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          真空干燥機的種類及發展方向

            真空干燥機的種類及發展方向
            真空干燥機種類較多,應用領域廣泛,發展比較迅速。本文僅就其中幾種真空干燥機的國內外發展動態進行闡述,以求實現交流信息,找出發展真空 干燥設備 需解決的難題,提高我國真空干燥機水平的目的。
            真空干燥機有許多優點:在低壓下干燥時氧含量低,能防止被干燥物料氧化變質,可干燥易燃易爆的危險品;可在低溫下使物料中的水分汽化,易于干燥熱敏性物料;能回收被干燥物料中的貴重和有用的成分;能防止被干燥物料中有毒有害物質的排放,可成為環保類型的“綠色”干燥。因此,真空 干燥設備 的應用日益廣泛。
            真空干燥機的主要缺點是需要一套能抽水蒸汽的真空系統,使得設備投資費用高,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,由于真空干燥有許多優點,有些產品不得不采用真空干燥機。因此,真空干燥機的發展會很有前途。
            1.國內外連續式真空干燥機發展不平衡
            為提高設備產量,保證產品質量,在十幾年前國外就開發出多種連續式真空干燥機。但在國內受技術水平和人們認識觀念的限制,發展比較緩慢。
            1)帶式連續真空干燥機
            日本日阪制作所生產WL-VAQ型帶式連續真空 干燥設備 ,適合于液體物料,泥漿狀,糊膏狀告濃度和高粘度無聊的干燥。日本大川原株式生產的BV-100.5型真空帶式連續干燥裝置,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–蓋德公司開發了一系列帶式連續式真空干燥機,帶有自動清洗裝置。
            從1995年開始從事帶式連續真空 干燥設備 的設計、制造、安裝和服務,技術比較成熟。國產帶式連續真空干燥機并不多見,2004年廣東省農業科學研究所研制成功了小型試驗設備,用于香蕉粉的干燥,效果很好。
            2)谷物連續式真空干燥機
            谷物干燥量很大,必須用連續式 干燥設備 。以前世界各國都研制了不少谷物干燥設備,而真空干燥谷物多用在種子干燥,原因是真空干燥成本太高。實際上這是一種誤區,據鄭州糧食科學研究設計院何翔高級工程師介紹,他們研制的連續式玉米真空干燥機,生產能力為60t/d,固定投資略高于熱風干燥,運轉費用與熱風干燥持平。如果考慮干燥產品的質量,干燥過程破損率、暴腰率等,在低溫狀態下的真空干燥總成本并不比熱風干燥高。
            3)連續式真空冷凍干燥設備
            食品原料豐富,需要凍干的產品產量很大。因此,連續食品凍干設備出現的較早。丹麥ATLAS公司1985年就生產出了CONRAD–800型連續式凍干設備,用于凍干咖啡生產,生產能力每天13t,圖2是該設備的示意圖。圖3是德國生產的一種連續式凍干機。
            國產第一臺連續式真空冷凍干燥設備于2000年由沈陽制冷技術研究所研制成功。真空室采用矩形結構,進出料倉與干燥倉之間設有隔離片,進出料倉內均設有自動稱重系統,能判斷出凍干食品的干燥速率,出水量和最終干燥程度。兩個外置式捕水器交替工作,實現連續式捕水和融冰。
            國內外連續式凍干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臺連續式凍干設備,其中我國臺灣購到1臺,而大陸各省市至今沒有引進這種設備,僅1臺國產設備至今還沒有銷售出去。
            2.國內外真空干燥機的品種都在增加
            出于不同的目的,研制出各種新型的不同的真空 干燥設備 。
            1)微波真空干燥機節能,提高干燥速率。
            2)噴霧冷凍干燥設備噴霧與冷凍干燥相結合是由物料的性質和產品的產量決定的,物料必需是液態漿料,經噴霧凍結后形成微納尺度的顆粒,增加了干燥速率,提高產品的產量。
            3)真空汽相干燥設備是專門用于大型油浸式變壓器以及其它類似電器設備干燥的裝置。瑞士在20世紀70年代開發出這種產品。我國于20世紀80年代引進了這種設備,90年代之后已經基本上完成了引進消化,現在可以成套生產。
            4)小型實驗用凍干設備為適應學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驗用凍干設備。圖4~7是德國Martinchrist公司生產的幾種小型實驗用凍干機,其體積小,重量輕,功能多;旧夏軡M足各種物料的凍干實驗。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,研制出了新的產品,只是性能還不夠穩定。
            單腔系統
            在無菌條件下,預凍和干燥均在冷凝腔中進行。
            雙腔系統
            預凍在低溫冰箱或旋凍器中進行,干燥在冷凝腔上方的干燥室內進行。
            5)凍干分離型醫藥用凍干機
            食品用凍干機都是冷凍與干燥分開進行的,以實現節約能源,節省時間,提高產量的目的。傳統醫藥用凍干機則都是冷凍和干燥在機器里一次完成的。西歐和美國的一些公司,為實現與食品凍干一樣的目的,將藥品預先冷凍,然后再送入干燥機中干燥。圖8給出了連續式藥品預凍設備照片。
            3.真空干燥機的功能在增加
            隨著電子與計算機技術的進步,真空干燥機的控制系統和顯示功能普遍增加了。鄭州糧食科學研究院研制的玉米真空干燥機有自動控制和模擬屏顯示功能;上海東富龍,北京速原等廠家生產的真空冷凍干燥機有凍干終點判斷,設計凍干曲線,查看運行狀況,存貯多條凍干曲線,打印生產信息等多種功能。
            國外的真空干燥機功能更多一些,大多數都有機械手,在干燥過程中可以取樣化驗;有些旋轉類型的真空干燥機具有粉碎和造粒功能;醫藥用凍干設備也能造粒。
            4.對發展真空干燥機的幾點看法
            1)創新是發展真空干燥機的根本出路
            目前真空干燥機發展較慢,有1個重要的原因是互相仿制,在同一技術水平上徘徊,缺乏創新。仿制的能力強,速度快,創新的觀念差,投入少。把競爭的精力放在了搶市場,拉關系,價格戰方面。好一點的作法是在質量上和售后服務上,下了一些功夫。但這些都不是發展真空干燥機的好方法,必須投入人力、物力、財力去創新。
            2)節能是發展真空干燥機的關鍵
            能源緊缺已經受到了全世界的關注,傳統觀念都認為真空干燥機的能耗高,原因是它需要加真空泵。但是沒有見到過對同一種物料,干燥到同樣濕含量時,真正的能耗對比。實際上,真空干燥是在封閉空間中的低溫干燥,能源浪費相對較少。盡管如此,真空干燥機的節能仍然是發展的關鍵。與其它類型干燥設備相比,真空干燥機的節能重點應該放在合理設計,選擇和使用真空系統方面。
            能抽水蒸汽的真空系統并不很多,目前主要有兩大類,一類是能直接抽水蒸汽的泵,主要有水噴射泵,水蒸氣噴射泵,水環泵和濕式羅茨泵;另一類是用冷凝的辦法捕水。這兩種辦法耗能都比較高,前一類節能的方向應該是提高泵的抽氣效率;后一類節能的方向是設計如氣固相變換熱器的結構和熱效率。
            3)連續式真空干燥機是提高產品的產量,節約能源的重要方法
            連續式真空干燥機與周期式真空干燥機相比,輔助時間少,節省了時間提高了產量。同時他不必像周期式真空干燥機那樣,每生產一個循環,設備溫度高低變化一次,致使部分能量浪費在設備構件的反復加熱上。因此,節約了能源。
            4)真空干燥機與其他干燥方法組合是應該提倡的生產方式
            真空干燥與其他干燥方法相結合能提高生產效率,降低產品成本。例如,蔬菜、水產品和水果等產品,采用真空干燥可以保證產品質量,如果在真空干燥之前,清洗漂燙之后,經離心脫水,再用冷風干燥除去表面水,然后送入真空干燥機,就能實現顯著地提高生產效率,同時降低了生產成本。噴霧與冷凍干燥相結合也是組合方式之一。這種類似的組合方式,可以通過試驗,找到很多種,當然也要花費一定時間、精力和財力。
            5.結束語
            真空干燥機在不斷革新。存在的問題也還不少,如果產、學、研能密切合作,成效會更加顯著。國產的真空干燥機自動化水平低、控制手段落后是普遍存在的問題。就目前自動化水平,解決真空干燥機中的控制問題并不困難,但最缺乏的是自控技術與真空干燥機合理結合的問題。前面曾提到,物料不同對真空干燥機的要求也不同。同樣,物料不同對控制手段的要求也有較大區別。自動控制在真空干燥機中的作用眾所周知,但其一次性投資也是人們最關心的問題,有時控制設備的投資甚至超過真空干燥機機械部分的投資。針對真空干燥機、干燥工藝要求合理確定控制方案,針對具體干燥工程確定恰當的控制手段,是目前應開展研究的課題。

           
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