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真空干燥機(jī)屬于傳導(dǎo)式干燥,即將冷凝器、真空泵與傳導(dǎo)式干燥機(jī)配套,形成真空干燥裝置。由于真空干燥具有干燥溫度低、干燥速率大、節(jié)能、設(shè)備密閉防污染等特點(diǎn),因而傳導(dǎo)式干燥機(jī)大部分可設(shè)計(jì)成真空干燥裝置。②真空度越高,越利于水分在較低溫度下汽化,但真空度過高則不利于熱傳導(dǎo),影響對(duì)物料的加熱效果。真空干燥在生物制品、藥品、飲品以及熱敏性物料、癢敏性物料、溶劑回收等干燥中起到獨(dú)特作用。
盡管真空干燥設(shè)備有多種形式,但有兩點(diǎn)是共同規(guī)律,一是真空干燥機(jī)多是以傳導(dǎo)傳熱為主,多數(shù)干燥均無氣固分離系統(tǒng)。二是多數(shù)干燥機(jī)都設(shè)有加熱夾套,對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工質(zhì)量要求都很高。另外,真空干燥處理的多為附加值高的物料。
真空干燥應(yīng)力
真空干燥與常壓干燥不同,在真空干燥中物料不會(huì)產(chǎn)生干燥收縮。相反,很多物料干燥后會(huì)產(chǎn)生體積膨脹,膨脹的大小往往與物料種類、濕含量、干燥速度、干燥溫度及真空度有關(guān)。膨脹是各向異性的,常呈現(xiàn)不同規(guī)律,目前還沒有統(tǒng)一的描述膨脹系數(shù)的方法和公式。近期國(guó)內(nèi)有制造商對(duì)此作了一定的改進(jìn),有的采用特殊密封(如特殊的機(jī)械密封、磁流體密封等)。既然有干燥變形,就會(huì)產(chǎn)生干燥應(yīng)力,干燥應(yīng)力的計(jì)算方法也不成熟,這里借用材料力學(xué)中的方法簡(jiǎn)單說明。
物料的干燥過程,首先是物料表面的水分受熱汽化并被真空設(shè)備排除,物料表面的水分因汽化而逐漸減少,并在物料內(nèi)部與表面之間形成溫度差。內(nèi)部的水分在溫度差的作用下,不斷向表面擴(kuò)散,并在到達(dá)表面后汽化。一直以來,熱敏性物料的快速干燥問題困擾著很多科研人員,普通的真空干燥和噴霧干燥,對(duì)物料的生物活性或物料結(jié)構(gòu)都有較大的破壞,冷凍干燥干燥時(shí)間長(zhǎng),能效低,且干燥后的物料成塊狀,需要第二次粉碎。另外,在真空干燥過程中,同時(shí)存在著壓力差,使得被汽化的水分子加速向真空空間移動(dòng)。在真空干燥過程中,人們總是希望加快干燥速度,縮短干燥時(shí)間,但是影響干燥速度因素1有以下幾點(diǎn):
(1)被干燥物料的狀況(如物料形狀、大小尺寸、堆置方法),物料本身的含濕量、密度、粘度等性能。一般,物料顆粒細(xì)而均勻、堆放松散、厚度薄,則內(nèi)部水分容易擴(kuò)散。若提高物料的初溫、經(jīng)真空過濾前處理、降低物料含濕量等,均能提高真空干燥速度。
(2)真空度越高,越利于水分在較低溫度下汽化,但真空度過高不利熱傳導(dǎo),會(huì)影響對(duì)物料的加熱效果。為提高物料干燥速度,應(yīng)根據(jù)物料的特性綜合考慮真空度。通常,真空度應(yīng)不低于1×104Pa。