一、真空干燥的原理及特點(diǎn)
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(gè)干燥過程可以在較低的溫度下進(jìn)行。
真空干燥的特點(diǎn)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(jié)構(gòu)，有較好的溶解性、復(fù)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(shí)間短，速度快。
④干燥時(shí)所采用的真空度和加熱溫度范圍較大，通用性好。
⑤設(shè)備投資和動力消耗高于常壓熱風(fēng)干燥。
二、真空干燥設(shè)備
真空干燥需要在密封的環(huán)境內(nèi)進(jìn)行，真空干燥的設(shè)備一般是在常壓干燥的設(shè)備外，加上密封和真空設(shè)備即可。較多使用的是箱式真空干燥機(jī)，也有帶式和攪拌式真空干燥機(jī)，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(fù)式真空泵。
(一)箱式真空干燥機(jī)
箱式真空干燥機(jī)是在常壓箱式干燥機(jī)基礎(chǔ)上加裝密封和增加真空泵，使物料在干燥箱內(nèi)在一定的真空度下進(jìn)行干燥
(二)帶式真空干燥機(jī)
帶式真空干燥機(jī)是連續(xù)式真空干燥機(jī)(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(nèi)設(shè)置有傳送帶，帶下設(shè)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(jìn)行恒速干燥，第三、四段進(jìn)行減速干燥，第五段進(jìn)行均質(zhì)，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(diào)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(shè)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(shí)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(shè)備對醇提浸膏干燥工藝進(jìn)行優(yōu)選。
根據(jù)影響真空干燥的3個(gè)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(chǔ)上,分別選取以上3個(gè)水平進(jìn)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(biāo),采用正交試驗(yàn)表進(jìn)行正交試通過正交實(shí)驗(yàn)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(shù)在穿心蓮浸膏干燥中的應(yīng)用。由于穿心蓮是清熱解毒的傳統(tǒng)中藥之一,在臨床上應(yīng)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(jié)堅(jiān)硬團(tuán)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(jī)對穿心蓮浸膏進(jìn)行低溫干燥,同時(shí)與傳統(tǒng)的干燥設(shè)備進(jìn)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(jī)組的工作原理
數(shù)字化帶式真空干燥機(jī)組是一種連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)出料形式的高真空度干燥設(shè)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(jī)內(nèi)部,物料被連續(xù)地被涂布在緩緩移動的干燥機(jī)內(nèi)的多條干燥帶上,干燥帶在調(diào)速電機(jī)驅(qū)動下以設(shè)定的速度向前運(yùn)動,每條干燥帶的下面都有三段獨(dú)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(dāng)干燥物料從機(jī)組筒體的一端運(yùn)動到另一端時(shí),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(gè)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(jī)的特點(diǎn)
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(jī)溶劑提取、濃縮的產(chǎn)物,由于物料直接進(jìn)入高真空度容器內(nèi),經(jīng)過一段時(shí)間緩慢干燥(干燥時(shí)間:30~60min),干燥后所得的顆粒有一定程度的結(jié)晶效應(yīng),從微觀結(jié)構(gòu)上看內(nèi)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(shí)顆粒具有微觀的疏松結(jié)構(gòu),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(jī)的適應(yīng)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(jié)團(tuán)、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(jī)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(jī)進(jìn)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(shí),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(jī)分別在機(jī)身的一端連續(xù)進(jìn)料、另一端連續(xù)出料,配料和出料部分都可以設(shè)置在潔凈間中,整個(gè)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(diǎn)是:料層薄、干燥快、物料受熱時(shí)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(jié)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(diǎn)則是粉過細(xì)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(yán)重的是,噴霧干燥時(shí)瞬間熱氣流的溫度可高達(dá)200℃,影響藥品的色澤,同時(shí)破壞一些熱敏感性的活性物質(zhì)。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(fēng)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(xì)太密和溫度過高的缺點(diǎn),且損耗率基本為零。
3 .帶式真空干燥機(jī)的應(yīng)用
①食品行業(yè)(純果汁粉、速溶咖啡、甜料、調(diào)味料等);
②醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)(蛋白質(zhì)、酶等生物活性物質(zhì)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(shí)驗(yàn)設(shè)備為平臺,比較真
空帶式與真空冷凍、熱風(fēng)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(jī)
攪拌型圓筒真空干燥機(jī)又稱為耙式真空干燥器，是間歇式干燥機(jī)。如圖10—14所示，它主要由臥式筒體、帶耙齒攪拌軸等構(gòu)成。筒體為夾套結(jié)構(gòu)，夾套內(nèi)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(jī)的工作原理
干燥時(shí)，原料從筒體上部的加料口送入，攪拌軸間歇進(jìn)行正向和反向旋轉(zhuǎn)，物料由帶有左、右旋耙齒的攪動除沿圓周方向運(yùn)動外還沿軸線雙向往復(fù)移動，從而在受到均勻攪拌的狀態(tài)下，物料在筒壁處進(jìn)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(jī)的應(yīng)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(jìn)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(jī)溶劑的物料也均適用。間歇操作時(shí)，處理量約為100kg乃至幾噸。當(dāng)干燥粘附性物料或含水率高的物料以及處理量大時(shí)，采用圓筒攪拌型較為適宜。
圓筒攪拌真空干燥機(jī)
內(nèi)熱式圓筒攪拌真空干燥機(jī)在化學(xué)工業(yè)，特別是在有機(jī)半成品和染料制造工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，采用蒸汽或?qū)嵊突驘崴M(jìn)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(jī)結(jié)構(gòu)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(shí)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(dāng)條件下進(jìn)行高溫或低溫的干燥。
特點(diǎn)：本機(jī)采用夾層與內(nèi)攪拌同時(shí)加熱方式，傳熱面大，熱效率高。 本機(jī)設(shè)置攪拌，使物料在筒內(nèi)形成連續(xù)循環(huán)狀態(tài)，進(jìn)一步提高了物料受熱的均勻度。
應(yīng)用：本機(jī)設(shè)置攪拌，從而可順利進(jìn)行漿狀，膏狀，糊狀物料干燥。 應(yīng)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(qiáng)制激劇毒物料。 要求回收有機(jī)溶劑的物料。
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