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干燥是很多行业生产流程中重要的和不可少的一个环节,干燥设备的选型合理和使用好坏直接影响到产品质量、生产效率、生产成本、能源消耗、人员劳动强度等指标,由于干燥方法和干燥设备多种多样,同一种物料有多种干燥方式,可使用多种类型的干燥设备,同一种干燥设备又能干燥多种物料,因此,干燥设备的合理选型和正确使用是非常正要的。为了便于用户选择一种理想的干燥设备,在此对一些相关问题作个简要说明。 干燥方法 干燥就是从各种物料中去除湿分的过程,各种物料可以是固体、液体或气体,固体又可分大块料、纤维料、颗粒料、细粉料等等,而湿分一般是物料中的水分,也可以是其它溶剂。在此以水分为对象。 干燥方法有三类: (1) 机械脱水法 机械脱水法就是通过对物料加压的方式,将其中一部分水分挤出。常用的有压榨、沉降、过滤、离心分离等方法。机械脱水法只能除去物料中部分自由水分,结合水分仍残留在物料中,因此,物料经机械脱水后物料含水率仍然很高,一般为40~60%。但机械脱水法是一种最经济的方法。 (2) 加热干燥法 也就是我们常说的干燥,它利用热能加热物料,气化物料中的水分。除去物料中的水分需要消耗一定的热能。通常是利用空气来干燥物料,空气预先被加热送入干燥器,将热量传递给物料,气化物料中的水分,形成水蒸汽,并随空气带出干燥器。物料经过加热干燥,能够除去物料中的结合水分,达到产品或原料所要求的含水率。 (3) 化学除湿法 是利用吸湿剂除去气体、液体、固体物料中的少量水分,由于吸湿剂的除湿能力有限,仅用于除去物料中的微量水分。因此生产中应用很少。 在实际生产过程中,对于高湿物料一般均尽可能先用机械脱水法去除大量的自由水分,之后再采取其它干燥方式进行干燥。
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设备。因此,真空干燥设备的发展会很有前途。1.国内外连续式真空干燥设备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设备。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)带式连续真空干燥设备 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设备,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设备并不多见,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设备 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设备,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。
一、概 述 微波真空干燥设备是微波能技术与真空技术相结合的一种新型微波能应用设备,它兼备了微波及真空干燥的一系列优点,克服了常规真空干燥周期长、效率低的缺点,在一般物料干燥过程中,可比常规方法提高工效4~10倍。具有干燥产量高、质量好,加工成本低等优点,微波真空干燥设备是一项集电子学、真空学、机械学、热力学、程控学等多种学科为一体的高新技术产品,是在干燥过程中对物质的物理变化、内外热质交换以及真空条件下水分迁移过程的深入研究的基础上,发展起来的一项新技术、新工艺。工业化大生产中,有许多物品是不能在高温条件下进行干燥处理的,例如一些药品、化学制品、营养食品以及人参、鹿茸等高档中草药材,为了保证产品质量,其干燥处理必须在低于100℃或在室温的条件下进行,众所周知气压降低,水的沸点也降低,如在一个大气压(101.3kpa)下,水的沸点是100℃,而在0.073大气压(7.37kpa)下,水的沸点是40℃。在真空条件下,加热物体可使物体内部水分在无升温状态下蒸发。由于真空条件下空气对流传热难以进行,只有依靠热传导的方式给物料提供热能。常规真空干燥方法传热速度慢,效率低,并且温度控制难度大。微波加热是一种辐射加热,是微波与物料直接发生作用,使其里外同时被加热,无须通过对流或传导来传递热量,所以加热速度快,干燥效率高,温度控制容易。 国外发达国家在八十年代时已开始进行工业化微波真空干燥设备开发,并在实际应用中取得良好的效果。法国国际微波公司用微波真空干燥设备加工无籽葡萄干,将传统工艺65℃、24小时热风烘干变为50℃、5小时微波真空干燥,产品质量和产量都大大提高。九十年代后期我单位在国内率先开始研发微波真空设备,通过几年的努力,在二○○○年完成工业化10KW微波真空干燥设备研制。为制药工程、生物工程、化工工程、材料工程以及农副产品深加工提供了一种新型、高效的干燥设备。 二、微波真空干燥设备的优点 1、高效 常规的真空干燥设备都采用蒸汽进行加热,需要从里到外进行加热,加热速度慢需要耗费大量的煤,而微波真空干燥设备采用的是电磁波加热,无需传热媒介,直接加热到物体内部,升温速度快,1千瓦的微波能在3-5分钟内将常温下的水加热到100℃,避免了上述缺点,所以速度快、效率高、干燥周期大大缩短,能耗降低。与常规干燥技术相比可提高工效四倍以上。 2、加热均匀 由于微波加热,是从内到外对物料进行同时加热,物料的内外温差很小,不会产生常规加热中出现的内外加热不一致的状况,从而产生膨化的效果,利于粉碎,使干燥质量大大提高。 3、易控,便于连续生产及实现自动化,由于微波功率可快速调整及无惯性的特点,易于即时控制,可以在40℃-100℃之间任意调节温度。 4、备体积小,安装维修方便 5、产品质量好,与常规方法相比,所加工的产品质量有较大幅度的提高。 6、微波具有消毒、杀菌的功效,产品安全卫生。保质期长。 7、经济效益显著。 从以上介绍的特点中,节能、降耗、提高产品质量、安全卫生、设备投资成本低等诸方面即可看出其经济效益和社会效益的显著。 三、基本结构及工作原理 1、微波真空干燥设备应用在贵重药材加工中的流程图(略)