微波低溫真空干燥設(shè)備在制藥行業(yè)的應(yīng)用

一、 概 述

微波真空干燥設(shè)備是微波能技術(shù)與真空技術(shù)相結(jié)合的一種新型微波能應(yīng)用設(shè)備，它兼?zhèn)淞宋⒉罢婵崭稍锏囊幌盗袃?yōu)點(diǎn)，克服了常規(guī)真空干燥周期長、效率低的缺點(diǎn)，在一般物料干燥過程中，可比常規(guī)方法提高工效4～10倍。具有干燥產(chǎn)量高、質(zhì)量好，加工成本低等優(yōu)點(diǎn)，微波真空干燥設(shè)備是一項(xiàng)集電子學(xué)、真空學(xué)、機(jī)械學(xué)、熱力學(xué)、程控學(xué)等多種學(xué)科為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，是在干燥過程中對(duì)物質(zhì)的物理變化、內(nèi)外熱質(zhì)交換以及真空條件下水分遷移過程的深入研究的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)、新工藝。工業(yè)化大生產(chǎn)中，有許多物品是不能在高溫條件下進(jìn)行干燥處理的，例如一些藥品、化學(xué)制品、營養(yǎng)食品以及人參、鹿茸等高檔中草藥材，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，其干燥處理必須在低于100℃或在室溫的條件下進(jìn)行，眾所周知?dú)鈮航档?，水的沸點(diǎn)也降低，如在一個(gè)大氣壓（101.3kpa）下，水的沸點(diǎn)是100℃，而在0.073大氣壓（7.37kpa）下，水的沸點(diǎn)是40℃。在真空條件下，加熱物體可使物體內(nèi)部水分在無升溫狀態(tài)下蒸發(fā)。由于真空條件下空氣對(duì)流傳熱難以進(jìn)行，只有依靠熱傳導(dǎo)的方式給物料提供熱能。常規(guī)真空干燥方法傳熱速度慢，效率低，并且溫度控制難度大。微波加熱是一種輻射加熱，是微波與物料直接發(fā)生作用，使其里外同時(shí)被加熱，無須通過對(duì)流或傳導(dǎo)來傳遞熱量，所以加熱速度快，干燥效率高，溫度控制容易。

國外發(fā)達(dá)國家在八十年代時(shí)已開始進(jìn)行工業(yè)化微波真空干燥設(shè)備開發(fā)，并在實(shí)際應(yīng)用中取得良好的效果。法國國際微波公司用微波真空干燥設(shè)備加工無籽葡萄干，將傳統(tǒng)工藝65℃、24小時(shí)熱風(fēng)烘干變?yōu)?0℃、5小時(shí)微波真空干燥，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量都大大提高。九十年代后期我單位在國內(nèi)率先開始研發(fā)微波真空設(shè)備，通過幾年的努力，在二○○○年完成工業(yè)化10KW微波真空干燥設(shè)備研制。為制藥工程、生物工程、化工工程、材料工程以及農(nóng)副產(chǎn)品深加工提供了一種新型、高效的干燥設(shè)備。

二、微波真空干燥設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)

1、高效

常規(guī)的真空干燥設(shè)備都采用蒸汽進(jìn)行加熱，需要從里到外進(jìn)行加熱，加熱速度慢需要耗費(fèi)大量的煤，而微波真空干燥設(shè)備采用的是電磁波加熱，無需傳熱媒介，直接加熱到物體內(nèi)部，升溫速度快，1千瓦的微波能在3-5分鐘內(nèi)將常溫下的水加熱到100℃，避免了上述缺點(diǎn)，所以速度快、效率高、干燥周期大大縮短，能耗降低。與常規(guī)干燥技術(shù)相比可提高工效四倍以上。

2、加熱均勻

由于微波加熱，是從內(nèi)到外對(duì)物料進(jìn)行同時(shí)加熱，物料的內(nèi)外溫差很小，不會(huì)產(chǎn)生常規(guī)加熱中出現(xiàn)的內(nèi)外加熱不一致的狀況，從而產(chǎn)生膨化的效果，利于粉碎，使干燥質(zhì)量大大提高。

3、易控，便于連續(xù)生產(chǎn)及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，由于微波功率可快速調(diào)整及無慣性的特點(diǎn)，易于即時(shí)控制，可以在40℃-100℃之間任意調(diào)節(jié)溫度。

4、備體積小，安裝維修方便

5、產(chǎn)品質(zhì)量好，與常規(guī)方法相比，所加工的產(chǎn)品質(zhì)量有較大幅度的提高。

6、微波具有消毒、殺菌的功效，產(chǎn)品安全衛(wèi)生。保質(zhì)期長。

7、經(jīng)濟(jì)效益顯著。

從以上介紹的特點(diǎn)中，節(jié)能、降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量、安全衛(wèi)生、設(shè)備投資成本低等諸方面即可看出其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的顯著。

三、基本結(jié)構(gòu)及工作原理

1、微波真空干燥設(shè)備應(yīng)用在貴重藥材加工中的流程圖（略）


四、電路控制設(shè)計(jì)

1、電路組成框圖（略）


五、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 真空泵選擇

2、 物料轉(zhuǎn)盤設(shè)計(jì)

3、 整機(jī)熱平衡設(shè)計(jì)

4、 功率調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)

六、經(jīng)濟(jì)效益分析

江西某藥廠加工各種干燥設(shè)備的工藝性能、經(jīng)濟(jì)效益、產(chǎn)品質(zhì)量等進(jìn)行了比較，干燥指標(biāo)對(duì)比如下：

項(xiàng) 目 動(dòng)態(tài)微波干燥 噴霧干燥 蒸汽真空干燥
干燥時(shí)間 45~70分鐘 3~5秒 20~45小時(shí)
干燥溫度 45~60度（任意設(shè)定） 進(jìn)風(fēng)180度 50~60度（難控制）
浸膏損耗 0 2~5％ 3％以上
水 份 4~5％ 2~4％ 4~6％
含量損耗 比其它設(shè)備增加20~30％ 下降20~30％ 下降20~30％
產(chǎn)量同條件 一臺(tái) 需要3臺(tái) 需要5臺(tái)
每公斤干膏費(fèi)用 0.4~0.5元/kg 3~4元/kg 3~4元/kg
干燥方法：工藝配置

以上可以看出：干燥成本最低、效益最好、設(shè)備占地面積小，相當(dāng)于蒸汽真空干燥機(jī)面積的20％，噴霧干燥設(shè)備的30％，大大節(jié)約凈化廠房。動(dòng)態(tài)真空微波干燥機(jī)，不但用于中藥浸膏面對(duì)保健品、食品化工產(chǎn)品，特別是糊狀、粘度較大的物料，更為適宜；還能起到更好的殺滅細(xì)菌的作用。

七、結(jié)束語

工業(yè)化微波真空干燥設(shè)備的研制成功，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，這套高新技術(shù)設(shè)備大大促進(jìn)了國民技術(shù)的發(fā)展，尤其是我國制藥行業(yè)的發(fā)展，為此將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。與此同時(shí)它的研制成功也為微波能的應(yīng)用開辟了一個(gè)更為廣闊的領(lǐng)域。

該產(chǎn)品研制成功，使許多關(guān)鍵技術(shù)取得突破進(jìn)展，也提出了一些設(shè)計(jì)的理論依據(jù)和方法，且在實(shí)踐中取得了諸多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

實(shí)際運(yùn)行表明該設(shè)備性能優(yōu)良、技術(shù)先進(jìn)、設(shè)計(jì)合理，是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)效益顯著，社會(huì)效益良好、推廣價(jià)值高的新技術(shù)新產(chǎn)品。