洗浄・濾過一体型メーカーの開発展望

真空乾燥装置は多種多様で、その応用範囲は広く、発展も急速です。本稿では、国内外における真空乾燥装置の開発事例を数例紹介し、情報交換を図り、真空乾燥装置開発における課題の解決を図り、真空乾燥機のレベル向上を目指します。

キーワード: 真空乾燥、乾燥装置、凍結乾燥

真空乾燥には多くの利点があります。乾燥電圧が低い場合、酸素含有量を減らして酸化や劣化を防ぐことができます。材料は可燃性や爆発性があります。材料は低温で蒸発するため、熱に敏感な材料を簡単に乾燥させることができます。乾燥した材料の貴重で有用な成分を回収することができます。乾燥した材料から有毒で有​​害な物質が排出されるのを防ぐ、環境に優しい「グリーン」乾燥を行うことができます。

そのため、真空乾燥装置の応用が増加しています。真空乾燥の主な欠点は、水蒸気を排出するための真空システムが必要となるため、設備投資コストが高く、運転コストも高くなることです。また、生産性が低く、出力も小さいという欠点もあります。これらの欠点を克服するために、熟練した作業員が多くの努力を重ねてきました。

同時に、真空乾燥には多くの利点があり、一部の製品には真空乾燥装置も存在するため、真空乾燥装置の開発は有望であると考えられます。

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国内外の真空乾燥機の不均衡な発展

生産設備の改善と製品品質の確保のため、10年以上前に様々な海外製連続真空乾燥装置が開発されました。しかし、中国の技術レベルと人々の概念的制約に対する理解の不足により、開発は比較的遅れています。

1) 連続真空乾燥機

日本製の日坂ウエハレベルVAQベルト式連続真空乾燥装置は、液体材料、泥状、クリーム状ペースト粘度、高濃度スードドライボーリングに適しています。

大河源日式生産ライン会社、100.5mm真空ベルト乾燥装置。蒸気と伝導加熱を利用し、温度調整機能とベルトコンベア速度の張力調整機能を備えています。スイスのBuch-Gade社は、自動洗浄装置を備えたベルト連続真空乾燥装置シリーズを開発しました。

1995年より真空ベルト乾燥装置の設計、製造、設置、サービスに従事し、技術がより成熟しています。

連続真空乾燥装置は非常に珍しく、2004年に広東省農業科学研究所が乾燥バナナ粉末の小規模試験装置の開発に成功しました。これは非常に優れた装置です。

2) 穀物連続真空乾燥装置

大量の穀物を乾燥させるには、連続乾燥設備が必要です。世界各国で多数の穀物乾燥設備が開発されていますが、真空乾燥はコストが高いため、穀物種子の乾燥には真空乾燥が用いられています。

実は、これは誤解です。鄭州穀物科学研究設計研究所の何翔上級エンジニアによると、トウモロコシ真空乾燥設備の継続的な開発により、生産能力は60トン/日となり、固定資産投資額は熱風乾燥よりわずかに高く、運用コストは熱風乾燥と同程度です。乾燥製品の品質、乾燥工程中の破損率、腰折れなどの発生率を考慮すると、低温真空乾燥状態の総コストは高温空気乾燥状態を下回ってはいけません。

3) 連続真空凍結乾燥装置

食品には原材料が豊富に含まれており、大量のフリーズドライ製品が必要になります。

そのため、凍結乾燥装置は以前から食品に使用されていました。1985年、アトラス社はデンマークでJu-800連続凍結乾燥装置を製造し、フリーズドライコーヒーを製造しました。この装置は日産13トンの生産能力を有していました。図2は装置の概略図、図3はドイツで製造された連続凍結乾燥機です。

最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されました。長方形構造の真空チャンバー、搬入庫と乾燥ホッパー間の隔離フィルム、そして発射サイロには、自動計量システムが搭載されており、凍結乾燥食品の乾燥速度、水分、最終乾燥度を測定できます。2つの外部装置が作動し、水分を捕捉することで、連続的な融氷と漁獲を実現します。

連続凍結乾燥装置の国内外販売数の格差。1985年から1990年にかけて、アトラス・デンマークは5年間で連続凍結乾燥装置を18台販売し、そのうち1台を購入した。内陸部の省市ではこの装置が導入されておらず、国内で未販売の装置は1台のみであった。

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国内外で真空乾燥機の種類はますます増えています

さまざまな目的に応じて、さまざまなタイプの新しい真空乾燥装置を開発します。

1)乾燥速度を向上させる省エネマイクロ波真空乾燥装置。

2）噴霧装置、噴霧凍結乾燥および凍結乾燥は、特性、材料と製品の、生産決定、および必要な材料の液体スラリーを組み合わせ、噴霧マイクロナノサイズの粒子を凍結して形成し、乾燥速度を高め、製品の収率を向上させます。

3）蒸気真空乾燥装置は、大型の油入変圧器などの電気機器の同様の乾燥を目的として設計されています。スイスは20世紀の1970年代にこの製品を開発しました。中国は1980年代にこの種の装置を導入し、1990年代には導入と普及がほぼ完了し、現在では生産が完了する見込みです。

4）小規模実験には凍結乾燥装置が利用されており、学校や研究機関のニーズに応えるため、国内外で様々な特性を持つ凍結乾燥用の小規模実験装置がいくつか設置されています。図4～7は、ドイツのMartinchrist社製の凍結乾燥装置を用いた小規模実験の例です。この装置は小型、軽量、多機能で、様々な実験材料の凍結乾燥に対応しています。

国内には4つの海門軽工業機械工場があり、他のメーカーも性能と安定性だけでなく、新製品を吸収、導入、設計、開発し始めています。

単室システム

凝固室では滅菌状態で凍結と乾燥が行われます。

デュアルチャンバーシステム

冷凍庫またはブラウザで極低温スピン冷凍し、上部の結露乾燥室で屋内で乾燥させます。

5) 凍結乾燥機による凍結乾燥用漢方薬の分離

食品の冷凍とフリーズドライは、エネルギー節約、時間節約、生産性向上を目的として別々に行われています。伝統的な医薬品への応用も冷凍とフリーズドライによって行われています。西欧やアメリカの一部の企業は、同様の目的を達成するために、食品をフリーズドライし、凍結前に薬剤を塗布してから乾燥機で乾燥させています。

図８は薬剤連続凍結装置の写真です。

3. 真空乾燥装置の機能を高める

電子技術とコンピュータ技術の進歩により、真空乾燥装置の制御システムとディスプレイは全体的に向上しました。

鄭州食品科学研究所トウモロコシ真空乾燥設備は、シミュレーション自動画面表示機能を備えています。上海トフロン、北京などのメーカーが製造したオリジナルの速度、真空凍結乾燥機は、最終的な凍結乾燥を決定し、凍結乾燥曲線を設計し、操作を参照し、いくつかの凍結乾燥曲線を保存し、生産情報の印刷などのさまざまな機能を備えています。

海外の真空乾燥装置は、より多くの機能を備えています。ほとんどの装置には、乾燥工程中に検査用のサンプルを採取できるマニピュレーターが装備されています。一部の回転式真空乾燥装置は、粉砕や造粒の機能を備えています。医薬品の場合は、凍結乾燥や造粒装置も使用できます。

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真空乾燥装置の開発のいくつかのポイント

1) 真空乾燥装置の開発にはイノベーションが根本である

現在、真空乾燥装置の発展が遅れている重要な理由の一つは、各社が互いに模倣し合い、同じ技術レベルにおけるイノベーションが欠如していることです。模倣能力、スピード、革新的なコンセプト、貧弱、投入不足。市場における競争は、強奪、中南米関係、そして価格競争に集中しています。

より良い方法は、品質とアフターサービスに力を入れることです。しかし、これらの真空乾燥装置の開発には、人的資源、物的資源、そして資金をイノベーションに投入する必要があります。

2) 省エネ真空乾燥装置の開発が鍵

エネルギー不足は世界中で常に懸念されており、真空乾燥装置は真空ポンプの必要性が増すため多くのエネルギーを消費するというのが従来の認識でした。

しかし、同じ材料、同じ水分含有量で乾燥させた場合の実際のエネルギー消費量を比較することはできません。実際、密閉空間での真空乾燥は低温乾燥であり、エネルギーの無駄が比較的少ないです。しかしながら、省エネ型の真空乾燥装置は依然として開発の鍵となっています。

他のタイプの乾燥装置と比較して、真空乾燥装置は省エネに重点を置くべきである。

真空システムの合理的な設計、選択および使用。

蒸気真空ポンプシステムはそれほど多くなく、現在は直噴式蒸気ポンプ、主に水ジェットポンプ、蒸気ジェットポンプ、水封式ポンプ、ルーツ式湿式ポンプの2種類に分類されます。もう一つは、凝縮水を回収する方法です。この比較的高いエネルギー消費量に対処するには2つの方法があります。前者の省エネポンプの方向性は排気効率の向上であり、後者の設計方向性は熱構造や熱効率などの気固相転移の省エネです。

3) 連続真空乾燥装置は、製品の収率を向上させ、エネルギーを節約するための重要な手段です。

連続真空乾燥装置や真空乾燥装置のサイクル運転と比較して、補助設備の削減、時間の節約、生産性の向上を実現します。同時に、真空乾燥装置のサイクル運転（高温と低温のサイクル変化）が不要となり、加熱装置の運転内容の重複に伴うエネルギーの無駄がなくなります。したがって、エネルギーを節約できます。

4) 真空乾燥装置と他の乾燥方法を組み合わせた生産モードを推進すべきである。

真空乾燥を他の乾燥方法と組み合わせることで、生産性を向上させ、製品コストを削減できます。例えば、野菜、水産物、果物などの製品では、真空乾燥を用いることで製品の品質を確保できます。真空乾燥後、洗浄、ブランチング、遠心脱水、そして乾燥工程を経て表面水の冷気を除去し、真空乾燥機に投入することで、生産効率を大幅に向上させ、生産コストを削減できます。凍結乾燥とスプレー乾燥を組み合わせるのも、その一つです。

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見つけるためには多くの組み合わせを試す必要があり、もちろん、時間、労力、お金を費やす必要があります。

5. 結論

真空乾燥装置の革新。

より意義ある成果を上げるためには、生産、学習、研究の緊密な連携など、課題も数多くあります。