真空幹燥設備種類較多,應用領域廣泛,發展比較迅速。本文僅(jǐn)就(jiù)其中幾種真(zhēn)空幹燥(zào)設備的(de)國內外發展動態進行闡述(shù),以求實現交流信息(xī),找出發展真空幹燥設(shè)備需解決(jué)的難(nán)題(tí),提高我國真空幹燥設備(bèi)水平的目的。
關鍵詞:真(zhēn)空幹燥(zào);幹燥(zào)設備;冷(lěng)凍幹燥
真空幹燥有許多優點:在低壓(yā)下幹燥時氧含量(liàng)低,能防止被幹燥物料氧化變質,可幹燥易(yì)燃易(yì)爆的危險品;可在低溫(wēn)下使物料中的水分汽化,易於幹燥熱敏性物料;能回收被幹燥物料中的貴重(chóng)和有(yǒu)用的(de)成分;能防止被幹燥物料中有毒有害物質(zhì)的排放,可成為環保類型(xíng)的“綠色”幹燥。因此,真空(kōng)幹(gàn)燥設備的應用日益廣泛。
真空幹燥的主要缺點是需要一套能抽水蒸汽的真空係統,使得設備投(tóu)資費用高,運轉費用高;設備生產效率低,產量小。為克服這些缺點,不少科技工作者,做出了許多努力。同時,由於真(zhēn)空(kōng)幹(gàn)燥有許多優點,有些產品不得不采用真空幹燥設備。因此,真(zhēn)空幹燥設(shè)備(bèi)的(de)發展會(huì)很有前途。
1.國內外連續式(shì)真空幹(gàn)燥設備發展不(bú)平衡
為(wéi)提高設備產量,保證產品(pǐn)質量,在十幾(jǐ)年(nián)前(qián)國外就開發出多種連續式真空幹燥設備。但在國內受技術水平和人們認識觀念的限製,發展比(bǐ)較緩慢。
1)帶式連續(xù)真空幹燥設備
日本日阪製作所生產WL-VAQ型帶(dài)式連續真空幹燥設備,適合於液體(tǐ)物料(liào),泥漿狀,糊膏狀(zhuàng)告濃度和高粘度(dù)無聊的幹燥。日本大川原株式生產的BV-100.5型真空帶(dài)式連續幹燥裝置,采用蒸汽和傳導加熱,各區段溫度可調,傳送帶張(zhāng)緊度和速度可調。瑞士的布赫–蓋德(dé)公司開發了一係列帶式(shì)連續(xù)式真(zhēn)空(kōng)幹燥設備,帶有自動清洗裝置。
從1995年開始從事帶式連續真空(kōng)幹燥(zào)設備的設計、製造、安裝和服務,技術(shù)比較(jiào)成熟。
國產(chǎn)帶式連續真空幹燥設備(bèi)並不多見,2004年(nián)廣東省農業科學研究所研(yán)製成功了(le)小型試驗設備,用於香蕉粉的幹燥,效果很好。
2)穀物連續式真空幹燥設(shè)備
穀物幹燥量很大,必須用連續式幹燥設備。以前世界(jiè)各國都研製了不(bú)少穀物幹燥設備,而真空幹(gàn)燥穀物(wù)多用在種子幹燥,原因(yīn)是真(zhēn)空幹燥成本太高。實際上這是(shì)一種誤區(qū),據鄭(zhèng)州糧食科學研究設計院何翔高級工程師介紹,他們研製的連續式玉米真空幹燥設備(bèi),生產(chǎn)能力為60t/d,固定投(tóu)資(zī)略高於熱風(fēng)幹燥,運轉費用與熱風幹燥持平。如果考慮幹燥(zào)產品的質量,幹燥過程破損率、暴腰率等,在(zài)低溫狀(zhuàng)態下的真空(kōng)幹燥總成(chéng)本並不比熱風幹(gàn)燥高。
3)連續式真空冷凍(dòng)幹燥設備
食(shí)品原料豐富,需要凍幹的產品產量很大。因此,連續(xù)食品凍幹設備(bèi)出現的較早。丹麥ATLAS公司1985年就生產出了CONRAD–800型連續式凍(dòng)幹設備,用於凍幹咖(kā)啡生產,生產能力每天13t,圖(tú)2是該設備(bèi)的示意圖。圖3是(shì)德國生產的一種連續式凍幹(gàn)機。
國產第(dì)一台連續式真(zhēn)空冷(lěng)凍(dòng)幹燥設備於2000年由沈陽製冷技術研究所研製成功(gōng)。真空室采用矩形結構,進出料倉與幹燥(zào)倉之間設有隔離片,進(jìn)出料倉內均設有自動稱重係統,能判(pàn)斷出凍幹食品的幹燥速率(lǜ),出水量和終幹燥程度。兩(liǎng)個外置式捕水器(qì)交替(tì)工作,實現連續式捕水和融冰。
國內外連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年間就銷售了18台連續式凍幹設備,其中我國台灣購到(dào)1台,而大陸各(gè)省市至(zhì)今沒有引進這種設備,僅(jǐn)1台國產(chǎn)設備至今還沒(méi)有銷(xiāo)售出去。
2.國內外(wài)真空幹燥設備(bèi)的品種都在增加
出於(yú)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(bō)真空幹燥設備節能,提高(gāo)幹燥速率(lǜ)。
2)噴霧冷凍幹燥設備噴霧與冷凍幹燥相(xiàng)結合是(shì)由物(wù)料的性質和產品的產量決定的,物料必需是液態漿(jiāng)料(liào),經(jīng)噴霧凍結後(hòu)形成(chéng)微納尺度的顆粒,增加了幹燥速率,提高產品的產(chǎn)量。
3)真空汽相幹(gàn)燥設備是專門用於大型油浸式變壓器以及其(qí)它類似(sì)電器設(shè)備幹燥的裝置(zhì)。瑞士在20世紀70年代開發(fā)出這種(zhǒng)產品。我國於20世紀80年代引進了(le)這種設備,90年代(dài)之後(hòu)已經基本上完成了引進消(xiāo)化,現在(zài)可以成套生產(chǎn)。
4)小(xiǎo)型實驗用凍幹設備為適應學校和科研單位的需要,國(guó)內外相繼開發幾(jǐ)種不同功能的小型實(shí)驗用凍幹設(shè)備。圖4~7是德(dé)國Martinchrist公司生產的幾種小型實(shí)驗用凍幹機,其體(tǐ)積(jī)小,重量輕,功能多。基本上能滿足各種物料的凍幹實驗。國內已經有海門輕 工機械四廠等幾個廠家(jiā)開始消化吸(xī)收、引進設計,研製出了新的產(chǎn)品,隻是性能(néng)還不夠穩(wěn)定。
單腔(qiāng)係統
在無菌條件下,預凍和幹燥均在冷凝腔中進行。
雙腔係統
預凍(dòng)在低溫冰箱或(huò)旋凍器中進行(háng),幹燥在冷凝腔上方的幹(gàn)燥室內進行。
5)凍(dòng)幹分離型醫藥用(yòng)凍幹機
食品用凍幹機都是(shì)冷凍與幹燥分開進行的,以實現節約(yuē)能源,節省時間,提高(gāo)產量(liàng)的目的(de)。傳統醫藥(yào)用凍幹機(jī)則都是(shì)冷(lěng)凍和幹燥(zào)在機(jī)器裏一次完成的。西歐和美國的一些公司,為實現與食品凍幹一樣(yàng)的目的(de),將藥品預先冷凍,然後(hòu)再(zài)送入幹燥機中幹(gàn)燥(zào)。圖8給出了連續式藥(yào)品預凍設(shè)備(bèi)照片。
3.真空幹燥設備的功能在增加
隨著電子與計算機技(jì)術的進步,真空幹燥設備的(de)控製係統和顯示功能普遍增加了(le)。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和模擬屏顯示功能;上海東富龍,北京速原等廠家生產的真空冷凍幹(gàn)燥機有凍幹終點判斷,設計凍幹曲線,查看運行狀況,存貯多(duō)條凍幹曲線,打印生產信息等多種功能。
國外的真(zhēn)空幹(gàn)燥設備功能更多(duō)一些,大(dà)多數都有機械手,在幹燥過程中可以取樣化驗;有些旋轉類型的真空幹燥設備具有粉碎(suì)和(hé)造粒功能;醫藥用(yòng)凍幹(gàn)設備(bèi)也能造(zào)粒。
4.對發展真空幹燥設備的幾點看法
1)創新是發展真空幹燥設備的根本出路
目前真空幹燥設備發(fā)展較慢,有1個重要的原因是互(hù)相仿製(zhì),在同一技(jì)術水平上徘徊,缺乏創新。仿製(zhì)的能力強,速度快,創(chuàng)新的觀念差,投入少。把競爭的精力放在了搶市場,拉關(guān)係,價格戰方(fāng)麵。好一點的作法是在質量上和售後(hòu)服務上,下了(le)一些功夫(fū)。但這些都不是發展真空幹燥設備的好方(fāng)法,必須投入人力(lì)、物力、財(cái)力去創新(xīn)。
2)節能是發展真空幹燥設備的關鍵
能源緊缺已經受到了全世界的關注,傳統觀念都(dōu)認為真空幹燥設備的能耗高,原因(yīn)是它需要加真空(kōng)泵。但是沒有見到過對同一種物(wù)料,幹燥到同樣濕含量時,真正的能耗對比。實際上,真空幹燥是在封閉空間中的低溫幹燥(zào),能源浪(làng)費相(xiàng)對(duì)較少。盡管如此,真空幹(gàn)燥設備的節能仍然是發展的關鍵。與其它類型幹燥設備相(xiàng)比,真(zhēn)空幹燥設備的節能重點應
該放在合理設計,選擇和使(shǐ)用真空係統方麵。
能抽(chōu)水蒸汽的真空係(xì)統(tǒng)並不很多,目前主要有兩大類,一類是能直(zhí)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(shì)用冷凝的辦法捕水。這兩種辦法耗能都比較高,前(qián)一類節能的方(fāng)向應該是提高泵的抽氣效率;後一類節能的方向是設計如氣固相變換熱器的(de)結構和熱效率。
3)連續式真(zhēn)空幹(gàn)燥設備是提高(gāo)產品的產量,節約能源的重(chóng)要方法
連續式真空幹燥設備與周期(qī)式真空幹燥設備相比,輔助時間少,節省(shěng)了時(shí)間提(tí)高了產(chǎn)量。同時他不必像周期式真(zhēn)空幹燥設備那樣,每生產一(yī)個(gè)循環,設備(bèi)溫度高低(dī)變化一次,致使部(bù)分能量(liàng)浪費在(zài)設備構件的反複加熱上。因此,節約(yuē)了能源。
4)真空(kōng)幹燥設備(bèi)與(yǔ)其他幹(gàn)燥方法組合是應該提倡的生產方式
真空幹燥與其他幹燥方法相結合能提高生產效(xiào)率(lǜ),降低產品成本。例如,蔬菜、水產(chǎn)品和水果等產(chǎn)品,采用真空幹燥可以保證產品(pǐn)質量,如果在真空幹燥之前,清洗漂燙之後,經離心脫水,再用冷風幹燥除去表麵(miàn)水,然後送入真空幹燥設(shè)備,就能實現顯著地提(tí)高生(shēng)產效率,同時降低了生(shēng)產成本。噴霧與冷(lěng)凍幹(gàn)燥相結合也是組合方式之一。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。
5.結束語
真空幹燥設備(bèi)在不斷革新。存在的問題也還不少,如果產、學、研能密切合(hé)作,成效會更加顯(xiǎn)著。
查閱的資(zī)料有限,見解也可能不確切,歡迎(yíng)指正。