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真空干燥机系由制冷系统、真空系统、加热系统、电器仪表控制系统所组成。主要部件为干燥箱、凝结器、冷冻机组、真空泵、加热/冷却装置等。它的工作原理是将被干燥的物品先冻结到三相点温度以下，然后在真空条件下使物品中的固态水份（冰）直接升华成水蒸气，从物品中排除，使物品干燥。物料经前处理后，被送入速冻仓冻结，再送入干燥仓升华脱水，之后在后处理车间包装。真空系统为升华干燥仓建立低气压条件，加热系统向物料提供升华潜热，制冷系统向冷阱和干燥室提供所需的冷量。
设备采用高效辐射加热，物料受热均匀；采用高效捕水冷阱，并可实现快速化霜；采用高效真空机组，并可实现油水分离；采用并联集中制冷系统，多路按需供冷，工况稳定，有利节能；采用人工智能控制，控制精度高，操作方便。对冻干制品的质量要求是：生物活性不变、外观色泽均匀、形态饱满、结构牢固、溶解速度快，残余水分低。要获得高质量的制品，对冻干的理论和工艺应有一个比较全面的了解。
真空干燥机的优点：
在低压下干燥时氧含量低，能防止被干燥物料氧化变质，可干燥易燃易爆的危险品；可在低温下使物料中的水分汽化，易于干燥热敏性物料；能回收被干燥物料中的贵重和有用的成分；能防止被干燥物料中有毒有害物质的排放，可成为环保类型的“绿色”干燥。因此，真空干燥设备的应用日益广泛。
冻干真空干燥工艺包括预冻、升华和再冻干三个分阶段。合理而有效地缩短冻干的周期在工业生产上具有明显的经济价值。真空干燥机在密封的夹层中通入热能源（如热水、低压蒸汽或导热油），热量以内壳传给被干燥物料。在动力驱动下，罐体作缓慢旋转，罐内物料不断地混合，从而达到强化干燥的目的。物料处于真空状态，大气压下降使物料表面的水份（溶剂）达到饱和状态而蒸发，并由真空泵及时排出。
真空干燥机操作时，先开动搅拌器，加入被干燥的物料，并将加料口关闭。同时通入蒸汽加热，加热蒸汽的压力一般为0.2~0.4Mpa（表压）。用真空泵抽出水蒸汽和不凝气体，一般物料干燥时，真空度约为700mmHg。这种干燥器的水分蒸发强度，随物料性质、湿度、加热蒸汽压力及真空度等的不同而异。例如，在真空度为700mmHg，加热蒸汽压力为0.2Mpa（表压）时，将马铃薯淀粉从初水分为40%干到20%，干燥机的水分蒸发强度为5~7 kg/m2·h。
真空干燥机的操作比箱式干燥器的劳动强度低，能回收物料中的有用湿分，操作条件好，管理比较方便。其缺点是生产能力低，设备结构比较复杂，搅拌器叶片易损坏等。这种干燥器在染料和医药工业中应用较多。例如，干燥还原染料中间体、蒽醌磺酸、还原橄榄绿R、水杨酸中间体、卡普龙聚合体、二氨基蒽醌等物料的干燥。真空耙式干燥机设备结构。
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