冻干机的干燥效率与运行成本
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。