真空干燥机
原则；原理；准则
在真空干燥过程中，通过制造真空环境来去除湿固体中的水分。该过程通过创建真空来降低压力，使其低于水的蒸气压。利用真空泵降低周围的压力，从而实现物质的干燥。这样一来，产品内部水的沸点会降低，蒸发速率显著增加。在真空干燥条件下，水在0.0296–0.059大气压的压力下，沸点仅为25–30°C。这一过程是在低于常压的条件下分批对物品进行干燥，并且相对湿度也比环境湿度低，因此干燥速度大大加快。
结构；构造；建筑物
制药行业也将真空干燥机称为“真空烤箱”。由于真空干燥机内部具有较高的真空压力，因此它们通常由铸铁或不锈钢制成，以确保在承受这种压力时不会发生变形。中空的托盘结构有助于提高热传导效率。通过将真空泵连接到烤箱门上，可以进一步降低内部压力。热水和蒸汽通过中空的架子输送到烤箱内部，从而提供所需的热量。
工作；运作；运转
真空干燥机使用托盘来放置待干燥的材料，同时真空泵用于降低压力。蒸汽通过紧密关闭的干燥机门在托盘和夹套之间循环，通过传导方式传递热量。在冷凝器中，蒸发的水分被收集起来。当物料完全干燥后，真空泵会被关闭，然后收集装满干燥产品的托盘。如果降低压力，干燥速度会更快。在干燥过程中，可以调节温度，并且在整个过程中基本上能够保持湿润剂的沸点不变。干燥时间较长，通常在12到48小时之间。当物料接触到干燥机的加热表面时，热量通过传导作用传递给物料，从而使物料干燥。
用途；应用；使用范围
以下示例展示了如何使用真空干燥技术。
- 行业类型：化学、制药、食品和塑料等行业都是使用真空干燥设备的行业示例。
- 操作类型：该工艺通常涉及从潮湿物料中去除并回收溶剂，或者从潮湿物料中去除水分并回收其所含的溶剂。
- 物质的状态发生变化——当材料的分子结构和物理化学性质因化学反应或聚合物的固态转变而改变时，就会发生相变。
- 分离 - 物质的蒸发通常用于将挥发性液体与粉末、块状物、浆料或其他含湿物料分离。
- **间接加热干燥**：通过使用间接热源对干燥机的表面进行加热，使与表面接触的材料吸收热量，从而实现材料的干燥。
- 安全性：在真空干燥机附近工作更安全，因为不需要通风。在干燥过程中，收集到的沉淀水分也可以被重新利用。
- 干燥药品：通过湿法制粒工艺，可用于制备克罗斯泊维酮（crospovidone）、樟脑（camphor）和乳糖（lactose）的片剂和颗粒。在真空环境下，樟脑会从颗粒中升华出来。通过压合这些多孔的颗粒，可以制成质量更优的片剂。
- **蛋白质真空干燥**：与冷冻干燥相比，真空干燥显著缩短了处理时间（通常为3至5天），同时避免了冷冻干燥过程中蛋白质因结构复杂而导致的不可逆变性及聚集问题。在冷冻干燥过程中，蛋白质容易因结构特性而发生不可逆的变性和聚集。通过使用甘露醇作为填充剂，蛋白质被真空干燥成干燥粉末形式。
- **干燥细菌**：干冻技术常用于保存益生菌菌株和发酵剂菌株，以备后续使用。然而，某些菌株由于能量消耗较高，在0°C以下无法存活。因此，也可以采用在0°C以上、温度适中的真空干燥方法来干燥益生菌，这样既能保证其活性，又不会对其细胞结构造成太大损害。
- 疫苗和其他注射剂：冻干技术被用于生产疫苗和注射用药品。冻干技术对疫苗和注射剂具有显著的优势，因为它能够延长其有效期。经过冻干处理后，这些药品可以被包装、运输，在使用前通过真空密封去除瓶内的水分后重新溶解至原来的状态。
优点；长处
- 该真空干燥机专为在低温下干燥热敏性材料而设计，同时也能从含有溶剂的固体产品中回收溶剂。
- 与传统的干燥设备相比，这种干燥方法能够去除更多的水分，从而使物料能够在最终的容器或封闭环境中完成干燥过程。
- 典型的干燥设备具有更低的平均干燥温度，因此干燥后的材料质量优于普通干燥设备所生产的材料。
- 较大的表面积使得热量更容易在干燥机内部传递，从而加快了干燥过程。
- 其节能特性是一个显著的优势。无论是用于储存、销售还是其他用途，干燥产品所需的能量都更少，从而降低了经济成本和环境负担。
- 其他干燥方法所需的时间比真空干燥长得多，因此这个过程（即真空干燥）所需的时间更短。
- 此外，这种干燥机在干燥过程中对材料的损伤较小。人们普遍认为，真空干燥能够保持物品的原有状态，而不会因高温而对其造成损害。
- 通常，这项操作是分批进行的，但也可以将其整合到一个连续生产过程中。
- 该设备通过通风系统减少了工人因吸入有害气体和颗粒物而生病或需要穿戴防护服的风险。
缺点；不足之处
- 真空干燥通常是一种批次处理方式，效率较低。
- 真空干燥机的使用成本较高，且需要熟练的操作人员来操作它们。
- 维护成本相对较高。
- 与直热干燥机相比，真空干燥机的最高温度限制较低（通常约为600华氏度）。因此，真空干燥机提升物料温度的能力也受到限制。在真空干燥机内部，真空状态是由真空泵维持的。