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冷凍干燥機設備的選型 冷凍干燥機是如何工作的

時間:2020-07-04    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
【導讀】在采購冷凍干燥機設備時往往會遇到不少問題,站在用戶的角度,上海知信儀器介紹一些實驗系列凍干機的選型技術。 冷凍干燥機冷凍干燥是將含水物質(zhì),預先凍結(jié)成固



    在采購冷凍干燥機設備時往往會遇到不少問題,站在用戶的角度,上海知信儀器介紹一些實驗系列凍干機的選型技術。


    冷凍干燥機冷凍干燥是將含水物質(zhì),預先凍結(jié)成固態(tài),在真空狀態(tài)下使其中的水分從固態(tài)升華成氣態(tài),以除去水分而保存物質(zhì)的方法。


    這種干燥方法獲取的物品,原有的化學、生物特性基本不變,易于長期保存,加水后能恢復到凍干前的形態(tài),并且能保持其原有的生化特性,是一種較好的的干燥方法。


    現(xiàn)代冷凍干燥技術的主要用途有:離體生物組織的凍干貯藏;活菌活毒的凍干保存;中草藥、西藥、生物藥品和血液制品的凍干;方便食品、保健食品、功能食品的凍干儲運;納米陶瓷材料和各種金屬微粉材料的凍干制備。


    因此,冷凍干燥技術已經(jīng)在化工、食品、材料、醫(yī)藥、生物制品等領域獲得廣泛應用。


    真空冷凍干燥機(簡稱凍干機),是實現(xiàn)冷凍干燥技術的設備,是一種結(jié)構(gòu)比較復雜的機器,它涉及到制冷、真空、熱工、機械、流體、電器控制和壓力容器等領域的知識。


    實驗系列凍干機的分類:


    實驗系列冷凍干燥機追求的性能指標是體積小、重量輕、功能多、性能穩(wěn)定、測試系統(tǒng)準確度高,一機多用,能適應多種物料的凍干實驗。





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   一、前言
  
  冷凍干燥是將含水物質(zhì),預先凍結(jié)成固態(tài),而后在真空狀態(tài)下使其中的水分從固態(tài)升華成氣態(tài),以除去水分而保存物質(zhì)的方法。這種干燥方法得到的物品,原有的化學、生物特性基本不變,易于長期保存,加水后能恢復到凍干前的形態(tài),并且能保持其原有的生化特性,是一種的干燥方法。現(xiàn)代冷凍干燥技術的主要用途有:離體生物組織的凍干貯藏;活菌活毒的凍干保存;中草藥、西藥、生物藥品和血液制品的凍干;方便食品、保健食品、功能食品的凍干儲運;納米陶瓷材料和各種金屬微粉材料的凍干制備。因此,冷凍干燥技術已經(jīng)在化工、食品、材料、醫(yī)藥、生物制品等領域得到廣泛應用。真空冷凍干燥機(簡稱凍干機),是實現(xiàn)冷凍干燥技術的設備,是一種結(jié)構(gòu)比較復雜的機器,它涉及到制冷、真空、熱工、機械、流體、電器控制和壓力容器等領域的知識。因此,用戶采購凍干設備時往往會遇到不少問題,筆者站在用戶的角度,主要介紹一些實驗系列凍干機的選型技術。
  
  二、實驗系列凍干機的分類
  
  實驗系列凍干機追求的性能指標是體積小、重量輕、功能多、性能穩(wěn)定、測試系統(tǒng)準確度高,是一機多用,能適應多種物料的凍干實驗。實驗系列凍干機種類的主要劃分方法有:
  
  1、從結(jié)構(gòu)上分
  
  l 鐘罩型凍干機:凍干腔和冷阱為分立的上下結(jié)構(gòu),凍干腔沒有預凍功能。該類型的凍干機在物料預凍結(jié)束后轉(zhuǎn)入干燥過程時需要人工操作。大部分實驗型凍干機都為鐘罩型,其結(jié)構(gòu)簡單、造價低。凍干腔多數(shù)使用透明有機玻璃罩,便于觀察物料的凍干情況。
  
  l 原位型凍干機:凍干腔和冷阱為兩個獨立的腔體,凍干腔中的擱板帶制冷功能,物料置入凍干腔后,物料的預凍、干燥過程無需人工操作。該類型凍干機的制作工藝復雜,制造成本高,但原位型凍干機是凍干機發(fā)展方向,是進行凍干工藝摸索的理想選擇,特別適用于醫(yī)藥、生物制品及其他特殊產(chǎn)品的凍干。
  
  a、普通型 b、多歧管型 c、壓蓋型
  
  2、從功能上分
  
  普通擱板型:物料散裝于物料盤中,適用于食品、中草藥、粉末材料的凍干。
  
  帶壓蓋裝置型:適合西林瓶裝物料的干燥,凍干準備時,按需要將物料分裝在西林瓶中,浮蓋好瓶蓋后進行冷凍干燥,干燥結(jié)束后操作壓蓋機構(gòu)壓緊瓶蓋,可避免二次污染、重新吸附水分,易于長期保存。
  
  多歧管型:在干燥室外部接裝燒瓶,對旋凍在瓶內(nèi)壁的物料進行干燥,這時燒瓶作為容器接在干燥箱外的歧管上,燒瓶中的物料靠室溫加熱,通過多歧管開關裝置,可按需要隨時取下或裝上燒瓶,不需要停機。
  
  帶預凍功能型:物料預凍過程,冷阱作為預凍腔預凍物料,在干燥過程,冷阱為捕水器,捕獲物料溢出的水分。帶預凍功能的凍干機,冷凍干燥過程物料的預凍、干燥等均在凍干機上完成,凍干機使用效率高,節(jié)省了低溫冰箱的費用。
  
  三、選購凍干機時應注重的幾個參數(shù)
  
  1、凍干面積
  
  凍干機型號中的數(shù)字代表該型號凍干機的凍干面積,例如,F(xiàn)D-1A-50型凍干機的凍干面積為0.12㎡。用戶應根據(jù)自己的需要,通過計算來確定需用多大凍干面積的凍干機。例如每批需凍干1.2公斤(升)液體量的產(chǎn)品,用物料盤裝載物料,每盤裝載10㎜厚,則可計算得凍干板層的負荷面積:
  
  A(面積,㎡)=V(體積,m3)/H(高度,m)=0.0012m3/0.01m=0.12㎡
  
  即需選用板層負荷面積為0.12㎡的凍干機。
  
  2、冷阱溫度
  
  冷阱是冷凍干燥過程捕獲水分的裝置,理論上講,冷阱溫度越低,冷阱的捕水能力越強,但冷阱溫度低,對制冷要求高,機器成本及運轉(zhuǎn)費用高。實驗系列冷凍干燥機的冷阱溫度主要有-50℃左右、-80℃左右等幾個檔次。冷阱溫度為-50℃的凍干適用于一些容易凍干的產(chǎn)品,冷阱溫度為-80℃的凍干適用于一些特殊產(chǎn)品的凍干。冷阱溫度對捕水能力的影響實驗表明冷阱溫度從-35℃下降到-55℃,捕水能力有提升明顯,冷阱溫度低于-55℃,冷阱的捕水能力提升不明顯。因此,在沒有特殊需求的情況下,選用冷阱溫度-50℃左右是理想的選擇。
  
  3、降溫速率
  
  降溫速率體現(xiàn)制冷系統(tǒng)的制冷能力,在空載情況下,冷阱溫度應在1小時內(nèi)達到指標規(guī)定的zui低溫度。例如,冷阱溫度≤-50℃的凍干機,機器從打開制冷開始計時,冷阱溫度達到-50℃的時間應不大于1小時。
  
  4、極限真空度
  
  極限真空度體現(xiàn)凍干機的泄漏情況及真空泵的抽氣效率。凍干箱的真空度,過去的觀點認為真空度是越高越好,現(xiàn)在的觀點認為真空度應在一個合理的范圍之內(nèi)。真空度太高了,不利于傳熱,干燥速度反而下降,但無論如何凍干箱的空載極限真空度應達到15Pa以上。
  
  5、抽真空時間
  
  凍干箱空載的抽空速度,應在半小時之內(nèi)從大氣壓抽到15Pa。
  
  6、板層溫度均勻性及平整度:
  
  板層溫度的均勻性和平整度,對產(chǎn)品質(zhì)量的均一性有很大的影響,溫度均勻性和平整度越好,則凍干產(chǎn)品質(zhì)量的均一性也越好。凍干機擱板溫度控制有加熱器型和中間流體型,采用中間流體控制板層的凍干機擱板溫度均勻性和平整度好,這種凍干機板層為空心夾層結(jié)構(gòu),板層的制冷和加熱均通過中間流體在板層內(nèi)部的流體通道循環(huán)來實現(xiàn),因此板層溫度均勻一致。四環(huán)凍干機中LGJ-50C型冷凍干燥機就采用擱板中間流體的技術。鐘罩型凍干機的擱板溫度控制基本上都是采用加熱器,板層溫度一致性稍差。但總體而言,醫(yī)藥用凍干機板層溫差應控制在±1.5℃,板內(nèi)溫差為±l℃,食品凍干機可適當放寬。
  
  7、控制系統(tǒng)
  
  凍干機的控制系統(tǒng)類型及功能各異,對于實驗系列的凍干機,主要應用于物料的凍干工藝摸索和少量試生產(chǎn)。因此,控制系統(tǒng)應可實時顯示凍干過程參數(shù)并自動記錄;設定、修改及有效地執(zhí)行凍干工藝程序;具備通訊接口,便于數(shù)據(jù)采集、保存。



    真空冷凍干燥機也稱為凍干機,是目前比較先進的一種干燥設備,可用于食品、醫(yī)藥、化工新材料的凍干制備。

    真空冷凍干燥機高壓報警是冷凍干燥機制冷系統(tǒng)常見的故障之一,出現(xiàn)高壓報警的主要原因有:

    ①冷卻水水溫過高或冷卻水量不足。

    解決辦法:降低冷卻水溫度或增加水流量。

    ②冷凝器內(nèi)部結(jié)垢,導致?lián)Q熱效率降低。

    解決辦法:清洗冷凝器的冷卻水管路。

    ③壓縮機工作時,低壓管道發(fā)生泄漏,從而導致外界空氣進入制冷系統(tǒng)。

    解決辦法:對制冷管道進行檢漏,如果在工作中無法實現(xiàn)該項操作,可將水冷凝器上方的截止閥打開,使存在于冷凝器中的空氣排放出一部分。

    ④制冷管道存在未開足閥門或因管道被堵而造成排氣不暢的情況。

    解決辦法:將壓縮機管道上的閥門開啟到最大。

    及時發(fā)現(xiàn)并處理冷凍干燥機出現(xiàn)的故障問題,有利潤延長其使用壽命,且不影響凍干的品質(zhì)。如有其它故障問題,也可以及時向上廠家反饋。







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