無論何種干燥, 其本質都是去除物料中的水分。凍干機的工作原理是在低溫低壓下去除從物料中升華出來的水分。因此,凍干機的真空系統必須能抽除水蒸汽, 而且根據凍干工藝的要求, 醫藥用凍干機空載極限真空度應達到1Pa, 食品用凍干機空載極限真空度應達到10Pa。工作真空度通常比空載極限真空低一個數量級左右。只有這樣才能采用循環壓力法來提高凍干速率。真空系統還必須有足夠的抽速和抽出水蒸汽的能力。這就要求在凍干機真空系統設計與計算時合理地選擇真空泵和(或)捕水器(水汽凝結器),當然還要設計管道和進行通導能力的計算, 如果管道和閥門的通導能力不夠, 選再大的真空泵和捕水器也沒有作用。
這樣, 凍干機的真空系統特性主要應包括抽水蒸汽的能力, 凍干箱空載極限真空度和凍干箱出口處的有效抽速這3 大指標。能直接抽水蒸汽的真空泵目前并不很多, 主要有水噴射泵、水蒸噴射泵、水環泵、濕式羅茨泵4 種,其余真空泵在抽水蒸汽時必須采取一些措施, 當前采取最多且比較有效的措施是在泵入口前加捕水器。因此, 當前凍干機上用的真空系統主要分兩類,一類是直接抽水蒸汽的真空泵; 另一類是捕水器加真空泵。前者結構簡單, 成本低, 但必須配備蒸汽鍋爐, 操作不慎尚有返水現象; 后者結構復雜, 成本高,但真空度較高, 運行可靠。兩類系統目前國內都在采用。
上述4 種能直接抽水蒸汽的真空泵中, 水噴射泵的極限真空在8×104Pa 左右, 濕式羅茨泵極限真空在5×104Pa 左右, 水環泵最好的極限真空度也只能達到2×102Pa。顯然這3 種泵單獨使用都不適于凍干機的工藝要求, 只有水蒸汽噴射泵適合于凍干機的工藝要求。
用在凍干機上的水蒸汽噴射泵有3 種類型: 高架式、中架式和低架式。高架式需架設在10m 高以上, 中架式需架設在5～6m 高, 低架式一般架設在1～1.5m 高。高架式性能可靠, 成本最低, 但安裝、維護不方便, 北方冬季太冷, 需安裝在廠房內, 致使廠房太高; 中架式與低架式相比并無明顯優點, 故采用低架式水蒸汽噴射泵更合適。典型低架式水蒸汽噴射真空泵如圖1所示。凍干機采用的水蒸汽噴射真空泵至少應為5 級泵, 極限真空度為13Pa。
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