真空
幹燥(zào)設備種類較多,應用領域廣泛,發展比較迅速。本文僅就其中(zhōng)幾種真空
幹燥設備的(de)國(guó)內(nèi)外發展動態進行闡述(shù),以求實現交流信息,找出發展真(zhēn)空幹燥設備需解決的難題,提高我國真(zhēn)空幹燥(zào)設備水平(píng)的(de)目的。
真空(kōng)幹燥有許多優(yōu)點:在低壓下幹燥時氧含量低,能防止被幹(gàn)燥物料氧化變質,可幹燥(zào)易燃易爆的危險品;可在低溫下使物料(liào)中的水分汽化,易於幹(gàn)燥熱敏性物料(liào);能回收被幹燥(zào)物料中的貴重和有用的成分;能防止被幹(gàn)燥物(wù)料中有毒有(yǒu)害物質的排放(fàng),可成為環保類(lèi)型的“綠色”幹燥。因此,真空幹燥設備(bèi)的應用日益廣泛。
真(zhēn)空幹燥的主要缺點是需要一(yī)套能抽水(shuǐ)蒸汽的真空係統,使得設備投資費(fèi)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(zhě),做出(chū)了(le)許多努力。同時,由於真空幹燥有(yǒu)許多優點,有些產(chǎn)品不得不采用(yòng)真空幹燥設備。因此,真空幹燥設備(bèi)的發展會很有前途。
1.國內外連續式真空幹燥設備發展(zhǎn)不平衡
為提高設備(bèi)產量(liàng),保證產品質量,在十幾年前國(guó)外就開發出多種連續(xù)式真空幹燥設備。但(dàn)在國(guó)內受技術水平和人們認識觀念的(de)限製,發展比較緩慢。
1)帶式連續(xù)真空幹燥設備
日本(běn)日阪製作所生產WL-VAQ型帶式連續真空幹燥設備,適合於液體物料,泥(ní)漿狀,糊膏狀告濃度和高粘度無聊的幹燥。日本大川原株式生產的BV-100.5型真空帶式連續幹燥裝置,采用蒸汽和傳導加熱,各區段溫度可調,傳送帶張緊度和速度可調。瑞士的布赫–蓋德公司開發了一係列帶(dài)式連續式真空幹燥設備,帶有自動清洗裝置。
從(cóng)1995年開始從事帶式連續真空幹燥設備的設計、製造、安裝和服務,技術比較成熟。
國產帶式連續真空幹燥(zào)設備並不多見,2004年廣東省農業科學研究所研(yán)製成功了小型試驗設備,用於香蕉粉的幹燥(zào),效果很好。
2)穀物連續式真(zhēn)空幹燥設備
穀(gǔ)物幹燥量很大,必須用(yòng)連續式幹燥設備。以前世界各國都研製了不少穀物幹燥設備,而真空幹燥穀(gǔ)物多用在種子幹燥,原因是真(zhēn)空幹燥成本太高。實際上這是一種誤(wù)區,據鄭州糧食科學(xué)研究設計院何翔高級工程師介紹,他們研(yán)製的連續(xù)式玉米真空幹燥設備(bèi),生產能力為60t/d,固定投資略高(gāo)於熱風幹燥,運轉費用與熱風幹燥持平。如果考慮幹燥產品的(de)質量,幹(gàn)燥過程破損率、暴腰率(lǜ)等,在低溫狀態下的真空幹燥總成本並不比熱風幹燥高。
3)連(lián)續(xù)式真(zhēn)空冷凍幹燥設備
食品原料豐富,需要凍幹的產品(pǐn)產量很大。因(yīn)此,連續食品凍幹設備出現的較早。丹(dān)麥ATLAS公司1985年就生產出(chū)了CONRAD–800型連續式凍幹設備,用於凍幹(gàn)咖啡生產,生產(chǎn)能力每天13t,圖2是該設備的示意圖。圖3是德國生產(chǎn)的一種連續式凍幹機。
國產第一台連續式真空冷凍幹燥(zào)設備於2000年由沈陽製冷技術研究所研製成(chéng)功。真空室采用(yòng)矩形結構,進出料倉與幹燥倉之間設有隔離片,進出料倉內均設有自(zì)動稱重係統,能判斷出凍(dòng)幹食品的幹燥速率,出(chū)水量和最終幹燥程度。兩個外置式捕水器交替工作(zuò),實現連續式(shì)捕水和融冰。
國內外連續式凍幹(gàn)設備(bèi)的銷售量差距很大。丹麥ATLAS公司從(cóng)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(wān)購到1台,而大陸各(gè)省市至今沒有引進這種設備,僅1台國產設備至今(jīn)還沒有銷售出去。
2.國內(nèi)外真空幹燥設備的品種都在增(zēng)加
出於不同的目(mù)的(de),研製出各種新型的不同的真空幹燥設備。
1)微波真空(kōng)幹燥(zào)設備節能,提高幹燥速(sù)率。
2)噴霧(wù)冷凍(dòng)幹燥設備噴霧與冷凍幹燥相結合是由物料的性質和產(chǎn)品的產量(liàng)決定的,物料必需是液態漿料,經噴霧凍結(jié)後形成微(wēi)納尺度的顆粒,增(zēng)加了幹燥速率,提高產品的產量。
3)真空汽相幹燥(zào)設備(bèi)是專門用於大型油浸式變壓器以及其它類似電器設備幹燥的(de)裝置。瑞士在20世紀70年代(dài)開發出這種產品。我國於20世(shì)紀80年代引進了這種設備,90年代之後已經(jīng)基本(běn)上完成了引進消化,現在可以成套生(shēng)產。
4)小型實驗用凍(dòng)幹設備為適應學校和科研單位的(de)需要(yào),國內外相繼開發幾種(zhǒng)不同功能的小型實驗(yàn)用凍幹(gàn)設備。圖(tú)4~7是德國Martinchrist公司(sī)生產(chǎn)的(de)幾種小型實驗用凍幹機,其體積小,重量輕,功能多。基本上能滿足各(gè)種(zhǒng)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開始消化吸收、引進設計,研製出了(le)新的產(chǎn)品,隻是性能還不夠穩定。
單腔係統(tǒng)
在無(wú)菌條件下,預凍和幹燥均在冷凝腔中進行。
雙腔係統
預凍在低(dī)溫冰箱或旋凍器中進行,幹燥在冷凝腔上方的幹燥室內(nèi)進行。
5)凍幹分離型醫藥用凍幹(gàn)機
食品用(yòng)凍(dòng)幹機都是冷凍與幹燥分開進行的,以(yǐ)實現節約能源,節省時間,提高(gāo)產量的目的。傳統醫藥用凍幹機則都是冷凍和幹(gàn)燥在機器裏一(yī)次完(wán)成的。西歐和(hé)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(lián)續式藥品預凍設備照片。
3.真空幹(gàn)燥設備的功能在增加
隨著電子與計算機技術的進步,真空幹燥設備的控製係統(tǒng)和顯示功能普遍增加了。鄭州糧食科學研究院研製的玉米(mǐ)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燥機有凍幹終點判斷,設計凍幹曲線,查看運行狀況,存貯(zhù)多條凍幹曲線,打印生產(chǎn)信(xìn)息等多(duō)種功能。
國外的真空幹燥設備功能更多一些,大多數都有機械手,在幹燥過程中可以取樣(yàng)化驗;有(yǒu)些旋轉類型的真空幹燥(zào)設備具有粉碎和(hé)造粒功(gōng)能;醫藥用凍幹設備(bèi)也能造粒。
4.對發展真空幹(gàn)燥設備的幾點看法
1)創新是(shì)發展真空幹燥設(shè)備的根本出路
目前真空幹燥設備發展較慢,有1個重要的(de)原因是互相仿製,在同一(yī)技術水平上徘(pái)徊,缺乏(fá)創新。仿製的能力強(qiáng),速(sù)度快,創新的觀念差,投入少。把競爭的精(jīng)力放在了搶市(shì)場,拉關係,價格戰方麵。好一(yī)點的作(zuò)法是在質量(liàng)上和售後服務上,下了一些功夫。但這些都不是(shì)發展真空幹燥(zào)設備(bèi)的好方法,必(bì)須投入人力、物力(lì)、財力去創新。
2)節(jiē)能是發展真空幹燥設備的關鍵
能源(yuán)緊缺已經受到了(le)全世界的關注,傳統觀念(niàn)都認為真空幹燥設備的能耗高,原因是它需要加真空泵。但是沒有見到過對同一種物料,幹燥(zào)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,能源浪費相對較少(shǎo)。盡管如此,真空(kōng)幹燥設備的節能仍然是發展的關鍵。與(yǔ)其它類型幹燥設備相比,真(zhēn)空幹燥設備的節能重點應該放在合(hé)理設計,選擇和(hé)使用真空係統方麵。
能抽水蒸汽的真空係統並不很多(duō),目前主要有兩大類,一類(lèi)是能直(zhí)接抽水蒸汽的泵,主(zhǔ)要有水噴射泵,水蒸氣(qì)噴射泵,水環泵和濕(shī)式羅茨泵;另一類是(shì)用冷凝的(de)辦法捕水。這兩種辦法耗能都比較高,前(qián)一類節能的方向應該是提高泵的抽氣效率;後一類節能(néng)的方向是設計如氣固相變換熱器的結構和熱效率。
3)連續式真空幹燥設備是提(tí)高(gāo)產品的產量,節約能源的重要方法
連續式真空幹燥設備與周期式真空幹燥設備相比,輔助(zhù)時間少(shǎo),節省了時間提高(gāo)了產量。同時他不必像周期式真空幹燥設備那樣,每生產一個循環(huán),設備溫度(dù)高低變化一次,致使部(bù)分能量(liàng)浪費在設(shè)備構件的反複加熱上。因此,節約了能源(yuán)。
4)真空幹燥設備與其(qí)他幹燥方法組合是(shì)應該提倡的生產(chǎn)方(fāng)式
真空幹燥與其(qí)他(tā)幹燥方法相結合能提高生產效率(lǜ),降低產品成本(běn)。例如(rú),蔬菜、水產品和水果等產品,采用真空幹燥可以保證產品質量,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水,然後送入真空幹燥設備,就能實現顯著地提高生產效率,同時降低了(le)生產成本(běn)。噴霧與冷凍幹燥(zào)相結合也是組合(hé)方式之一。這種類似的(de)組合方式,可以通過試驗,找到很多種,當然也要花費一(yī)定時間、精力和財力(lì)。
5.結(jié)束語(yǔ)
真空幹燥設備在(zài)不斷革新。存在的問題也還不(bú)少(shǎo),如果產、學(xué)、研能(néng)密切(qiē)合作,成效會更加顯著。