一、真空干燥的原理及特點
食品物料的真空干燥和常壓下的干燥原理相同，只是由于在真空狀態(tài)下，水分的蒸發(fā)溫度較常壓下的蒸發(fā)溫度低。真空度越高，蒸發(fā)溫度越低，因此整個干燥過程可以在較低的溫度下進行。
真空干燥的特點是：
①干燥過程中物料的溫度低，無過熱現(xiàn)象，水分易于蒸發(fā)，干燥產(chǎn)品可形成多孔結構，有較好的溶解性、復水性，有較好的色澤和口感。
②干燥產(chǎn)品的最終含水量低。
③干燥時間短，速度快。
④干燥時所采用的真空度和加熱溫度范圍較大，通用性好。
⑤設備投資和動力消耗高于常壓熱風干燥。
二、真空干燥設備
真空干燥需要在密封的環(huán)境內進行，真空干燥的設備一般是在常壓干燥的設備外，加上密封和真空設備即可。較多使用的是箱式真空干燥機，也有帶式和攪拌式真空干燥機，用蒸汽或熱水提供蒸發(fā)熱量。用真空泵或水力噴射器產(chǎn)生真空度。常用的真空泵有水環(huán)式真空泵(圖2—26)和往復式真空泵。
(一)箱式真空干燥機
箱式真空干燥機是在常壓箱式干燥機基礎上加裝密封和增加真空泵，使物料在干燥箱內在一定的真空度下進行干燥
(二)帶式真空干燥機
帶式真空干燥機是連續(xù)式真空干燥機(圖10—13)。由干燥室、加熱和制冷系統(tǒng)、原料供給系統(tǒng)和真空系統(tǒng)等部分組成，用于液料或漿料的干燥。干燥室內設置有傳送帶，帶下設加熱和冷卻裝置，順序地形成加熱區(qū)和冷卻區(qū)，其中加熱區(qū)又分為4段或5段，第一、二段采用蒸氣加熱，進行恒速干燥，第三、四段進行減速干燥，第五段進行均質，后三段采用熱水加熱。根據(jù)產(chǎn)品干燥工藝要求，各段的操作溫度可以調節(jié)。
連花清瘟膠囊醇提部分浸膏的帶式真空干燥工藝優(yōu)選。 處方中連翹、炙麻黃、大黃等4味藥為醇提工藝,該提取液黏度大不能用噴霧干燥設備干燥,用恒溫干燥箱干燥對麻黃堿鑒別和連翹苷含量有影響,而且干燥時間長(約7),不適合連續(xù)大生產(chǎn)。為了保證藥物的最佳療效并提高生產(chǎn)效率,作者通過連續(xù)真空干燥設備對醇提浸膏干燥工藝進行優(yōu)選。
根據(jù)影響真空干燥的3個主要因素:干燥溫度(A)、加料速度(B)、履帶速度(C),在固定浸膏比重(1：20)和真空干燥真空度(0.1MPa)的基礎上,分別選取以上3個水平進行考察,以干燥后樣品的水分、金銀花對照藥材鑒別、大黃酸鑒別、鹽酸麻黃堿鑒別、連翹苷含量為綜合指標,采用正交試驗表進行正交試通過正交實驗得到干燥溫度90℃,加料速度8L.h-1,履帶速度15cm.min-1。
帶式真空干燥技術在穿心蓮浸膏干燥中的應用。由于穿心蓮是清熱解毒的傳統(tǒng)中藥之一,在臨床上應用廣泛。在生產(chǎn)穿心蓮干浸膏過程中,傳統(tǒng)的干燥方法是用噴霧干燥和箱式真空干燥兩種方法,這兩種方法干燥的干浸膏在貯存或制劑過程中極易吸收水份,并結堅硬團塊而不易打碎本研究采用BVD系列數(shù)字化帶式真空干燥機對穿心蓮浸膏進行低溫干燥,同時與傳統(tǒng)的干燥設備進行測試對比,取得了較好的效果。
1 數(shù)字化帶式真空干燥機組的工作原理
數(shù)字化帶式真空干燥機組是一種連續(xù)進料、連續(xù)出料形式的高真空度干燥設備,它是將待干燥的中藥料液通過變頻螺桿泵送入高度真空的干燥機內部,物料被連續(xù)地被涂布在緩緩移動的干燥機內的多條干燥帶上,干燥帶在調速電機驅動下以設定的速度向前運動,每條干燥帶的下面都有三段獨立的加熱板和一段冷卻板,干燥帶與加熱板、冷卻板緊密接觸,以接觸傳熱的方式將干燥所需要的能量傳遞給帶上物料。當干燥物料從機組筒體的一端運動到另一端時,物料已經(jīng)干燥并經(jīng)過冷卻,干燥后的物料從干燥帶上剝離,然后通過一個粉碎裝置粉碎后,再通過真空蝶閥出料到料桶中。
2.帶式真空干燥機的特點
1.1 中藥提取產(chǎn)品多為天然藥物經(jīng)過水提、醇提或其它有機溶劑提取、濃縮的產(chǎn)物,由于物料直接進入高真空度容器內,經(jīng)過一段時間緩慢干燥(干燥時間:30~60min),干燥后所得的顆粒有一定程度的結晶效應,從微觀結構上看內部有微孔。直接粉碎到所需要的粒徑后,顆粒的流動性很好,可以直接壓片或者填充膠囊,同時顆粒具有微觀的疏松結構,速溶性極好;而且顆粒的外觀好,對于速溶(顆粒劑)產(chǎn)品,可以提升產(chǎn)品的檔次。
1.2 帶式真空干燥機的適應范圍廣,對于絕大多數(shù)的天然植物的提取物,都可以適用。尤其是對于粘性高、易結團、熱塑性、熱敏性的物料,不適宜或者無法采用噴霧干燥的物料,用帶式真空干燥機干燥是最佳選擇。而且,可以直接將濃縮浸膏送入帶式真空干燥機進行干燥,無需添加任何輔料,這樣可以減少最終產(chǎn)品的用量,提高產(chǎn)品檔次。同時,在高真空度狀況下干燥,干燥溫度較低,有利于保持浸膏的原色原味。
1.3 帶式真空干燥機分別在機身的一端連續(xù)進料、另一端連續(xù)出料,配料和出料部分都可以設置在潔凈間中,整個干燥過程完全封閉,不與外界環(huán)境接觸,符合GMP的要求。
1.4 與箱式干燥相比,帶式真空干燥的優(yōu)點是:料層薄、干燥快、物料受熱時間短;物料松脆,容易粉碎;隔離操作,避免污染;動態(tài)操作,不易結垢;流水作業(yè),自動控制。
1.5 噴霧干燥是直接把提取液變成干粉,干燥快,連續(xù)作業(yè)，但其缺點則是粉過細而非顆粒狀,粉劑致密而水溶性差,易使浸膏吸收水分,使產(chǎn)品不穩(wěn)定。更為嚴重的是,噴霧干燥時瞬間熱氣流的溫度可高達200℃,影響藥品的色澤,同時破壞一些熱敏感性的活性物質。此外,中藥多糖含量高的物料會粘在噴霧干燥收集器的壁上,造成收粉困難而干燥失敗。噴霧干燥的損耗大則是其另一大不足,藥粉易隨熱風吹出,造成收率下降。帶式真空干燥則能克服噴霧干燥粉太細太密和溫度過高的缺點,且損耗率基本為零。
3 .帶式真空干燥機的應用
①食品行業(yè)(純果汁粉、速溶咖啡、甜料、調味料等);
②醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)(蛋白質、酶等生物活性物質以及中草藥提取物);
③化工行業(yè)(染料、金屬氧化物及易爆品)。
4 真空帶式干燥與其他干燥方式的比較
以香蕉為原料加工香蕉粉為例
所研制開發(fā)的GZD-S型真空帶式干燥實驗設備為平臺,比較真
空帶式與真空冷凍、熱風干燥的操作條件。
工藝流程:香蕉(3.3kg)→去皮(1.3kg)→打漿→香蕉漿
g)→干燥→香蕉粉(約0.5kg)
根據(jù)的資料顯示,以柜式真空干燥
、噴霧干燥和真空低溫連續(xù)干燥3種方式加工芪鹿益腎浸膏,其
工成本如表2所示。
(三)攪拌型圓筒真空干燥機
攪拌型圓筒真空干燥機又稱為耙式真空干燥器，是間歇式干燥機。如圖10—14所示，它主要由臥式筒體、帶耙齒攪拌軸等構成。筒體為夾套結構，夾套內通入加熱用蒸汽、熱水或熱油。攪拌軸上安裝有兩組耙齒(槳葉)，其中一組為左旋，另一組為右旋。攪拌軸頸與筒體封頭間采用填料密封。
1. 攪拌型圓筒真空干燥機的工作原理
干燥時，原料從筒體上部的加料口送入，攪拌軸間歇進行正向和反向旋轉，物料由帶有左、右旋耙齒的攪動除沿圓周方向運動外還沿軸線雙向往復移動，從而在受到均勻攪拌的狀態(tài)下，物料在筒壁處進行熱交換，使物料水分蒸發(fā)而干燥。
2.攪拌型圓筒真空干燥機的應用
對于淤漿狀、糊狀和粉狀物料均能使用，也能用含水率低的物料的進一步干燥。尤其適用于維生素或者、抗隆素等熱敏性物料的低溫干燥。對必須完全干燥的成型合成樹脂以及微粉碳和在空氣中易于燃燒乃至爆炸的含有有機溶劑的物料也均適用。間歇操作時，處理量約為100kg乃至幾噸。當干燥粘附性物料或含水率高的物料以及處理量大時，采用圓筒攪拌型較為適宜。
圓筒攪拌真空干燥機
內熱式圓筒攪拌真空干燥機在化學工業(yè)，特別是在有機半成品和染料制造工業(yè)中得到廣泛應用，采用蒸汽或導熱油或熱水進入夾套間接加熱物料，在真空狀態(tài)下抽濕，因此特別適用于耐高溫和在高溫下容易氧化的物料干燥，以及在干燥過程中容易產(chǎn)生粉塵及溶劑需要回收的物料干燥。本機結構緊湊、操作簡單、性能穩(wěn)定可靠、維修周期長。 經(jīng)長期生產(chǎn)實踐證明，對粉狀，粉粒狀，膏糊狀、粘膠狀、乃至溶液等，都可在適當條件下進行高溫或低溫的干燥。
特點：本機采用夾層與內攪拌同時加熱方式，傳熱面大，熱效率高。 本機設置攪拌，使物料在筒內形成連續(xù)循環(huán)狀態(tài)，進一步提高了物料受熱的均勻度。
應用：本機設置攪拌，從而可順利進行漿狀，膏狀，糊狀物料干燥。 應用范圍：適用于醫(yī)藥、食品、化工等行業(yè)物料干燥。適用于漿狀、膏糊狀、粉粒狀物料。要求低溫干燥的熱敏性物樹。易氧化、易爆、強制激劇毒物料。 要求回收有機溶劑的物料。
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