真空干燥機(jī)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)保類型的“綠色”干燥。
到目前為止,間歇式干燥設(shè)備在真空干燥設(shè)備中仍然占有著很大的比重,它們工作方式不連續(xù),完成一個(gè)輪回后需要停頓,再次進(jìn)行加料、卸料等過(guò)程,因而產(chǎn)量低、運(yùn)行成本較高,對(duì)真空干燥行業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展及干燥設(shè)備的應(yīng)用與推廣不利。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈,寸時(shí)寸金,經(jīng)濟(jì)全球化的現(xiàn)代化社會(huì),各種產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大,因而順應(yīng)時(shí)代潮流,研究改進(jìn)連續(xù)式真空干燥設(shè)備及其配套裝置,提高生產(chǎn)效率,增大生產(chǎn)量勢(shì)在必行。近幾年,研究真空干燥機(jī)具有代表性的公司有:丹麥尼魯公司、美國(guó)STERIS(史特雷斯)集團(tuán)、德國(guó)SRK公司、日本大川原株式會(huì)社等。
經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,真空干燥設(shè)備出現(xiàn)了各種各樣的結(jié)構(gòu)形式,常用的結(jié)構(gòu)形式主要有箱式、圓盤式、耙式、雙錐式、滾筒式和帶式等。按照物料是否為以連續(xù)不斷的方式進(jìn)出設(shè)備可將普通的真空干燥裝置分為間歇式和連續(xù)式。間歇式真空干燥設(shè)備的典型代表為箱式干燥器,而連續(xù)式干燥設(shè)備有真空帶式干燥設(shè)備、
真空盤式干燥機(jī)、真空槳葉干燥機(jī)、真空?qǐng)A盤干燥機(jī)等。
(1) 真空帶式干燥機(jī)
真空帶式連續(xù)干燥設(shè)備主要適用于濃度高、粘性大的漿狀物料的干燥,如浸膏、番茄汁、牛奶、速溶茶等,同時(shí)也可以在物料中加入酒石酸氫鉀之類的膨松劑或者在高壓下沖入氮?dú)猓梅纸猱a(chǎn)生的氣體使得物料體積膨脹,疏松,從而制取膨化食品。物料由定量泵或?qū)S玫恼婵者M(jìn)料裝置連續(xù)送入干燥機(jī)筒體,在進(jìn)料分布機(jī)構(gòu)的作用下物料均勻且稀薄地涂布在傳送帶上,傳送帶沿逆時(shí)針運(yùn)動(dòng),將物料連續(xù)不斷地運(yùn)往出料端。在傳送帶運(yùn)行時(shí)上面的物料不斷受熱,水分蒸發(fā)之后得到干物料,由于在傳送帶上物料之間不發(fā)生相對(duì)位移運(yùn)動(dòng),為使物料干燥均勻且恰到好處,物料層的厚度及均勻度極為關(guān)鍵。干制后的物料在傳送帶尾端由剝離機(jī)構(gòu)對(duì)物料進(jìn)行剝離,物料進(jìn)入卸料機(jī)構(gòu),物料積累到一定量后將密封閥門關(guān)閉,打開出口閥門,將物料一次性卸完,這樣保證了干燥設(shè)備在出料時(shí)保持密封。
(2) 真空盤式干燥機(jī)
真空盤式干燥機(jī)的主體部分是圓盤加熱器,加熱圓盤有兩種大小不同的規(guī)格,他們交替排列。即^頂層是分布小規(guī)格的加熱圓盤,下一層便分布大規(guī)格的加熱圓盤,再下一層又是小規(guī)格的加熱圓盤,大小規(guī)格的加熱圓盤相間著從上而下分布,在主軸上安裝有推動(dòng)物料運(yùn)動(dòng)的耙葉結(jié)構(gòu)介于各加熱圓盤之間。加熱圓盤內(nèi)可通入加熱介質(zhì),通過(guò)熱傳遞對(duì)接觸加熱圓盤表面的物料進(jìn)行加熱干燥。小加熱圓盤內(nèi)圈和大加熱圓盤的外圈都有阻攔圈,使物料不能從小加熱圓盤的內(nèi)側(cè)和大加熱圓盤的外側(cè)落下而跑出加熱范圍,浪費(fèi)物料。需被干燥的物料進(jìn)入設(shè)備后,首先從^頂層開始不斷下落,在耙葉結(jié)構(gòu)的推動(dòng)作用下,推移翻滾,不斷被推至小加熱圓盤邊緣,直至掉落到大加熱圓盤上,同理,大加熱圓盤上的物料在耙葉結(jié)構(gòu)的作用下從大加熱圓盤的內(nèi)側(cè)落入小加熱圓盤,如此周而復(fù)始,物料邊運(yùn)動(dòng)邊被加熱干燥,到底部時(shí)物料已被干燥完畢。
(3) 真空槳葉干燥機(jī)
槳葉干燥機(jī)以
真空耙式干燥機(jī)為原型,將耙葉改為槳葉,槳葉為空心結(jié)構(gòu),參與干燥傳熱,傳熱效率很高。因?yàn)楦稍餀C(jī)的槳葉呈現(xiàn)空心結(jié)構(gòu),故又可稱為空心槳葉干燥機(jī)。需被干燥的物料由絞龍連續(xù)定量地送至進(jìn)料口,物料進(jìn)入機(jī)身后,填充于筒體與主軸及槳葉之間,槳葉隨著主軸轉(zhuǎn)動(dòng),使物料隨之提升、攪拌、翻轉(zhuǎn),不斷更新加熱介面,與機(jī)身和槳葉接觸后被充分加熱,水分受熱升溫蒸發(fā),產(chǎn)生的水蒸氣,由與排氣口連接的抽風(fēng)機(jī)抽出,經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵器回收水蒸汽中混有的少量粉狀物料。
(4) 真空?qǐng)A盤干燥機(jī)
為了高效節(jié)能烘干處理魚粉等含水量較高,黏性大,呈現(xiàn)粘結(jié)、塊狀的物料,百得干燥比較前面幾種形式的真空干燥機(jī)的特點(diǎn)及適用范圍,分析不同干燥機(jī)中適用于這類物料干燥的部分結(jié)構(gòu),揚(yáng)長(zhǎng)避短,研究設(shè)計(jì)了一種新型的真空?qǐng)A盤干燥機(jī)。設(shè)備采用臥式,雖然增加了占地面積,但是方便安裝和觀察。其主要由主軸結(jié)合件、筒體、保溫層、清理門、觀察窗、推倒炒料裝置、進(jìn)出料口、引風(fēng)方箱、底座機(jī)架、操作平臺(tái)等組成。干燥機(jī)筒體由鞍式支座進(jìn)行支撐,濕物料由絞龍連續(xù)地從進(jìn)料口輸送進(jìn)入干燥機(jī),在主軸結(jié)合件上盤管及各種料板的作用下不斷翻轉(zhuǎn),來(lái)回運(yùn)動(dòng),并在主軸內(nèi)蒸汽的加熱作用下,物料溫度升高,所含的水分蒸發(fā)。各種料板的不斷攪拌,使物料在干燥機(jī)內(nèi)不斷更新加熱介面,與機(jī)身和加熱盤管接觸后被充分均勻地加熱,干燥產(chǎn)生的大量水蒸氣在真空泵的作用下經(jīng)引風(fēng)管道入列管式冷凝器中,與列管式冷凝器的熱交換管內(nèi)的冷卻循環(huán)水進(jìn)行熱交換,大量的廢氣釋放熱量后轉(zhuǎn)化為廢氣冷凝水,由冷凝水泵抽至機(jī)外,進(jìn)入污水池集中處理。
真空干燥設(shè)備在干燥時(shí)具有較多優(yōu)點(diǎn),發(fā)展前景良好,但是設(shè)備生產(chǎn)時(shí)還存在有一些問題,主要問題有:
(1) 泄露問題。真空干燥必須保證干燥室內(nèi)達(dá)到一定的真空度,而真空設(shè)備的密封不良導(dǎo)致氣體泄露不僅會(huì)大大降低真空度,導(dǎo)致傳熱系數(shù)降低,完成不了既定的生產(chǎn)任務(wù),而且會(huì)導(dǎo)致外界氣體混入,增大氣體處理量,增大真空泵的工作,增大能耗。因此確保真空設(shè)備的密封性,減少氣體的泄露至關(guān)重要。
(2) 在物料的干燥過(guò)程中,物料中水分的存在形式會(huì)呈現(xiàn)不同的階段,在每個(gè)階段的干燥特性不同,對(duì)熱量的吸收量也不同,若在不同的階段采用不同的加熱方式或控制供熱量,既可以提高工作效率,而且可以節(jié)約能源。而目前國(guó)內(nèi)的真空干燥加熱方式都是比較單一的,一般都只采用一種加熱方式,物料從進(jìn)料口傳送至出料口的過(guò)程中接收的熱量一直不變,可能導(dǎo)致受熱不均,或在出口處溫度過(guò)高而使物料焦化。
(3) 雖然真空干燥技術(shù)已發(fā)展多時(shí),但國(guó)內(nèi)的真空干燥設(shè)備仍以間歇式的為主導(dǎo),連續(xù)式的真空干燥設(shè)備還存在很多有待改進(jìn)的地方,還有很大的發(fā)展空間。連續(xù)式真空干燥設(shè)備與間歇式的干燥設(shè)備相比較,可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出料,不必在完成一輪工作后停止設(shè)備,然后重新進(jìn)料開始新一輪的干燥工藝,因此輔助時(shí)間少,可以節(jié)省時(shí)間,節(jié)約成本,并且提高產(chǎn)量,擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
真空干燥機(jī)的發(fā)展前景和發(fā)展方向
隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步,真空干燥設(shè)備也在做著改進(jìn)和更新的嘗試。改進(jìn)可使在用的真空干燥設(shè)備能夠克服缺點(diǎn)和不足,使其逐漸完善成熟,以便更好的為生產(chǎn)服務(wù)。更新就要充分考慮到新版 GMP 要求、美國(guó) FDA 標(biāo)準(zhǔn)、歐盟 COS 標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇真空干燥設(shè)備:
(1) 發(fā)展連續(xù)式的真空干燥設(shè)備
目前間歇式的真空干燥設(shè)備較多,只有發(fā)展連續(xù)式真空干燥設(shè)備,才能增加干燥產(chǎn)品的產(chǎn)量,降低產(chǎn)品的價(jià)格,提高經(jīng)濟(jì)效益;
(2) 開發(fā)真空干燥設(shè)備與其他真空設(shè)備或其他干燥設(shè)備的聯(lián)合應(yīng)用
真空干燥設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較高,脫水能力有限。為提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性,在干燥含水量較大的物料時(shí),可先采用真空過(guò)濾、真空蒸發(fā)等設(shè)備除去較多的水分,然后再進(jìn)行真空干燥。