰。
国内外连续式(shì)冻(dòng)干设备的销售量差距很大。丹麦ATLAS公司从1985年到(dào)1990年5年间就销售了18台连续式冻干设备,其中我国台湾购(gòu)到(dào)1台,而大陆各省市至今没(méi)有引进这种设备,仅1台(tái)国产设备(bèi)至(zhì)今还没(méi)有销售出去(qù)。
2.国内外真(zhēn)空干燥设备的品种(zhǒng)都在(zài)增加
出于不同的目的,研制出各种(zhǒng)新型的不同的真空干(gàn)燥设备。
1)微波真空干(gàn)燥设备(bèi)节能,提高干燥速率。
2)喷雾冷冻干燥设备喷雾与冷冻干燥相结合是由(yóu)物料的性质和产品的产量决定的(de),物料必需是液态浆料,经喷雾冻结后形成微纳尺度的颗粒,增加了干(gàn)燥速率,提高产品的产(chǎn)量。
3)真空汽相干燥设备是(shì)专门用于大型油浸式变压器以及其它类似电器设备干燥的装(zhuāng)置。瑞士在20世纪70年代开发出这种产品。我国于20世(shì)纪80年代引进了这种设备,90年代之后已经基本上完(wán)成了引进消化,现在可以成套生产。
4)小型实验用冻干设备为适应学(xué)校和科研单位的需要,国内外相继开发几(jǐ)种不同功能的小型实验用冻干设备。图4~7是德国Martinchrist公(gōng)司生(shēng)产的几(jǐ)种小型实(shí)验用冻干机,其体积小,重量轻,功能多。基本上能满足(zú)各种物料的冻干(gàn)实验。国内已经有海门轻 工机械四厂等几个厂家开始消化吸收、引进设计,研制出了新的产品,只是性能(néng)还不够稳定。
单腔系统
在(zài)无菌条件下,预冻和干燥均在冷凝腔中进行。
双腔系统
预冻(dòng)在低(dī)温冰箱或旋冻(dòng)器中进行,干燥在冷凝腔上方的干燥室内进行。
5)冻干分离(lí)型医药用冻干机
食品用冻干机都是冷冻与干燥分开进行的,以实(shí)现节约(yuē)能源,节省时间(jiān),提高产量的目(mù)的。传统(tǒng)医药用冻干机则都是冷(lěng)冻和干燥(zào)在机器里一次完成的。西欧和美国的(de)一些公司,为实现与食品冻干一样的目的,将药品预先冷冻,然后再送入干(gàn)燥机中干燥。图8给出了连续式药品预(yù)冻设备照片。
3.真(zhēn)空干燥设备的功能在(zài)增加
随着电子与计算机技(jì)术(shù)的进步,真空干燥设备的控制系(xì)统和显示功能(néng)普遍增加了。郑州粮食科(kē)学研究院研制(zhì)的(de)玉米真空干燥设备有自动控制和(hé)模拟屏显示功(gōng)能;上海东富龙,北京速原等厂(chǎng)家生(shēng)产的真空(kōng)冷冻干燥机有冻干终点判断,设计冻干曲线,查看运行状况,存贮多条冻(dòng)干曲线,打印生产信息等多种功能。
国外的真空干燥设备功(gōng)能更多一些,大多数都(dōu)有机(jī)械(xiè)手,在干燥过程中可以取样化验;有些旋(xuán)转类型的真空(kōng)干燥设备具有粉碎和造粒功能;医药用冻干设备也能造粒。
4.对发展真空干燥设备的几点看法
1)创新是发展真空干燥设备的根(gēn)本(běn)出(chū)路
目(mù)前真(zhēn)空干燥设(shè)备发展较慢,有1个重要的原因是互相(xiàng)仿制,在同(tóng)一技术水平上徘徊(huái),缺乏创新。仿制的能力(lì)强,速度快,创新的观念(niàn)差,投入少。把竞争的精力放在了(le)抢市场,拉关系,价格战方(fāng)面。好一点的作法是在质量(liàng)上和售后服务(wù)上,下了一些(xiē)功夫。但这些(xiē)都不是发展真空干燥设备的好方法,必须投入人力、物力、财力去创新。
2)节能是发展真(zhēn)空(kōng)干燥设备的关键
能源紧缺已(yǐ)经受到了全世界的关注,传统观念都认为真空干燥(zào)设备(bèi)的能耗高,原因是它需要加真(zhēn)空泵。但是没(méi)有见到过对同一(yī)种物料,干燥到同样湿含量(liàng)时,真正的能耗对(duì)比。实际上,真(zhēn)空干燥是在封闭空间中的低温干燥,能源浪费相对较少。尽管如此,真空干燥(zào)设备的节能仍然是发展的关键。与其它类型(xíng)干(gàn)燥设(shè)备相比,真空干燥设备(bèi)的节能重(chóng)点应
该放在合理设计,选择和使用真空(kōng)系统方面。
能(néng)抽水蒸汽(qì)的真空系统并(bìng)不很多,目前主要有两大类,一类是能直接抽水蒸汽的泵,主要有水喷射泵,水蒸(zhēng)气喷射泵,水(shuǐ)环泵和湿式罗茨泵;另(lìng)一类是用冷凝的办法捕水(shuǐ)。这两(liǎng)种办法耗能都比较(jiào)高,前一类节能的方向(xiàng)应该是提高泵(bèng)的抽气效率;后一(yī)类节能的方向是设计如(rú)气固(gù)相变换热器的结构和热效率。
3)连续式真空干燥(zào)设备是(shì)提高(gāo)产(chǎn)品(pǐn)的产量,节约能源的重要方法
连续式真空干燥设备与周期式真空干燥设备相比,辅助时间少,节省了时间提高了产量。同时他不必像周期式真空干燥设备那(nà)样,每生产一个循(xún)环(huán),设备(bèi)温度高低变化一次,致使(shǐ)部分能量浪费在设备构件的反复加热上(shàng)。因此(cǐ),节约了能源(yuán)。
4)真空干燥设备与其他干燥方法组(zǔ)合是应该提倡的生产方(fāng)式
真(zhēn)空干燥与其他干燥方法(fǎ)相(xiàng)结合能(néng)提高生产效率,降低产品成本。例如,蔬菜(cài)、水产品和水(shuǐ)果等(děng)产品(pǐn),采用真空干燥可以保证产品质量,如果(guǒ)在(zài)真空干燥之前,清洗漂烫之后,经离心(xīn)脱水,再用冷风干燥除去表面水,然后送入真空干(gàn)燥设备,就(jiù)能实现显著地提高生产效率,同时降低了生产成本。喷雾与冷冻干燥相结合也是组合方式之一。这种类似的
组合方式,可以通(tōng)过试验,找到很多种,当然也要花费一定时间(jiān)、精力和财力。
5.结束(shù)语
真空(kōng)干燥(zào)设备在不断革(gé)新。存在的问题也还不少,如果(guǒ)产、学(xué)、研能密切合作,成效会更加显著。
查阅的资料有限,见解也可(kě)能不确切,欢迎指正。