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冻干机降低运行成本的若干途径介绍
发布时间:2017-07-03 点击次数:1169
  
  
  冻干机适用于野生蔬菜,脱水蔬菜、食品、水果、化工、原料药,中药饮片,生物,药物中间体等物料的干燥。冻干机将制冷系统,真空系统,导热油加热系统,排湿系统组合一体,推出的一种新型箱体结构,较大地利用箱体内存放物料空间进行干燥的冷冻真空干燥。
  
  冻干机的工作原理:开机后将物料投入物料箱内进行冷冻。物料的冷冻过程,一方面是真空系统进行抽真空把一部分水份带走;另一方面是物料受冻时把某些分子中所含水份排到物料的表面冻结,达到冷冻要求后,由加热系统对物料加热干燥,通过抽真空把物料中所含的水份带到冷冻捕集箱结冻,达到物料冷冻干燥要求。
  
  冻干机的运行成本占总产值比重相对较大时,降低运行成本并提高生产效率就尤其受到关注。
  
  影响冻干机运行成本的因素主要来自三个方面:
  
  1.来自物料的影响,如共晶点、热敏感程度、几何尺寸大小或厚薄等对所需要的干燥时间长短,运行成本都会产生较大影响;
  
  2.所采用的工艺路线的影响,如对物料的冻结终温、冻结速率、加热温度、升温速率及时机的确定和把握等都会对干燥速度和运行成本产生影响。
  
  3.冻干机本身的影响。冻干机的性能、极限参数指标、综合能力、能源利用率、运行稳定性、操控难易程度等都会对干燥效率和运行成本产生影响,甚至严重影响。
  
  降低运行成本的若干途径:
  
  1.一般成分比较简单的物料共晶点较高,如蔬菜等冻结温度只有-15℃左右,冻结时间较短,相应加热时间也短,能源消耗相对较少,运行成本较低。而成分复杂,含有诸如盐、糖、脂肪、氨基酸、溶剂等有机或无机成分的物料共晶点较低,冻结温度越低,冻结时间越长,相应加热时间也越长,运行成本越高。
  
  2.一些生物产品如菌类、疫苗等物料热敏感度非常高,加热温度不允许过高(-15℃~30℃),吸收热量困难,所以需要干燥时间很长,运行成本会很高。而热敏感度不高的物料(如普通食品)加热温度可以很高(75℃~100℃),干燥时间会大大缩短,运行成本会很低。
  
  3.同样重量下,几何尺寸越小、薄而松散的物料冰表面积越大,越有利于升华,干燥时间越短。如将较大块的物料分切或破碎成较小的碎块,可大大提高升华干燥速度,降低运行成本。
  
  4.减薄产品装料厚度,在装料量和设备动力消耗不变的情况下适当增加干燥搁板面积,可提高干燥搁板的传热能力,缩短冻结和加热干燥时间,降低运行成本,但设备投资会稍有增加。
  
  B、工艺路线的选择也会影响干燥速度和运行成本:
  
  不同冻干机质量性能差别很大,与干燥速率相关的性能主要是冷阱温度,干燥箱和冷阱之间的压力差的大小由干燥箱中的物料和冷凝器间温差决定,两者间温差越大,压力差就越大,水蒸汽由干燥箱向冷凝器方向流动的速度也越快,干燥时间就越短,所以冷阱温度高低是影响运行成本的重要因素。但以较高能耗为代价获得较低的冷阱温度仍会增加运行成本,所以能源消耗指标也很重要。此外冻干机的真空度变化和热传导能力也对运行成本产生一定影响。
  
  4.控制预冻速度造成有利于升华的冰晶结构。预冻速度过快,冰晶粒细小,已干层孔隙细密,水分子穿越已干层流动的阻力大,影响干燥速度。适当降低预冻速度,使冰晶粒粗大,已干层孔隙大将有利于水蒸汽流动,提高干燥速度,但前提是应保证产品品质。
  
  5.控制预冻温度预冻温度应控制在产品共晶点以下适当温度,过低会使超过温度所用的降温时间和返回所用的升温时间成为浪费。
  
  6.控制加热温度初始加热温度不能过高,产品zui外层冰表面很容易受热融化,加热温度由低到高缓慢进行,初始加热阶段以后在冷阱能力允许和产品温度不超过共溶点的情况下可尽快提高加热温度,以缩短在加热量不足情况下的运行时间。不同产品的加热zui高允许温度不一样,zui高允许温度越高,加热温度越高,干燥速度越快。
  
  7.产品残余水份含量的控制产品的残余水份的含量应适当,太低将延长干燥时间,太高不好利于该产品的长期存放。
  
  8.干燥中后期,随着产品已干层厚度的增加,象加了一层保温层,使冰层表面受热愈加困难,干燥速度大为减缓,在真空环境里空气稀薄,传导和辐射是对产品冰层加热的主要方法,提高传热量是加快干燥速度有效方法。
  
  8.降低冷凝器温度,由于大量来自干燥箱的水分子被冷凝器“捕获”后在冷凝器表面结成冰霜层,象给冷凝器表面盖了一层棉被,在冷凝器表面和冰霜表面形成温度差,冰霜越厚(一般在10~50mm),温度差越大(10~30℃)。这样随着冰霜厚度增加,冰霜层表面温度逐渐上升,甚至接近产品冰层表面温度,压力也逐渐提高,造成冻干箱和冷凝器之间的水蒸汽压力差逐渐缩小,干燥速率逐渐降低,甚至停止捕霜,产品也将会融化。因此尽可能地降低冷凝器的温度将有利于保证干燥箱和冷凝器之间的有效温差和压力差。一般冷凝器的温度在-40℃~-50℃,降低冷凝器的温度如-60℃~-70℃甚至更低会受到造价方面的限制。但共晶点较低如-30℃以下的产品就应选择冷凝器温度在-60℃~-70℃甚至更低的冻干设备。

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