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標題: 真空微波設備烘干玫瑰花技術 [打印本頁]
作者: v0ssChcRX6    時間: 前天 14:39
標題: 真空微波設備烘干玫瑰花技術
       微波低溫真空干燥的特點
　　　　微波低溫真空干燥是近幾年來發(fā)展起來的新技術, 它不需要電熱烘干設備和蒸氣加熱設備, 耗能是普通干燥設備的1/ 3～1/ 4。采用普通的熱循環(huán)設備會對產品產生一定的污染, 并造成過多的能源消耗。微波干燥則是利用磁控管產生的輻射波(波長在電磁頻譜中介于紅外線與電磁波之間) , 既可干燥又可滅菌, 還可殺蟲、滅卵、殺螨, 適于重要原料干滅, 不影響被干燥物料的色、香、味及其成分; 并能改善勞動條件、工作環(huán)境和衛(wèi)生條件, 符合藥品GM P 要求。微波低溫真空干燥與普通的干燥設備相比有其獨特的優(yōu)點: 微波低溫真空干燥是一種節(jié)能降耗型的技術; 它的生產速度快, 效率高, 成本低; 設備占地小, 投資回收期短。此技術除用于干燥滅菌、萃取外還可用于濃縮、膨化及低溫脫水,應用范圍正在不斷拓展。
　　　　2　國內微波低溫真空干燥設備的現(xiàn)狀
　　　　微波干燥滅菌的安全性一直受人關注, 確保微波不外泄, 這是安全的關鍵。在上世紀六、七十年代, 美、
　　　　歐、日已將微波技術應用于工業(yè)生產及日常生活中。我國雖起步較晚, 但已逐漸縮小差距。工業(yè)上, 已有研究成果產業(yè)化的產品在醫(yī)藥生產中推廣應用, 日常生活中的微波爐也已廣泛使用。早在60 年代, 日本JEOLJSA -5 型微波滅菌裝置已與注射劑機組組成連續(xù)化生產線, 產量達12 000 支/ h。微波技術雖然在國內起步較晚, 但發(fā)展比較快。隨著安全措施的到位, 人們克服了對微波的恐懼心理, 現(xiàn)已應用到醫(yī)藥、化工、輕工、食品、化妝品等行業(yè)。
　　　　微波低溫真空干燥設備主要組成見圖1, 主要用于藥材的提取濃縮后的產出物——浸膏的干燥, 如藥品的膠囊劑、片劑、丸劑類等的干燥處理, 目前我國微波技術在食品行業(yè)應用已比較成熟, 但微波低溫真空干燥設備用于制藥行業(yè), 才剛剛走出中試階段進入工業(yè)化生產, 在使用中出現(xiàn)了許多問題。究其原因: (1) 微波低溫真空干燥設備生產廠家對整個低溫干燥工藝掌握不夠確切, 溫度及加熱時間控制不, 藥物在真空沸騰時常溢出箱體, 浸膏造成大量損失或加熱過度使浸膏焦化而產生浪費; (2) 箱體內表面帶水, 水沿箱壁回流到浸膏里。
　　　　3　微波低溫真空干燥、滅菌設備工作機理
　　　　在真空干燥設備中經常用到微波加熱。微波是指頻率在0. 3～ 300 GHz 之間, 或者說波長在1～ 1 000mm 之間的超高頻電磁波, 電磁波波長大于1 000 mm為無線電波, 小于1 mm 為光波。微波在傳輸過程中遇到不同種類的物質, 會產生反射、透射和吸收現(xiàn)象, 產生各種現(xiàn)象的強弱取決于物質本身的性質。
　　　　微波在絕緣體(或稱電介質) 間傳輸時, 能夠產生穿透、反射和吸收。根據(jù)物質穿透常數(shù)的不同, 其穿透深度、反射系數(shù)、吸收系數(shù)不同。玻璃的相對介電常數(shù)為5. 5～ 7, 陶瓷為5. 7～ 6. 3, 這些物質吸收微波的能力較小。而水在3000MHz 時的相對介電常數(shù)為77, 具有較強吸收微波的能力, 在加熱過程中, 能夠把微波能量轉換成熱能。因此, 微波加熱常用于干燥過程。
　　　　水是極性分子, 即水分子的正電荷中心與負電荷中心不重合, 具有一*偶極矩, 在無電場情況下, 總偶極矩等于零, 不對外呈現(xiàn)極性。當處于電磁波的交變電場中時, 每個極性分子都有向電場方向轉向的特性,電場強度越強, 轉向越強烈。由于是交變電場, 極性分子的轉向跟著變換, 在變向過程中會產生摩擦損耗, 把一部分電磁波能量轉化為分子熱動能, 這種摩擦生熱的損耗稱為介質損耗, 這就是微波加熱的原理。
　　　　在干燥方面: 藥物干燥速度快, 干燥的產品也較均勻潔凈。因為微波作用于濕物料, 其中所含水分即被均勻加熱, 它與傳導、對流和輻射三種干燥的傳熱方式相比, 沒有傳熱途徑和傳熱時間, 熱損失少, 在干燥過程中, 濕物料內部水分往往比表面高, 則物料內部吸收的能量多, 溫度比表面高, 這樣濕物料的溫度遞度與水的擴散方向是一致的, 從而提高了水分的擴散速率, 加快了干燥速度。此外, 微波還具有選擇性加熱的特點。由于水的介電常數(shù)比固體物料大得多, 故濕物料中的水分就會迅速汽化, 而固體物料因吸收微波的能力小, 不會升溫過高, 有效成分不受破壞, 有利于保證產品的質量。
　　　　在滅菌方面: 首先, 藥物中的極性介質也隨電場磁性變化而復更, 相互摩擦產生高熱(當微波通過某種介質時, 藥物介質能吸收波能, 那此微波能量就能在介質中轉換為熱能) , 使藥物中的蛋白質、核糖核酸和酶失活而達到滅菌效果。其次, 水是微波的強吸收介質, 微波可讓微生物中的水分子形成電偶極性并隨電場改變而高速轉動, 導致細胞膜結構破裂, 細胞分子間氫鍵松弛破壞。溫度的升高, 使細胞中的蛋白質凝固而造成微生物的死亡, 從而達到滅菌的目的。微波加熱器是由微波加熱管產生微波后, 通過波導輸送到微波加熱器中,微波能轉變?yōu)闊崮鼙划a品中的水分吸收, 使水分汽化蒸發(fā), 它常用于片劑, 膠囊劑、顆粒劑等濕顆粒的干燥,藥材粉末、中藥飲片、丸劑(蜜丸、水丸) 的干燥滅菌。同樣的道理, 還具有殺滅蟲、螨、卵等作用。
　　　　4　微波低溫真空干燥設備核心技術的研究探討
　　　　當箱體內真空度達到0. 09M Pa 時, 物料置于高頻電場內, 由于受到2 450MHz 微波磁控管的作用, 使物料在低溫下沸騰, 并通過真空泵抽取分布在箱內的二次蒸氣來達到干燥、殺菌的目的。
　　　　根據(jù)微波的反射、穿透、吸收特性, 箱體必須經受住負壓并能防止微波泄漏, 采用不銹鋼材料制作, 箱內的料架需采用絕緣材料(如陶瓷器、玻璃、耐熱塑料) 制作, 以達到微波穿透性目的, 否則不僅會影響加熱時間, 而且會引起短路, 腔內放電打火。
　　　　目前國產設備特點:
　　　　(1) 核心部件均為國外公司生產, 如PLC 編程控制器、磁控管、微波變壓器、變頻器。
　　　　(2) 微波發(fā)生器由多個獨立供電控制電路組成, 每個磁控管均由一臺電流過載保護裝置獨立控制。并對各獨立電器發(fā)熱部件進行冷卻有油浸式冷卻和水管式循環(huán)冷卻2 種方式, 以保證長時間高壓大電流工作。設備的出口、進口裝有微波抑制器以符合微波泄漏量
　　　　(3) 回轉系統(tǒng): 輸送采用聚四氟乙烯板框結構, 安全無毒, 調速器為變頻無級調速, 性能穩(wěn)定。但目前采用錐齒輪傳動, 在單邊受力的情況下, 出現(xiàn)料框下沉。在浸膏大量沸騰時, 會溢出料框, 而使料框傾斜, 造成浸膏直接翻出, 并卡死。使浸膏造成極大浪費。
　　　　(4) 排風系統(tǒng): 單元加熱箱頂部有排風罩, 可與車間的排風系統(tǒng)連接。
　　　　( 5) 測溫控制系統(tǒng): 加熱箱有紅外輻射測溫儀測溫, 實現(xiàn)溫度自動控制, 但誤差可能比較大。
　　　　(6) 采用PLC 編程控制系統(tǒng), 使調整微波功率、溫度、操作比較方便。
　　　　(7) 箱體采用不銹鋼材料制作, 但沒有保溫裝置。使浸膏蒸發(fā)出來的水汽, 冷凝附著在箱體內壁。這樣會使水滴回落到料盤里, 造成局部干浸膏的水分增加。
　　　　目前國內市場上有些設備制造廠家生產的微波低溫真空干燥設備, 其干燥時的主要缺陷是: 由于物料含水量不一樣, 會產生物料干燥后水分過多或物料水分過少而出現(xiàn)碳化, 使物料的顏色發(fā)黑。箱體內壁有水滴出現(xiàn), 如掉入到物料中可產生部分產品水分過高, 而影響質量。產生這些缺陷的主要原因是由于干燥溫度控制不當及測溫精度較低造成的。為克服上述缺陷, 對微波低溫真空干燥的溫度控制工藝、測溫器選擇及安裝工藝及結構設計進行了探討。
　　　　4. 1　干燥程度的控制方法
　　　　對于浸膏的含水量一般要求控制在5% 以下。干燥前物料因其特性、批次、種類的不同而造成干燥程度不一致。低溫干燥時要根據(jù)不同的物料特性、批次及種類對磁控管開啟數(shù)量、頻次進行調整, 對溫度、加熱周期、負壓大小, 都要進行多次正交試驗, 以確定浸膏產品的干燥工藝。由于物料的溫度測定是靠轉動料架通過紅外測溫方法來達到的, 測量精度很難得到保證。為此干燥程度主要是以加熱開始到中后期保證浸膏在沸騰時不滿到料框高度的75%～ 85% 為準, 在后期由于接近干燥值, 可放慢加熱速率以保證浸膏既能干透又不至于變焦。因此PLC 編程時要考慮磁控管部件在各個不同時期的開啟時間, 釋放功率量的大小等相互關系。
　　　　4. 2　真空箱體內監(jiān)視技術
　　　　采用可轉動式攝像技術, 對浸膏進行在線監(jiān)視沸騰狀態(tài)。
　　　　4. 3　回轉系統(tǒng)——料框結構的設計技術
　　　　目前采用錐齒輪傳動在單邊受力的情況下, 出現(xiàn)料框下沉, 若改為蝸輪減速機進行自鎖即可解決。回轉系統(tǒng)料框設計一般采用重力下垂方式, 當浸膏沸騰過量時, 就會溢出料框, 這里可設計一種同步偏心機構, 使料框意外情況下在回轉時始終保證浸膏不流出,
　　　　5　總　結
　　　　由于微波低溫真空干燥設備是一種機電一體化產品, 其干燥質量還跟自控有著密切的。只要生產廠家對整個微波低溫真空干燥設備的工藝能準確掌握,能控制微波低溫真空干燥設備關鍵部件的精度和選擇合理的安裝方式, 制造出符合生產實際的微波低溫真空干燥設備是可行的。
　　　　參考文獻:
　　　　[ 1 ]　郭維圖. 中藥提取新老工藝技術淺談[J ]. 醫(yī)藥工程設計, 2005(1) : 41- 43.
　　　　[ 2 ]　徐成海, 張世偉, 關奎之. 真空干燥[M ]. 化學工業(yè)出版社, 2004.
　　　　[ 3 ]　文懷谷, 梁熠葆, 許牡丹, 等. 高V c 紅棗真空干燥技術設備的研究[J ]. 輕工機械, 2000 (4) : 31- 34.



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