真空干燥机的种类及发展方向

　　真空干燥机的种类及发展方向
　　真空干燥机种类较多，应用领域广泛，发展比较迅速。本文仅就其中几种真空干燥机的国内外发展动态进行阐述，以求实现交流信息，找出发展真空 干燥设备 需解决的难题，提高我国真空干燥机水平的目的。
　　真空干燥机有许多优点：在低压下干燥时氧含量低，能防止被干燥物料氧化变质，可干燥易燃易爆的危险品；可在低温下使物料中的水分汽化，易于干燥热敏性物料；能回收被干燥物料中的贵重和有用的成分；能防止被干燥物料中有毒有害物质的排放，可成为环保类型的“绿色”干燥。因此，真空 干燥设备 的应用日益广泛。
　　真空干燥机的主要缺点是需要一套能抽水蒸汽的真空系统，使得设备投资费用高，运转费用高；设备生产效率低，产量小。为克服这些缺点，不少科技工作者，做出了许多努力。同时，由于真空干燥有许多优点，有些产品不得不采用真空干燥机。因此，真空干燥机的发展会很有前途。
　　1．国内外连续式真空干燥机发展不平衡
　　为提高设备产量，保证产品质量，在十几年前国外就开发出多种连续式真空干燥机。但在国内受技术水平和人们认识观念的限制，发展比较缓慢。
　　1）带式连续真空干燥机
　　日本日阪制作所生产WL-VAQ型带式连续真空 干燥设备 ，适合于液体物料，泥浆状，糊膏状告浓度和高粘度无聊的干燥。日本大川原株式生产的BV-100.5型真空带式连续干燥装置，采用蒸汽和传导加热，各区段温度可调，传送带张紧度和速度可调。瑞士的布赫–盖德公司开发了一系列带式连续式真空干燥机，带有自动清洗装置。
　　从1995年开始从事带式连续真空 干燥设备 的设计、制造、安装和服务，技术比较成熟。国产带式连续真空干燥机并不多见，2004年广东省农业科学研究所研制成功了小型试验设备，用于香蕉粉的干燥，效果很好。
　　2）谷物连续式真空干燥机
　　谷物干燥量很大，必须用连续式 干燥设备 。以前世界各国都研制了不少谷物干燥设备，而真空干燥谷物多用在种子干燥，原因是真空干燥成本太高。实际上这是一种误区，据郑州粮食科学研究设计院何翔高级工程师介绍，他们研制的连续式玉米真空干燥机，生产能力为60t/d，固定投资略高于热风干燥，运转费用与热风干燥持平。如果考虑干燥产品的质量，干燥过程破损率、暴腰率等，在低温状态下的真空干燥总成本并不比热风干燥高。
　　3）连续式真空冷冻干燥设备
　　食品原料丰富，需要冻干的产品产量很大。因此，连续食品冻干设备出现的较早。丹麦ATLAS公司1985年就生产出了CONRAD–800型连续式冻干设备，用于冻干咖啡生产，生产能力每天13t，图2是该设备的示意图。图3是德国生产的一种连续式冻干机。
　　国产第一台连续式真空冷冻干燥设备于2000年由沈阳制冷技术研究所研制成功。真空室采用矩形结构，进出料仓与干燥仓之间设有隔离片，进出料仓内均设有自动称重系统，能判断出冻干食品的干燥速率，出水量和最终干燥程度。两个外置式捕水器交替工作，实现连续式捕水和融冰。
　　国内外连续式冻干设备的销售量差距很大。丹麦ATLAS公司从1985年到1990年5年间就销售了18台连续式冻干设备，其中我国台湾购到1台，而大陆各省市至今没有引进这种设备，仅1台国产设备至今还没有销售出去。
　　2．国内外真空干燥机的品种都在增加
　　出于不同的目的，研制出各种新型的不同的真空 干燥设备 。
　　1）微波真空干燥机节能，提高干燥速率。
　　2）喷雾冷冻干燥设备喷雾与冷冻干燥相结合是由物料的性质和产品的产量决定的，物料必需是液态浆料，经喷雾冻结后形成微纳尺度的颗粒，增加了干燥速率，提高产品的产量。
　　3）真空汽相干燥设备是专门用于大型油浸式变压器以及其它类似电器设备干燥的装置。瑞士在20世纪70年代开发出这种产品。我国于20世纪80年代引进了这种设备，90年代之后已经基本上完成了引进消化，现在可以成套生产。
　　4）小型实验用冻干设备为适应学校和科研单位的需要，国内外相继开发几种不同功能的小型实验用冻干设备。图4~7是德国Martinchrist公司生产的几种小型实验用冻干机，其体积小，重量轻，功能多。基本上能满足各种物料的冻干实验。国内已经有海门轻工机械四厂等几个厂家开始消化吸收、引进设计，研制出了新的产品，只是性能还不够稳定。
　　单腔系统
　　在无菌条件下，预冻和干燥均在冷凝腔中进行。
　　双腔系统
　　预冻在低温冰箱或旋冻器中进行，干燥在冷凝腔上方的干燥室内进行。
　　5）冻干分离型医药用冻干机
　　食品用冻干机都是冷冻与干燥分开进行的，以实现节约能源，节省时间，提高产量的目的。传统医药用冻干机则都是冷冻和干燥在机器里一次完成的。西欧和美国的一些公司，为实现与食品冻干一样的目的，将药品预先冷冻，然后再送入干燥机中干燥。图8给出了连续式药品预冻设备照片。
　　3．真空干燥机的功能在增加
　　随着电子与计算机技术的进步，真空干燥机的控制系统和显示功能普遍增加了。郑州粮食科学研究院研制的玉米真空干燥机有自动控制和模拟屏显示功能；上海东富龙，北京速原等厂家生产的真空冷冻干燥机有冻干终点判断，设计冻干曲线，查看运行状况，存贮多条冻干曲线，打印生产信息等多种功能。
　　国外的真空干燥机功能更多一些，大多数都有机械手，在干燥过程中可以取样化验；有些旋转类型的真空干燥机具有粉碎和造粒功能；医药用冻干设备也能造粒。
　　4．对发展真空干燥机的几点看法
　　1)创新是发展真空干燥机的根本出路
　　目前真空干燥机发展较慢，有1个重要的原因是互相仿制，在同一技术水平上徘徊，缺乏创新。仿制的能力强，速度快，创新的观念差，投入少。把竞争的精力放在了抢市场，拉关系，价格战方面。好一点的作法是在质量上和售后服务上，下了一些功夫。但这些都不是发展真空干燥机的好方法，必须投入人力、物力、财力去创新。
　　2)节能是发展真空干燥机的关键
　　能源紧缺已经受到了全世界的关注，传统观念都认为真空干燥机的能耗高，原因是它需要加真空泵。但是没有见到过对同一种物料，干燥到同样湿含量时，真正的能耗对比。实际上，真空干燥是在封闭空间中的低温干燥，能源浪费相对较少。尽管如此，真空干燥机的节能仍然是发展的关键。与其它类型干燥设备相比，真空干燥机的节能重点应该放在合理设计，选择和使用真空系统方面。
　　能抽水蒸汽的真空系统并不很多，目前主要有两大类，一类是能直接抽水蒸汽的泵，主要有水喷射泵，水蒸气喷射泵，水环泵和湿式罗茨泵；另一类是用冷凝的办法捕水。这两种办法耗能都比较高，前一类节能的方向应该是提高泵的抽气效率；后一类节能的方向是设计如气固相变换热器的结构和热效率。
　　3)连续式真空干燥机是提高产品的产量，节约能源的重要方法
　　连续式真空干燥机与周期式真空干燥机相比，辅助时间少，节省了时间提高了产量。同时他不必像周期式真空干燥机那样，每生产一个循环，设备温度高低变化一次，致使部分能量浪费在设备构件的反复加热上。因此，节约了能源。
　　4)真空干燥机与其他干燥方法组合是应该提倡的生产方式
　　真空干燥与其他干燥方法相结合能提高生产效率，降低产品成本。例如，蔬菜、水产品和水果等产品，采用真空干燥可以保证产品质量，如果在真空干燥之前，清洗漂烫之后，经离心脱水，再用冷风干燥除去表面水，然后送入真空干燥机，就能实现显著地提高生产效率，同时降低了生产成本。喷雾与冷冻干燥相结合也是组合方式之一。这种类似的组合方式，可以通过试验，找到很多种，当然也要花费一定时间、精力和财力。
　　5．结束语
　　真空干燥机在不断革新。存在的问题也还不少，如果产、学、研能密切合作，成效会更加显著。国产的真空干燥机自动化水平低、控制手段落后是普遍存在的问题。就目前自动化水平，解决真空干燥机中的控制问题并不困难，但最缺乏的是自控技术与真空干燥机合理结合的问题。前面曾提到，物料不同对真空干燥机的要求也不同。同样，物料不同对控制手段的要求也有较大区别。自动控制在真空干燥机中的作用众所周知，但其一次性投资也是人们最关心的问题，有时控制设备的投资甚至超过真空干燥机机械部分的投资。针对真空干燥机、干燥工艺要求合理确定控制方案，针对具体干燥工程确定恰当的控制手段，是目前应开展研究的课题。