（华中科技大学武汉430074）1概述目前在食品冻干设备中常用的真空泵有两类，一类是利用机械式真空泵抽除空气和不凝性气体，水汽靠冷阱来捕捉，即所谓的水汽凝结器（或称捕水器），故必须配备制冷系统。另一类是利用水蒸汽喷射泵直接抽除水蒸汽，这种系统一般是利用0.50.8MPa的工作水蒸汽引射被抽除的水蒸汽，因此必须配有锅炉设备。
在我国目前所使用的食品冻干机中这两种真空泵都在应用，但都不同程度地存在一些问题。本文对这两类真空泵的性能和经济性方面作一比较。
2机械式真空泵组利用机械式真空机组来维持系统的真空，水蒸汽是用捕水器捕捉。捕水器的面积大小与很多因素有关，主要有冰层的厚度，捕水器表面的温度，结霜均匀性，捕水器的结构型式，捕水器相对于加热板的位置等，应根据传热传质计算来确定其面积的大小，但目前一般采用捕水器与加热板的面积比来确定，其比值为0.4-丨。由于捕水器温度比医用冻干机的高，水蒸汽的分压力相应也高，因此真空泵必然会带走少量的水。若面积配比不当或真空机组抽速过高，或冰层温度过高，真空泵会带走更多的水分。若设置的真空机组没有抽除部分水蒸汽的功能，真空泵油就会被乳化，使系统的真空度降低，经常换油增加了运行成本。
在国内使用的食品冻干机中机械真空泵组常用的配置型式有：罗茨栗+双级水环栗+大气喷射泵在这四种泵的配置中，前两种型式均可抽除部分水蒸汽，第三种配置，有些旋片泵可以抽除部分水汽，如上海真空泵厂生产的X-150型旋片泵可抽除14kg/h的水汽，而其它型号的旋片泵就不能抽除水汽，第四种配置不能抽除水汽，而国产食品冻干机有些生产厂家就是用第四种配置方式，因此使真空泵油乳化，这种配置方式就不大合适。
由于食品冻千设备一般没有预冻功能，被干燥物质的预冻需在冻干设备的结冻室中进行，已冻结的食品被放入干燥仓后为防止己冻结的食品产生融化，要求仓内的真空能迅速地建立，往往比正常工作泵组的抽速大得多，因此都配有两套不同抽速的真空机组，一套是预抽用，要求在10~15分钟内能使干燥仓从大气压力抽至lPa左右，待达到要求真空度后预抽泵组停止工作，启动正常工作真空泵组，它的抽速只要维持排除从设备的不严密处漏入的空气和不凝性气体就够了。有些厂家只配置一套真空机组，若是按预抽泵的要求来配置，则在正常工作时就显得抽速太大了，由于只用一套机组，虽然节省了初投资，但这种配置经常性运行能耗大增，是不合理的。
采用机械式真空机组必须配置制冷系统，制冷系统要有足够的冷量和所要求的低温，一般要求的蒸发温度为-35~-40°C，因此用双级压缩比较合理，按加埤板面积计算，冷量采用机械式真空机组的优点：能利用洁净能源，除在真空泵启动初期，油雾对环境有一定的污染外（后两种泵组配置），在整个运行过程中，对环境污染少；系统真空度稳定，运行可靠，同时亦可对系统真空度实行控制；机械泵要求有捕捉少量水汽的功能，否则会使泵油乳化，影响系统真空度；考虑到制冷系统，占地面积大。
3.水蒸汽喷射泵水蒸汽喷射泵是利用。5~0.8MPa的工作蒸汽经喷咀膨胀来引射被抽的低压蒸汽（在冻干机中即为被干燥物质升华的水蒸汽），两者混合再经扩压器增压排至大气，由于一级的压比小，为满足冻千工艺的要求，在食品冻千机中所用的水蒸汽喷射泵需54级串联才能达到所要求的真空度。
按水蒸汽喷射泵的安装位置，可分为高架式、半高架式和低架式；篼架式水蒸汽喷射泵需安装在离地面11米的平台上，以便冷却水自动排至大气；半高架式则安装在5~6米的平台上，利用离心泵将冷却水强行抽除；低架式则安装在1~1.5米的高度处，目前一般只采用高架式和低架式安装。
水蒸汽喷射泵的型号表示含义与机械式真空泵不同，机械式真空泵的抽速以L/S表示，而水蒸汽喷射泵以kg/h表示，详情可查有关生产厂家的样本。有些水蒸汽喷射泵只能抽除空气，不能抽除水蒸汽，如航天集团西安向阳真空技术研究所的水蒸汽喷射泵的样本中，5级以上的水蒸汽喷射泵就是属于这种情况。作为冷冻干燥设备中所用的水蒸汽喷射泵必须具备抽除水蒸汽的功能，没有这种功能的应进行改型设计，用户在选用时要特别注意。
水蒸汽喷射泵所能达到的工作真空度与工作蒸汽压力有很大关系，当所提供的工作蒸汽压力低于设计值时，则系统也达不到设计的真空度，轻则影响冻干产品的质量，重则会向干燥仓倒水，因此对锅炉提供的蒸汽压力的稳定有严格的要求。
现举某食品公司二台50m2食品冻干机利用水蒸汽喷射泵的实例，设计真空度为67Pa，抽除水蒸汽量单台为60kg/h，采用5级喷射，工作蒸汽压为。5MPa，单台蒸汽耗量1.5T/h，平均耗量为800kg/h，在实际生产过程中利用一台4T/h的蒸汽锅炉，本应可供二台冻干机同时工作，实际上只能供一台工作，系统真空度实测为231Pa，远低于所需真空度，影响冻干产品质量。
食品冻干机中所用的蒸汽一般都由燃煤锅炉提供，属小型锅炉，效率低，对环境污染大。目前由于环保的要求，对燃煤锅炉所排放的S02，<：02等有害物质要严格控制，采取提篼煤价，征收煤炭污染税等相关措施，这对利用水蒸汽喷射泵是一不利因素。
采用水蒸汽喷射泵的优点：由于直接抽除水蒸汽，不需配置捕水器和制冷系统，初投资少。
系统真空度随工作蒸汽压力而波动，性能不稳定；利用燃煤锅炉，对环境污染大。
4.经济性分析本文以50m2食品冻干机所配置的真空机组（机械式真空机组按两套计算）和相应的必须设备来分析比较，设备投资费和年运行成本分别见表1和表2.（）设备投资费投资费仅考虑设备的购置费和捕捉水汽有关的设备费用，电力增容等，相关的辅助配套设施如凉水塔等未计入内。
表1设备投资费（万元人民币）机械式真空机组水蒸汽喷射泵（低架安装）真空机组制冷机组捕水器电力增容费变配电设备总计注：1电力增容费按武汉地区800元/KVA之半计算（国家规定从2000年7月1日开始，降低电力增容费一半，用于电力设备设施，完成之后，不再收电力增容费），变配电设备费按700元/KVA估算：2.电力增容容量包括真空机组、制冷机组、锅炉、冷却水泵等电动设备所配电机功率；3.投资费中未包括安装、调试、管路和机房费用。
从表1可知，机械式真空机组投资费要大于水蒸汽喷射栗，为L36倍。
（二）年运行成本表2为年运行成本的比较，仅计入动力消耗费（电费、煤费）、设备折旧费、电力增容费折旧、设备维修费，一天运行按20小时计，一年按300天运行计。
表2年运行成本机械式真空机组水蒸汽喷射泵耗煤量（T）动力费（万元）设备折旧费（万元）电力增容费折旧（万元）维修费（万元）年运行成本（万元）注：1.电价按1元/kwh，煤价按600元/T；2设备折旧期为15年；贷款利率为5；维修费：机械式真空机组按成本5计，水蒸汽喷射泵按2.5计（未考虑变配电设备和捕水器的维修费）。
从年运行成本比较，水蒸汽喷射泵要大于机械式真空机组，年运行成本要增加15.1526万元，考虑设备投资成本，运行不到一年总费用机械式真空机组就小于水蒸汽喷射泵。
5结束语从食品冻干机的两种不同真空系统的性能和经济性分析可知，两种系统各有优缺点，如果考虑到冻干产品的质量和运行的稳定性，拟采用机械式真空机组为好。
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