小型冻干机 食品冻干装置 FD-1C-80 实验室冷冻干燥机

小型冻干机 食品冻干装置 FD-1C-80 实验室冷冻干燥机

由于真空冷冻干燥是在低温、真空状态下进行,物料中的水分直接从固态升华为气态,因而可以Z大限度地保持被干物料的细胞活性以及被干物料的色、香、味、形状和营养成分,而且复水性能好。真空冷冻干燥技术广泛应用于各种热敏性物质的干燥处理及贮存,如生物制品及的生产、食品冻干脱水、人体组织器官贮藏以及**导材料粉末的制备等。随着人们对冻干产品需求的不断增加,冻干设备也有了较大的发展。2　真空冷冻干燥设备的原理及组成　　真空冷冻干燥设备的工作原理是:先将物料冻结到共晶点温度以下,使水分变成固态的冰,然后将经过前处理的预冻物料装入干燥仓内,在低温真空状态下,由加热板导热或辐射方式供给热能,使物料中的水分直接由冰升华成水蒸气。不断升华出的水蒸气,由真空泵组抽至捕水仓内,在-40℃～-45℃的排管外壁上凝结被捕,直至按冻干曲线达到规定的要求而停止供热和抽真空,完成物料冻干全过程。真空冷冻干燥机(简称冻干机)主要由真空冷冻干燥箱(简称冻干箱)、真空系统、制冷系统、加热系统及自动控制系统等几部分组成。
211　干燥箱
干燥箱是一个真空密闭容器,是冷冻干燥设备的重要组成部件之一,是干燥过程中传热和传质的场所,它的性能好坏直接影响到冷冻干燥设备的性能。如果带有蒸汽功能,冻干箱还应是一个低压内压容器。干燥室的形状主要有圆形和矩形两种。圆形干燥室操作*、强度高、制作*,但其内部空间利用率低。矩形干燥室空间利用,但制造费用高。
212　真空系统
真空系统包括真空干燥室、隔离阀、水蒸气捕集冷凝器、真联式旋片真空泵、联接管道以及放气阀等。系统内空气水蒸气的抽除是由真空泵来完成的。当真空泵工作时,打开隔离阀,真空干燥室内的空气及水蒸气经过水蒸气捕集冷凝器捕获水分后进入真空泵,由真空泵排气口排出系统外。为了防止经水蒸气捕集冷凝器后抽除的气体中仍含有少量的水蒸气进入泵内,系统配气镇阀。冷冻干燥时,打开气镇阀。在真空泵的排气口装有油雾捕集器,以防止排体中烟雾污染室内环境。
213　加热系统
为了使冻结后制品中的水蒸气不断地从冰晶中升华出来,就提供水蒸气升华所需的足够热量,因此要有加热系统。加热系统除加热板以外,还包括热媒加热罐、换热器、气动调节阀、循环泵及管路、阀门、液位计、温度传感器等。
214　制冷系统
水蒸气凝结器又称为冷阱,是制冷系统的主要部件。在1313Pa真空下,质量为1g的冰升华可生成100m3的水蒸气。若这大量的水蒸气不加以处理而由真空泵抽出,则需要大容量的抽气机才能维持所需的真空度。冷阱的作用是将干燥室中的水蒸气冷凝吸附变成冰,以免进入真空泵,一方面可以减小真空泵的工作负担,另一方面能够保证干燥室具有较低的真空度。 

无论是国产的还是引进的冻干设备,其共同的缺点是价格贵,能耗高,投资收回慢。降、减少能耗是冻干机今后的主攻方向。因此,冻干机的研究方向和发展趋势应该是:　　(1)改进结构、优化设计、降、减少能耗。国外有些冻干机不采用不锈钢制造,而采用低碳钢涂覆食品用可烘干树脂,涂层厚度为0112～0120mm,在室温下就会发出红外线。搁板表面涂高性能远红外发射材料,增强其辐射能力;料盘表面处理,增强其吸热能力。料盘在两块辐射搁板之间有一Z佳位置,而不是取中间位置,因此应优化设计。捕水器的结构、尺寸、结霜特性的优化更有实际意义,因为它的造价目前几乎相当于冻干箱的造价,且其运转功耗也较大。
(2)保证质量,提高性能。有的厂家生产的冻干机从安装好之后,一直不能投入正常生产;有的冻干机虽然能生产,但能耗太高,生产的产品越多,赔钱越多;还有的元器件不断出现故障,影响正常生产。因此,冻干机的质量保,可靠性要提高。要提高冻干机的性能,除了保加热速率、抽气速率、温度均匀性、真空度稳定性之外,还应增强设备新的功能。例如增加冻干结束的判断功能,Z简单的办法是称重法。目前已经有人试验,但都不太成功。原因是没有离开天平和地秤的模式,致使小设备安装困难,大设备笨重而不稳定。应该发展重量传感器,用很小的一次元件给出重量随时间的变化。
(3)开发连续式冻干设备。目前生产的冻干机大都是间歇式的,随着工业技术的发展,人民生活水平的提高,冻干产品的消费量会增大,因此发展连续式冻干设备,增加冻干产品的产量是必然趋势。
(4)提高卫生标准。近年来西方在食品生产企业开始推行HACCP系统(HazardAnalysisCriticalControlPoint),对食品加工设备的、卫生管理等提出了更加严格的要求。以此为契机,日本许多厂家纷纷将原有镀锌钢板的真空干燥室改为不锈钢真空室,因为在向真空室通蒸汽进行的过程中,镀锌层会与60～80℃的湿热蒸汽发生反应生成微粉,污染食品。冻干设备的服役期一般为20～25年,考虑到HACCP系统迟早将进入中国,因此我国冻干机产业厂家应未雨绸缪,尽早做好准备。

冻干机型号中的数字代表该型号冻干机的冻干面积，用户应根据自己的需要，通过计算来确定需用多大冻干面积的冻干机。例如每批需冻干1.8公斤(升)液体量的产品,用物料盘装载物料，每盘装载10㎜厚，则可计算得冻干板层的负荷面积：
A(面积，㎡)=V(体积，m3)/H(高度，m)=0.0018m3/0.01m=0.18㎡
即需选用板层负荷面积为0.18㎡的冻干机。
2、冷阱温度
冷阱是冷冻干燥过程捕获水分的装置，理论上讲，冷阱温度越低，冷阱的捕水能力越强，但冷阱温度低，对制冷要求高，机器成本及运转费用高。冷阱温度为-50℃的冻干适用于一些*冻干的产品，冷阱温度为-60℃左右的冻干机适用于大部分产品的冻干，冷阱温度为-80℃的冻干适用于一些特殊产品的冻干。冷阱温度对捕水能力的影响实验表明冷阱温度从-35℃下降到-55℃，捕水能力有提升明显，冷阱温度低于-55℃，冷阱的捕水能力提升不明显。因此，在没有特殊需求的情况下，选用冷阱温度-60℃左右是理想的选择。并且采用混合工质制冷技术，在同样制冷机组的情况下，制冷温度低、制冷量大、工作稳定性高、故障率低。
3、降温速率
降温速率体现制冷系统的制冷能力，在空载情况下,冷阱温度应在1小时内达到指标规定的Z低温度。例如，冷阱温度≤-60℃的冻干机，机器从打开制冷开始计时，冷阱温度达到-60℃的时间应不大于1小时。
4、极限真空度
极限真空度体现冻干机的泄漏情况及真空泵的抽气效率。冻干箱的真空度，过去的观点认为真空度是越高越好，现在的观点认为真空度应在一个合理的范围之内。真空度太高了，不利于传热，干燥速度反而下降，但无论如何冻干箱的空载极限真空度应达到15Pa以下。
5、抽真空时间
冻干箱空载的抽空速度，应在半小时之内从大气压抽到15Pa。
6、板层温度均匀性及平整度：
板层温度的均匀性和平整度,对产品质量的均一性有很大的影响,温度均匀性和平整度越好，则冻干产品质量的均一性也越好。冻干机搁板温度控制有加热器型和中间流体型，采用中间流体控制板层的冻干机搁板温度均匀性和平整度好，这种冻干机板层为空心夹层结构，板层的制冷和加热均通过中间流体在板层内部的流体通道循环来实现，因此板层温度均匀一致。钟罩型冻干机的搁板温度控制基本上都是采用加热器，板层温度一致性稍差。但总体而言，医药用冻干机板层温差应控制在±1.5℃，板内温差为±l℃，食品冻干机可适当放宽。