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技術支持

冷凍干燥機的原理

發布時間:2021-07-06 22:14 人氣:

  一、冷凍干燥機簡介
 
  麥可酷凍干機是將含水物品預先冷凍,然后在真空中升華水,得到干燥物品的技術方法。凍干產品易于長時間保存,加水后可恢復到凍干前的狀態,保持原有的生化特性。
 
  真空冷凍干燥技術已廣泛應用于生物工程、制藥工業、食品工業、材料科學和農副產品深加工等領域,其規模和領域仍在不斷擴大。因此,真空冷凍干燥將成為21世紀的一項重要應用技術。
 
  二、凍干機的基本結構
 
  凍干機由制冷系統、真空系統、加熱系統和電氣儀表控制系統組成。主要部件有干燥箱、冷凝器、制冷機組、真空泵、加熱/冷卻裝置等。
 
  制冷系統是凍干機最重要的組成部分,被稱為“凍干機的心臟”。制冷系統主要由以下部件組成:壓縮機、制冷劑、油分離器、水冷凝器、干燥過濾器、中冷器、液體鏡、電磁閥、手動閥(頂蓋閥)、膨脹閥、蒸發器(板式換熱器、后罐冷凝器盤管)、汽液分離器、回風過濾器、壓力表、壓力控制繼電器、CPCE(能量調節器)、安全閥、制冷管路等。整個系統如下圖所示:
 
  三.冷凍干燥機的工作原理
 
  冷凍干燥是一種基于升華原理的干燥技術,是將干燥后的物質在低溫下快速冷凍,然后將冷凍的水分子直接升華成水蒸氣,在適當的真空環境下逸出的過程。通過冷凍干燥獲得的產品稱為凍干機,這個過程稱為凍干。
 
  凍干機的工作原理(如下圖所示)是:液態制冷劑在蒸發器中吸收被冷卻物質的熱量后,汽化成低壓低溫蒸汽,被壓縮機吸入,壓縮成高溫高壓蒸汽后排入冷凝器,在冷凝器中向冷卻介質(水或空氣)散熱,冷凝成高壓液體,由節流裝置節流成低壓低溫液體,再進入蒸發器吸熱汽化。
 
  四、冷凍干燥機選擇指南
 
  1.凍干區
 
  凍干機模型中的數字代表凍干機的凍干面積,例如麥可酷凍干機的凍干面積為0.18。用戶應根據自身需求,通過計算確定凍干面積大的凍干機。例如,如果每批液體體積為1.8千克(升)的產品需要冷凍干燥,冷凍干燥板的裝載面積可以通過將材料裝載到厚度為10毫米的材料托盤中來計算:
 
  a(面積,)=V(體積,米)/H(高度,米)=0.0018米/0.01米=0.18平方米
 
  也就是說,應該選擇負載面積為0.18的冷凍干燥機。2.冷阱溫度
 
  冷阱是冷凍干燥過程中捕捉水分的裝置。理論上講,冷阱溫度越低,冷阱的捕水能力越強,但冷阱溫度越低,制冷要求越高,機器成本和運行成本越高。實驗系列冷凍干燥機的冷阱溫度主要在-45、-60和-80左右。冷阱溫度為-45的凍干適用于一些易凍干的產品,冷阱溫度為-60的凍干機適用于大多數產品,冷阱溫度為-80的凍干適用于一些特殊產品。冷阱溫度對捕水能力的影響表明,冷阱溫度從-35下降到-55,冷阱溫度低于-55。因此,在沒有特殊要求的情況下,選擇-60左右的冷阱溫度是理想的選擇,如有要求的選購麥可酷-85度醫藥品級凍干機是不錯的選擇。
 
  3.冷卻速率
 
  冷卻速率反映了制冷系統的制冷能力??蛰d條件下,冷阱的溫度應在一小時內達到指標規定的最低溫度。例如冷阱溫度-60的凍干機,冷阱溫度達到-60的時間應不超過1小時。
 
  4.極限真空度
 
  極限真空度反映了凍干機的泄漏量和真空泵的抽氣效率。過去,真空度越高越好?,F在,真空度應該在合理的范圍內。真空度過高,不利于傳熱,反而降低了干燥速度。但凍干箱的空載極限真空度應在15Pa以上。
 
  5.真空泵時間
 
  凍干箱的空抽速度應在半小時內從大氣壓抽至15Pa。
 
  6、板材溫度均勻性和平整度:
 
  溫度的均勻性和平滑性對產品質量的均勻性有很大的影響。溫度均勻性和平滑性越好,凍干產品質量的均勻性越好。冷凍干燥機的擱板溫度控制有加熱器型和中間流體型。中間流體控制的冷凍干燥機貨架溫度均勻性和平滑性好。冷凍干燥機的擱板為中空夾層結構。擱板的制冷和制熱是通過在擱板內部的流體通道中循環中間流體來實現的,因此擱板的溫度均勻一致。冷凍干燥機采用貨架中間流體技術。鐘罩式凍干機的擱板溫度控制基本采用加熱器,板層溫度一致性稍差。但一般情況下,藥品冷凍干燥機的板間溫差應控制在1.5,板內溫差應為L,食品冷凍干燥機可適當放寬。
 
  7.操縱系統
 
  凍干機控制系統的類型和功能是不同的。對于冷凍干燥機的實驗系列,主要用于探索物料的冷凍干燥過程,少量用于試制。因此,控制系統應能實時顯示凍干過程參數并自動記錄。設定、修改并有效執行冷凍干燥工藝程序;有通訊接口,便于數據采集和存儲。
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