Püschner Vacuum Drying / Freeze-Drying

温度に敏感な製品の品質を保持すると同時に乾燥時間も短縮するという厳しいニーズには、真空装置内にマイクロ波加熱装置を組み込めば対応できます。マイクロ波加熱乾燥システムの利点は、電磁エネルギーから分子運動エネルギーへ直接変換して、即ち、水分を含有する物質中に直接熱を発生させることです。この点で従来の乾燥方法から大きく進歩しました。マイクロ波真空加熱乾燥法では、この利点を特に熱伝導性が低く高粘性の塊状製品に効果的に応用できます。適切なプロセス監視と制御を行えば防爆条件下でも使用できます。

バッチプロセスを用いる製造工程においては、バッチタイプ真空加熱乾燥装置の一連の製品は、顆粒、粉末、バラ物、固形物の乾燥に使用できます。バッチタイプの真空装置は、(例えばリニアロボット等による)自動充填装置を用いて連続生産ラインに組み込んで使用できます。

ピュシナー・バッチ方式真空乾燥機の応用例をご紹介します。

汎用モジュール・マイクロ波真空バッチ設備を用いるプロセスの検査

マイクロ波を用いる本番生産環境における真空工程の最適な設定を特定するためには、図1に示す試験設備を用いてプロセスを検査することができます。

当該マイクロ波真空システムは各種のアプリケータとアンテナシステムを装備することができます。 赤外線および光ファイバー温度測定システムを用いれば、中心と表面の温度を測定できます。さらに、重量損失、圧力および吸収されたマイクロ波エネルギーも測定できます。

Block Diagram of Microwave Vacuum Trial Plant µWaveVac0150

図 1. マイクロ波真空試験設備 µWaveVac0150のブロック図

図中番号箇所の名称:

1) 高温計(0..1000°C)
2) 光ファイバー温度測定システム
3) マイクロ波アンテナ
4) 圧力測定部
5) 反射エネルギー測定を含むサーキュレータ(マグネトロンの保護用です)
6) 1.2kW/2450MHz マグネトロン(直流高電圧電源を含む)
7) 約200Lの真空容器
8) 10kg ロードセル, 10.ooo 桁
9) 壁面ヒーター

溶剤の蒸発試験を行うためには、真空容器は窒素を用いて不活性にできます。窒素の注入プロセスは酸素測定装置を用いて監視できます。当該試験の結果に基づいて、本番プラントの生産スループット率を指定できます。

Microwave Vacuum Trial Plant µWaveVac0150

図 2. マイクロ波真空試験設備 µWaveVac0150

ピュシナー・バッチ方式真空乾燥機の特長

従来の乾燥方法よりマイクロ波乾燥ならより深く対象物質に浸透します。乾燥する製品サイズよりマイクロ波の浸透度が深い場合には、いわゆる体積加熱状態となりますので、さらに次の効果を得ることができます。

  • 低温乾燥のおかげで、低真空圧により製品に優しい処理ができます。
  • 温度勾配が表面に向かいます、つまり内部温度の方が外側温度より高くなります。このため、蒸発する液体が表面に押し出されるという圧力勾配の効果が上がります。
  • その結果、表面層が渇ききる現象が無く、表面の浸透性が保持されます。
  • 製品内部で蒸発する液体は、固体物質の太い毛管の間隙構造を通して発散されますから、より早く乾燥できます。
  • 水分とほとんどの有機溶剤の加熱が選択的に行われます、これは、乾燥する物質よりも水の誘電損失率が高いためです。
  • 熱伝導性が低く含水量の多い製品を素早く完璧に乾燥できます。
  • 厚みのある層を乾燥するのも静止状態で行われますから、摩擦損失がありません。
  • マイクロ波エネルギーを高効率に利用できます。
  • マイクロ波電力の伝播を素早く制御できます。
  • ピュシナーのマイクロ波処理では工程時間が短縮されましたので、FAないし自動化製造プロセスに最適です。
µWaveVac0150

µWaveVac 0150

真空チェンバーのサイズ 動作モード Ø 0,5 x 1m バッチ
マイクロ波電力 1,2 - 6 kW / 2450 MHz
全体の寸法 1,5 x 2,2 x 1,5 m
(w x h x d)
µWaveVac0290

µWaveVac 0290

真空チェンバーのサイズ/ 動作モード Ø 0,9 x 3 m バッチ
マイクロ波電力 1,2 - 6 kW / 2450 MHz
全体の寸法 2 x 2 x 1,5 m
(w x h x d)

ピュシナー・ベルトコンベヤタイプ真空加熱乾燥装置の応用例をご紹介します。

µWaveVac0850 - 連続生産ラインの中でバッチ操業を行うためのツール搬送装置を用いています。

マイクロ波真空乾燥装置 µWaveVac0850 は感熱性製品を穏やかに乾燥するために設計されて幅広くご利用いただいております。本装置の目的は、透析膜等の固形製品を連続運転にて乾燥することです。 透析膜は樹脂シェルと内部の繊維束から構成されます。透析膜の処理段階に残留した水分や有機溶剤は65°C以下で製品の両端から除去する必要がありますが、この際、透析膜内部の加熱を回避する必要があります。

µWaveConti xx70

図 1. マイクロ波真空乾燥装置 µWaveVac0850

図中番号箇所の名称:

1) 搬送システム Bosch TS2
2) 真空ポンプ
3) ブロック型の製品キャリアー
4)マイクロ波真空チェンバー A (作業サイクル) 5)キャリアーの入口
6) マイクロ波真空チェンバー B (負荷サイクル)
7)マイクロ波真空チェンバーの電源及び制御ボックス
8) PLC 制御盤
9) 乾燥を終えた製品がキャリアーで搬送されて次の処理へ向かう

µWaveVac1290 - バルク材料、顆粒製品、ろ過ケーキ、粉末等の連続乾燥ができます。

マイクロ波真空ベルトコンベヤタイプ乾燥装置は、薬草抽出物、食品、薬品、化学品等の熱伝導性が低い感熱製品の自動連続乾燥を行うために投入されます。 乾燥工程は、最終製品の品質、例えば、目標固体含有量、溶解性、密度等に合わせて調整できます。

固形物の投入は、対象製品に合わせて調整された乾燥装置中の計量装置と分配装置が装備され最適な設計がなされた供給装置を用いて行います。 液状製品を供給する際には、計量ポンプと振動供給装置が割り当てられています。振動供給装置の動作は操作中でも調節できますので、最適化を用意に行うことができます。 二本のベルト台の上で製品はマイクロ波照射部と従来の加熱部とを通過します。この際、目的に合わせて乾燥状態を調節でき、最良の結果を達成できます。

µWaveVac1290

図 2. マイクロ波真空乾燥機 µWaveVac1290

ピュシナー・ベルトコンベヤタイプ真空加熱乾燥機の特長

マイクロ波は従来の乾燥方法よりさらに深く材料中に浸透します。浸透深度が製品ないし材料のサイズを超える場合には、いわゆる体積加熱となりますので、次の効果を得ることができます。

  • 低温乾燥では低真空圧により製品の緩和な処理が可能です。
  • 温度勾配は表面へ向かいます、即ち、内部温度は外側温度より高く、圧力勾配を発生させますので、蒸発した液体は表面へ向かいます。
  • 従いまして、表面層は乾ききることがなく、表面が浸透性を保ちます。
  • 製品内部で蒸発する液体は固形物の太い毛管による間隙構造を通して外へ発散されますので、素早い乾燥が可能です。
  • 水分の加熱と大部分の有機溶剤の加熱は選択的に行われます。これは水分の誘電損失度が乾燥する製品に比べると高いためです。
  • 熱伝導性が低い湿気の多い製品を素早く完璧に乾燥できます。
  • 分厚い層でも静止状態で乾燥できますから、摩擦による損失がありません。
  • マイクロ波電力のエネルギー効率が高くなりました。
  • マイクロ波エネルギーの移動制御を素早く行うことができます。
  • 処理時間が短縮化したため、自動化製造に適しています。
µWaveVacxx55

µWaveVac xx55

真空チェンバーのサイズ/ 動作モード Ø 0,5 x 3,8 m バッチ/連続
マイクロ波電力 8-16 kW / 2450 MHz
全体の寸法 バッチプラント2機
搬送システムを含む
3 x 2,5 x 17 m
(w x h x d)
µWaveContixx70

µWaveVac1290

真空チェンバーのサイズ/ 動作モード Ø 0,9 x 3 m 連続
マイクロ波電力 4-12 kW / 2450 MHz
6-30 kW / 915 MHz
全体の寸法 3 x 4 x 4 m
(w x h x d)