真空乾燥装置は種類が多く、応用範囲も広く、急速に発展しています。この記事は、情報交換を促進し、真空乾燥装置の開発で取り組む必要がある課題を特定し、我が国の真空乾燥装置のレベルを向上させることを目的として、数種類の真空乾燥装置の国内外の開発動向に焦点を当てています。
真空乾燥には多くの利点があります。低圧での乾燥により酸素含有量が低くなり、乾燥材料の酸化と劣化が防止され、引火性および爆発性の危険物の乾燥が可能になります。低温で材料内の水分を蒸発させ、熱に弱い材料を簡単に乾燥させます。{0}乾燥した材料から貴重で有用な成分を回収できます。また、乾燥物からの有毒物質や有害物質の放出を防ぐことができるため、環境に優しい「グリーン」乾燥方法となります。したがって、真空乾燥装置の適用はますます普及しています。
真空乾燥の主な欠点は、水蒸気を排出できる真空システムが必要なため、設備投資と運用コストが高額になることです。生産効率が低く、生産量が少ない。多くの科学者や技術者は、これらの欠点を克服するために多大な努力を払ってきました。同時に、真空乾燥には多くの利点があるため、一部の製品では真空乾燥装置を使用する必要があります。したがって、真空乾燥装置の開発は将来有望です。
1. 連続真空乾燥装置の開発が国内外で偏っている
装置の生産量を向上させ、製品の品質を確保するために、海外では10年以上前にさまざまなタイプの連続真空乾燥装置が開発されました。しかし、中国では技術レベルや国民の認識の限界により、開発は比較的遅れています。
1) ベルト-式連続真空乾燥装置
日本の日坂工場が製造した WL-VAQ ベルト- タイプの連続真空乾燥装置は、液体材料、スラリー、ペースト、および高-濃度および高{3}}材料の乾燥に適しています。日本の大河原工業株式会社が製造する BV-100.5 真空ベルト- タイプの連続乾燥装置は、蒸気と伝導加熱を使用し、各セクションで温度を調整でき、コンベア ベルトの張力と速度を調整できます。スイスの Bucher-Guyer AG は、自動洗浄装置を備えた一連のベルト式連続真空乾燥装置を開発しました。
同社は 1995 年以来、ベルト-式連続真空乾燥装置の設計、製造、設置、サービスに従事しており、その技術は比較的成熟しています。国内の連続ベルト真空乾燥装置は一般的ではありません。 2004 年、広東省農業科学院はバナナ パウダーを乾燥するための小規模実験装置の開発に成功し、優れた結果を示しました。{5}
2) 穀物連続真空乾燥装置
穀物の乾燥には大量の量が含まれるため、連続乾燥装置が必要です。以前は、多くの国がさまざまな穀物乾燥装置を開発しましたが、コストが高いため、種子の乾燥には穀物の真空乾燥が主に使用されていました。しかし、これは誤解です。鄭州穀物科学研究設計研究所の上級エンジニア、He Xiang 氏によると、同社が開発したトウモロコシ用連続真空乾燥装置の生産能力は 60 トン/日です。設備投資は熱風乾燥よりわずかに高くなりますが、運転コストは同等です。乾燥工程中の破損率や亀裂率などの乾燥品の品質を考慮すると、低温真空乾燥のトータルコストは熱風乾燥よりも高くありません。
3) 連続真空凍結-乾燥装置
食品原料が豊富なため、フリーズドライ製品の生産量は非常に多いです。{0}したがって、連続食品凍結乾燥装置は比較的早くから登場しました。- 1985 年、デンマークの ATLAS 社は、1 日あたり 13 トンの生産能力を持つ、コーヒー凍結乾燥用の CONRAD-800 台連続凍結乾燥装置-{13}}を製造しました。図2に本装置の概略図を示します。図3はドイツ製の連続凍結乾燥機を示しています。
国産初の連続真空凍結乾燥装置は、2000 年に瀋陽冷凍技術研究所によって開発に成功しました。真空チャンバーは長方形の構造を採用しており、入口 / 出口チャンバーと乾燥チャンバーの間に隔離板があります。入口チャンバーと出口チャンバーの両方に、フリーズドライ食品の乾燥速度、水分除去速度、最終乾燥度を測定するための自動計量システムが装備されています。- 2 つの外部ウォーター トラップが交互に動作して、継続的な水分の捕捉と氷の融解を実現します。
連続凍結乾燥装置の販売数量には、国内市場と海外市場との間に大きな差があります。{0} 1985 年から 1990 年にかけて、デンマークの ATLAS 社は 18 台の連続凍結乾燥装置を販売しました。そのうちの 1 台は台湾によって購入されました。一方、中国本土ではまだこのタイプの装置が導入されておらず、国産の装置も 1 台も販売されていません。-
2. 真空乾燥装置は国内外でバリエーションが増えています。
さまざまな目的に応じて、さまざまな新しいタイプの真空乾燥装置が開発されています。
1) マイクロ波真空乾燥装置により、エネルギーを節約し、乾燥速度を向上させます。
2) 噴霧凍結乾燥装置は、噴霧と凍結乾燥を組み合わせたもので、材料の特性と製品の収量によって決まります。-材料は液体スラリーである必要があり、噴霧凍結後にマイクロ-およびナノ-スケールの粒子を形成し、乾燥速度が向上し、製品の収率が向上します。
3) 真空蒸気相乾燥装置-は、大型の油入変圧器やその他の同様の電気機器の乾燥に特に使用されます。- 1970年代にスイスがこの製品を開発しました。私の国は1980年代にこの装置を導入し、1990年代以降、この技術はほぼ吸収され、現在では装置の完全なセットを国内で製造できるようになりました。
4) 小規模実験室用凍結乾燥装置-:{2}}学校や研究機関のニーズを満たすために、さまざまな機能を備えたいくつかの小規模実験室用凍結乾燥装置が国内外で開発されています。-図 4-7 は、ドイツの MartinChrist が製造したいくつかの小型-実験室用凍結乾燥機-を示しています。これらは小型、軽量、多機能です。-}基本的に様々な材料の凍結乾燥実験に対応できます。海門軽工業機械工場第. 4などのいくつかの国内メーカーは、性能がまだ十分に安定していないにもかかわらず、設計を吸収して導入し、新製品を開発し始めています。
シングルチャンバーシステム-
無菌状態では、予備凍結と乾燥の両方が凝縮チャンバー内で実行されます。{0}
ダブルチャンバーシステム-
予備冷凍は低温冷蔵庫またはロータリー冷凍庫で行われ、乾燥は凝縮室の上の乾燥室で行われます。-
5) 凍結乾燥分離型医薬品凍結乾燥機-
食品凍結乾燥機-は、冷凍と乾燥を分離してエネルギーを節約し、時間を節約し、収量を増やします。従来の医薬品凍結乾燥機-は、機械内での凍結と乾燥を 1 ステップで完了します。西ヨーロッパや米国の一部の企業は、食品の凍結乾燥と同じ目標を達成するために、薬剤を事前に凍結させてから乾燥機に送って乾燥させています。-図 8 は、連続薬剤事前凍結装置の写真を示しています。-
3. 真空乾燥装置の高機能化が進んでいます。
エレクトロニクスとコンピュータ技術の進歩に伴い、真空乾燥装置の制御システムと表示機能は一般的に増加しています。鄭州穀物科学研究所が開発したトウモロコシ真空乾燥装置は、自動制御と模擬画面表示機能を備えています。 Shanghai Dongfulong やBeijing Suyuan などのメーカーが製造する真空凍結乾燥機には、凍結乾燥終点の決定、凍結乾燥曲線の設計、動作状態の監視、複数の凍結乾燥曲線の保存、生産情報の印刷などの複数の機能があります。{{1}
外国の真空乾燥装置は通常、より多くの機能を備えており、そのほとんどには乾燥プロセス中のサンプリングとテストのためのロボットアームが含まれています。一部の回転真空乾燥装置には粉砕および造粒機能が付いています。医薬品凍結乾燥装置でも造粒を行うことができます。{0}
4. 真空乾燥装置の開発に関するいくつかの見解
1) 真空乾燥装置開発の根本はイノベーションである
現在、真空乾燥装置の開発は比較的遅れています。重要な理由の 1 つは相互模倣であり、その結果、同じ技術レベルで停滞し、イノベーションが欠如します。模倣には強力な能力とスピードがありますが、イノベーションの概念が弱く、投資が不十分です。競争は市場シェア、関係構築、価格競争に焦点を当てています。もう少し良いアプローチには、品質とアフターサービスにある程度の努力が必要です。-ただし、これらは真空乾燥装置を開発するための良い方法ではありません。イノベーションには人材、資材、資金への投資が必要です。
2) 真空乾燥装置開発は省エネが鍵
エネルギー不足は世界的な注目を集めています。従来の考え方では、真空乾燥装置は真空ポンプを必要とするため、多くのエネルギーを消費すると考えられていました。しかし、同じ材料を同じ含水率まで乾燥させる場合の実際のエネルギー消費量の比較は不足しています。実際、真空乾燥は密閉空間での低温乾燥であるため、エネルギーの無駄が比較的少なくなります。-それにもかかわらず、真空乾燥装置の省エネは依然としてその開発にとって重要です。他のタイプの乾燥装置と比較して、真空乾燥装置の省エネの焦点は、真空システムの合理的な設計、選択、および使用にある必要があります。
水蒸気を排気できる真空システムは多くありません。現在、主に 2 つのカテゴリがあります。1 つは水蒸気を直接汲み上げることができるポンプで、主にウォーター ジェット ポンプ、スチーム ジェット ポンプ、ウォーター リング ポンプ、湿式ルーツ ポンプが含まれます。もう 1 つは、結露を利用して水を捕捉する方法です。どちらの方法も比較的エネルギーを大量に消費します。-前者の省エネの方向性はポンプのポンプ効率を向上させることである。後者の省エネルギーの方向性は、気体-固相熱交換器. 3などの装置の構造と熱効率を設計することです。連続真空乾燥装置は、製品の歩留まりを高め、エネルギーを節約するための重要な方法です。
バッチ真空乾燥装置と比較して、連続真空乾燥装置は必要な補助時間が少なくなり、時間が節約され、生産量が増加します。さらに、バッチ真空乾燥装置とは異なり、生産サイクルごとに装置の温度を変動させる必要がないため、装置コンポーネントの繰り返しの加熱によるエネルギーの無駄が回避されます。したがって、エネルギーが節約されます。
4) 真空乾燥装置と他の乾燥方法の組み合わせは奨励すべき生産方法である。
真空乾燥と他の乾燥方法を組み合わせることで、生産効率が向上し、製品コストを削減できます。例えば、野菜、水産物、果物などは真空乾燥することで品質を確保することができます。洗浄・湯通しした後、遠心分離機にかけて表面の水分を除去し、冷風で乾燥させてから真空乾燥装置に送れば、大幅な生産効率の向上と生産コストの削減が実現できます。スプレー乾燥と凍結乾燥を組み合わせるのも、そのような組み合わせの 1 つです。-
実験を通じて多くの同様の組み合わせ方法を見つけることができますが、これにはかなりの時間、労力、および資金が必要になります。
5. 結論
真空乾燥装置は常に革新されています。しかし、まだ多くの問題があります。産学研究機関が緊密に連携できれば、その成果はさらに大きくなるでしょう。