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真空干燥机的性能分析与发展趋势

信息来源:本站 | 发布日期: 2019-01-27 | 浏览量:157
关键词:真空干燥设备,真空带式干燥机,真空盘式干燥机,真空桨叶干燥机,真空圆盘干燥机
      真空干燥机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。
      到目前为止,间歇式干燥设备在真空干燥设备中仍然占有着很大的比重,它们工作方式不连续,完成一个轮回后需要停顿,再次进行加料、卸料等过程,因而产量低、运行成本较高,对真空干燥行业的长期发展及干燥设备的应用与推广不利。在市场竞争越来越激烈,寸时寸金,经济全球化的现代化社会,各种产品的生产规模不断扩大,因而顺应时代潮流,研究改进连续式真空干燥设备及其配套装置,提高生产效率,增大生产量势在必行。近几年,研究真空干燥机具有代表性的公司有:丹麦尼鲁公司、美国STERIS(史特雷斯)集团、德国SRK公司、日本大川原株式会社等。

      经过多年发展,真空干燥设备出现了各种各样的结构形式,常用的结构形式主要有箱式、圆盘式、耙式、双锥式、滚筒式和带式等。按照物料是否为以连续不断的方式进出设备可将普通的真空干燥装置分为间歇式和连续式。间歇式真空干燥设备的典型代表为箱式干燥器,而连续式干燥设备有真空带式干燥设备、真空盘式干燥机、真空桨叶干燥机、真空圆盘干燥机等。
     (1) 真空带式干燥机
      真空带式连续干燥设备主要适用于浓度高、粘性大的浆状物料的干燥,如浸膏、番茄汁、牛奶、速溶茶等,同时也可以在物料中加入酒石酸氢钾之类的膨松剂或者在高压下冲入氮气,利用分解产生的气体使得物料体积膨胀,疏松,从而制取膨化食品。物料由定量泵或专用的真空进料装置连续送入干燥机筒体,在进料分布机构的作用下物料均匀且稀薄地涂布在传送带上,传送带沿逆时针运动,将物料连续不断地运往出料端。在传送带运行时上面的物料不断受热,水分蒸发之后得到干物料,由于在传送带上物料之间不发生相对位移运动,为使物料干燥均匀且恰到好处,物料层的厚度及均匀度极为关键。干制后的物料在传送带尾端由剥离机构对物料进行剥离,物料进入卸料机构,物料积累到一定量后将密封阀门关闭,打开出口阀门,将物料一次性卸完,这样保证了干燥设备在出料时保持密封。


     (2) 真空盘式干燥机
       真空盘式干燥机的主体部分是圆盘加热器,加热圆盘有两种大小不同的规格,他们交替排列。即最顶层是分布小规格的加热圆盘,下一层便分布大规格的加热圆盘,再下一层又是小规格的加热圆盘,大小规格的加热圆盘相间着从上而下分布,在主轴上安装有推动物料运动的耙叶结构介于各加热圆盘之间。加热圆盘内可通入加热介质,通过热传递对接触加热圆盘表面的物料进行加热干燥。小加热圆盘内圈和大加热圆盘的外圈都有阻拦圈,使物料不能从小加热圆盘的内侧和大加热圆盘的外侧落下而跑出加热范围,浪费物料。需被干燥的物料进入设备后,首先从最顶层开始不断下落,在耙叶结构的推动作用下,推移翻滚,不断被推至小加热圆盘边缘,直至掉落到大加热圆盘上,同理,大加热圆盘上的物料在耙叶结构的作用下从大加热圆盘的内侧落入小加热圆盘,如此周而复始,物料边运动边被加热干燥,到底部时物料已被干燥完毕。


    (3) 真空桨叶干燥机
      桨叶干燥机以真空耙式干燥机为原型,将耙叶改为桨叶,桨叶为空心结构,参与干燥传热,传热效率很高。因为干燥机的桨叶呈现空心结构,故又可称为空心桨叶干燥机。需被干燥的物料由绞龙连续定量地送至进料口,物料进入机身后,填充于筒体与主轴及桨叶之间,桨叶随着主轴转动,使物料随之提升、搅拌、翻转,不断更新加热介面,与机身和桨叶接触后被充分加热,水分受热升温蒸发,产生的水蒸气,由与排气口连接的抽风机抽出,经过旋风除尘器回收水蒸汽中混有的少量粉状物料。


     (4) 真空圆盘干燥机
      为了高效节能烘干处理鱼粉等含水量较高,黏性大,呈现粘结、块状的物料,百得干燥比较前面几种形式的真空干燥机的特点及适用范围,分析不同干燥机中适用于这类物料干燥的部分结构,扬长避短,研究设计了一种新型的真空圆盘干燥机。设备采用卧式,虽然增加了占地面积,但是方便安装和观察。其主要由主轴结合件、筒体、保温层、清理门、观察窗、推倒炒料装置、进出料口、引风方箱、底座机架、操作平台等组成。干燥机筒体由鞍式支座进行支撑,湿物料由绞龙连续地从进料口输送进入干燥机,在主轴结合件上盘管及各种料板的作用下不断翻转,来回运动,并在主轴内蒸汽的加热作用下,物料温度升高,所含的水分蒸发。各种料板的不断搅拌,使物料在干燥机内不断更新加热介面,与机身和加热盘管接触后被充分均匀地加热,干燥产生的大量水蒸气在真空泵的作用下经引风管道入列管式冷凝器中,与列管式冷凝器的热交换管内的冷却循环水进行热交换,大量的废气释放热量后转化为废气冷凝水,由冷凝水泵抽至机外,进入污水池集中处理。

真空干燥设备在干燥时具有较多优点,发展前景良好,但是设备生产时还存在有一些问题,主要问题有:
     (1) 泄露问题。真空干燥必须保证干燥室内达到一定的真空度,而真空设备的密封不良导致气体泄露不仅会大大降低真空度,导致传热系数降低,完成不了既定的生产任务,而且会导致外界气体混入,增大气体处理量,增大真空泵的工作,增大能耗。因此确保真空设备的密封性,减少气体的泄露至关重要。
     (2) 在物料的干燥过程中,物料中水分的存在形式会呈现不同的阶段,在每个阶段的干燥特性不同,对热量的吸收量也不同,若在不同的阶段采用不同的加热方式或控制供热量,既可以提高工作效率,而且可以节约能源。而目前国内的真空干燥加热方式都是比较单一的,一般都只采用一种加热方式,物料从进料口传送至出料口的过程中接收的热量一直不变,可能导致受热不均,或在出口处温度过高而使物料焦化。
     (3) 虽然真空干燥技术已发展多时,但国内的真空干燥设备仍以间歇式的为主导,连续式的真空干燥设备还存在很多有待改进的地方,还有很大的发展空间。连续式真空干燥设备与间歇式的干燥设备相比较,可实现连续进出料,不必在完成一轮工作后停止设备,然后重新进料开始新一轮的干燥工艺,因此辅助时间少,可以节省时间,节约成本,并且提高产量,扩大生产规模。

真空干燥机的发展前景和发展方向 
       随着工艺技术的进步,真空干燥设备也在做着改进和更新的尝试。改进可使在用的真空干燥设备能够克服缺点和不足,使其逐渐完善成熟,以便更好的为生产服务。更新就要充分考虑到新版 GMP 要求、美国 FDA 标准、欧盟 COS 标准来选择真空干燥设备:
     (1) 发展连续式的真空干燥设备
      目前间歇式的真空干燥设备较多,只有发展连续式真空干燥设备,才能增加干燥产品的产量,降低产品的价格,提高经济效益;
     (2) 开发真空干燥设备与其他真空设备或其他干燥设备的联合应用
      真空干燥设备的运转费用较高,脱水能力有限。为提高设备运转的经济性,在干燥含水量较大的物料时,可先采用真空过滤、真空蒸发等设备除去较多的水分,然后再进行真空干燥。
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