真空
干燥設(shè)備種類(lèi)較多，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，發(fā)展比較迅速。本文僅就其中幾種真空
干燥設(shè)備的國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行闡述，以求實(shí)現(xiàn)交流信息，找出發(fā)展真空干燥設(shè)備需解決的難題，提高我國(guó)真空干燥設(shè)備水平的目的。
真空干燥有許多優(yōu)點(diǎn)：在低壓下干燥時(shí)氧含量低，能防止被干燥物料氧化變質(zhì)，可干燥易燃易爆的危險(xiǎn)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(zhì)的排放，可成為環(huán)保類(lèi)型的“綠色”干燥。因此，真空干燥設(shè)備的應(yīng)用日益廣泛。
真空干燥的主要缺點(diǎn)是需要一套能抽水蒸汽的真空系統(tǒng)，使得設(shè)備投資費(fèi)用高，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高；設(shè)備生產(chǎn)效率低，產(chǎn)量小。為克服這些缺點(diǎn)，不少科技工作者，做出了許多努力。同時(shí)，由于真空干燥有許多優(yōu)點(diǎn)，有些產(chǎn)品不得不采用真空干燥設(shè)備。因此，真空干燥設(shè)備的發(fā)展會(huì)很有前途。
1．國(guó)內(nèi)外連續(xù)式真空干燥設(shè)備發(fā)展不平衡
為提高設(shè)備產(chǎn)量，保證產(chǎn)品質(zhì)量，在十幾年前國(guó)外就開(kāi)發(fā)出多種連續(xù)式真空干燥設(shè)備。但在國(guó)內(nèi)受技術(shù)水平和人們認(rèn)識(shí)觀念的限制，發(fā)展比較緩慢。
1）帶式連續(xù)真空干燥設(shè)備
日本日阪制作所生產(chǎn)WL-VAQ型帶式連續(xù)真空干燥設(shè)備，適合于液體物料，泥漿狀，糊膏狀告濃度和高粘度無(wú)聊的干燥。日本大川原株式生產(chǎn)的BV-100.5型真空帶式連續(xù)干燥裝置，采用蒸汽和傳導(dǎo)加熱，各區(qū)段溫度可調(diào)，傳送帶張緊度和速度可調(diào)。瑞士的布赫–蓋德公司開(kāi)發(fā)了一系列帶式連續(xù)式真空干燥設(shè)備，帶有自動(dòng)清洗裝置。
從1995年開(kāi)始從事帶式連續(xù)真空干燥設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝和服務(wù)，技術(shù)比較成熟。
國(guó)產(chǎn)帶式連續(xù)真空干燥設(shè)備并不多見(jiàn)，2004年廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所研制成功了小型試驗(yàn)設(shè)備，用于香蕉粉的干燥，效果很好。
2）谷物連續(xù)式真空干燥設(shè)備
谷物干燥量很大，必須用連續(xù)式干燥設(shè)備。以前世界各國(guó)都研制了不少谷物干燥設(shè)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(shí)際上這是一種誤區(qū)，據(jù)鄭州糧食科學(xué)研究設(shè)計(jì)院何翔高級(jí)工程師介紹，他們研制的連續(xù)式玉米真空干燥設(shè)備，生產(chǎn)能力為60t/d，固定投資略高于熱風(fēng)干燥，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用與熱風(fēng)干燥持平。如果考慮干燥產(chǎn)品的質(zhì)量，干燥過(guò)程破損率、暴腰率等，在低溫狀態(tài)下的真空干燥總成本并不比熱風(fēng)干燥高。
3）連續(xù)式真空冷凍干燥設(shè)備
食品原料豐富，需要凍干的產(chǎn)品產(chǎn)量很大。因此，連續(xù)食品凍干設(shè)備出現(xiàn)的較早。丹麥ATLAS公司1985年就生產(chǎn)出了CONRAD–800型連續(xù)式凍干設(shè)備，用于凍干咖啡生產(chǎn)，生產(chǎn)能力每天13t，圖2是該設(shè)備的示意圖。圖3是德國(guó)生產(chǎn)的一種連續(xù)式凍干機(jī)。
國(guó)產(chǎn)第一臺(tái)連續(xù)式真空冷凍干燥設(shè)備于2000年由沈陽(yáng)制冷技術(shù)研究所研制成功。真空室采用矩形結(jié)構(gòu)，進(jìn)出料倉(cāng)與干燥倉(cāng)之間設(shè)有隔離片，進(jìn)出料倉(cāng)內(nèi)均設(shè)有自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)，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(gè)外置式捕水器交替工作，實(shí)現(xiàn)連續(xù)式捕水和融冰。
國(guó)內(nèi)外連續(xù)式凍干設(shè)備的銷(xiāo)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臺(tái)連續(xù)式凍干設(shè)備，其中我國(guó)臺(tái)灣購(gòu)到1臺(tái)，而大陸各省市至今沒(méi)有引進(jìn)這種設(shè)備，僅1臺(tái)國(guó)產(chǎn)設(shè)備至今還沒(méi)有銷(xiāo)售出去。
2．國(guó)內(nèi)外真空干燥設(shè)備的品種都在增加
出于不同的目的，研制出各種新型的不同的真空干燥設(shè)備。
1）微波真空干燥設(shè)備節(jié)能，提高干燥速率。
2）噴霧冷凍干燥設(shè)備噴霧與冷凍干燥相結(jié)合是由物料的性質(zhì)和產(chǎn)品的產(chǎn)量決定的，物料必需是液態(tài)漿料，經(jīng)噴霧凍結(jié)后形成微納尺度的顆粒，增加了干燥速率，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量。
3）真空汽相干燥設(shè)備是專(zhuān)門(mén)用于大型油浸式變壓器以及其它類(lèi)似電器設(shè)備干燥的裝置。瑞士在20世紀(jì)70年代開(kāi)發(fā)出這種產(chǎn)品。我國(guó)于20世紀(jì)80年代引進(jìn)了這種設(shè)備，90年代之后已經(jīng)基本上完成了引進(jìn)消化，現(xiàn)在可以成套生產(chǎn)。
4）小型實(shí)驗(yàn)用凍干設(shè)備為適應(yīng)學(xué)校和科研單位的需要，國(guó)內(nèi)外相繼開(kāi)發(fā)幾種不同功能的小型實(shí)驗(yàn)用凍干設(shè)備。圖4~7是德國(guó)Martinchrist公司生產(chǎn)的幾種小型實(shí)驗(yàn)用凍干機(jī)，其體積小，重量輕，功能多。基本上能滿(mǎn)足各種物料的凍干實(shí)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有海門(mén)輕工機(jī)械四廠等幾個(gè)廠家開(kāi)始消化吸收、引進(jìn)設(shè)計(jì)，研制出了新的產(chǎn)品，只是性能還不夠穩(wěn)定。
單腔系統(tǒng)
在無(wú)菌條件下，預(yù)凍和干燥均在冷凝腔中進(jìn)行。
雙腔系統(tǒng)
預(yù)凍在低溫冰箱或旋凍器中進(jìn)行，干燥在冷凝腔上方的干燥室內(nèi)進(jìn)行。
5）凍干分離型醫(yī)藥用凍干機(jī)
食品用凍干機(jī)都是冷凍與干燥分開(kāi)進(jìn)行的，以實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源，節(jié)省時(shí)間，提高產(chǎn)量的目的。傳統(tǒng)醫(yī)藥用凍干機(jī)則都是冷凍和干燥在機(jī)器里一次完成的。西歐和美國(guó)的一些公司，為實(shí)現(xiàn)與食品凍干一樣的目的，將藥品預(yù)先冷凍，然后再送入干燥機(jī)中干燥。圖8給出了連續(xù)式藥品預(yù)凍設(shè)備照片。
3．真空干燥設(shè)備的功能在增加
隨著電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，真空干燥設(shè)備的控制系統(tǒng)和顯示功能普遍增加了。鄭州糧食科學(xué)研究院研制的玉米真空干燥設(shè)備有自動(dòng)控制和模擬屏顯示功能；上海東富龍，北京速原等廠家生產(chǎn)的真空冷凍干燥機(jī)有凍干終點(diǎn)判斷，設(shè)計(jì)凍干曲線，查看運(yùn)行狀況，存貯多條凍干曲線，打印生產(chǎn)信息等多種功能。
國(guó)外的真空干燥設(shè)備功能更多一些，大多數(shù)都有機(jī)械手，在干燥過(guò)程中可以取樣化驗(yàn)；有些旋轉(zhuǎn)類(lèi)型的真空干燥設(shè)備具有粉碎和造粒功能；醫(yī)藥用凍干設(shè)備也能造粒。
4．對(duì)發(fā)展真空干燥設(shè)備的幾點(diǎn)看法
1)創(chuàng)新是發(fā)展真空干燥設(shè)備的根本出路
目前真空干燥設(shè)備發(fā)展較慢，有1個(gè)重要的原因是互相仿制，在同一技術(shù)水平上徘徊，缺乏創(chuàng)新。仿制的能力強(qiáng)，速度快，創(chuàng)新的觀念差，投入少。把競(jìng)爭(zhēng)的精力放在了搶市場(chǎng)，拉關(guān)系，價(jià)格戰(zhàn)方面。好一點(diǎn)的作法是在質(zhì)量上和售后服務(wù)上，下了一些功夫。但這些都不是發(fā)展真空干燥設(shè)備的好方法，必須投入人力、物力、財(cái)力去創(chuàng)新。
2)節(jié)能是發(fā)展真空干燥設(shè)備的關(guān)鍵
能源緊缺已經(jīng)受到了全世界的關(guān)注，傳統(tǒng)觀念都認(rèn)為真空干燥設(shè)備的能耗高，原因是它需要加真空泵。但是沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)對(duì)同一種物料，干燥到同樣濕含量時(shí)，真正的能耗對(duì)比。實(shí)際上，真空干燥是在封閉空間中的低溫干燥，能源浪費(fèi)相對(duì)較少。盡管如此，真空干燥設(shè)備的節(jié)能仍然是發(fā)展的關(guān)鍵。與其它類(lèi)型干燥設(shè)備相比，真空干燥設(shè)備的節(jié)能重點(diǎn)應(yīng)該放在合理設(shè)計(jì)，選擇和使用真空系統(tǒng)方面。
能抽水蒸汽的真空系統(tǒng)并不很多，目前主要有兩大類(lèi)，一類(lèi)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(huán)泵和濕式羅茨泵；另一類(lèi)是用冷凝的辦法捕水。這兩種辦法耗能都比較高，前一類(lèi)節(jié)能的方向應(yīng)該是提高泵的抽氣效率；后一類(lèi)節(jié)能的方向是設(shè)計(jì)如氣固相變換熱器的結(jié)構(gòu)和熱效率。
3)連續(xù)式真空干燥設(shè)備是提高產(chǎn)品的產(chǎn)量，節(jié)約能源的重要方法
連續(xù)式真空干燥設(shè)備與周期式真空干燥設(shè)備相比，輔助時(shí)間少，節(jié)省了時(shí)間提高了產(chǎn)量。同時(shí)他不必像周期式真空干燥設(shè)備那樣，每生產(chǎn)一個(gè)循環(huán)，設(shè)備溫度高低變化一次，致使部分能量浪費(fèi)在設(shè)備構(gòu)件的反復(fù)加熱上。因此，節(jié)約了能源。
4)真空干燥設(shè)備與其他干燥方法組合是應(yīng)該提倡的生產(chǎn)方式
真空干燥與其他干燥方法相結(jié)合能提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品成本。例如，蔬菜、水產(chǎn)品和水果等產(chǎn)品，采用真空干燥可以保證產(chǎn)品質(zhì)量，如果在真空干燥之前，清洗漂燙之后，經(jīng)離心脫水，再用冷風(fēng)干燥除去表面水，然后送入真空干燥設(shè)備，就能實(shí)現(xiàn)顯著地提高生產(chǎn)效率，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。噴霧與冷凍干燥相結(jié)合也是組合方式之一。這種類(lèi)似的組合方式，可以通過(guò)試驗(yàn)，找到很多種，當(dāng)然也要花費(fèi)一定時(shí)間、精力和財(cái)力。
5．結(jié)束語(yǔ)
真空干燥設(shè)備在不斷革新。存在的問(wèn)題也還不少，如果產(chǎn)、學(xué)、研能密切合作，成效會(huì)更加顯著。
