实验室食品冻干设备 真空低温冷冻干燥机 FD-1B-80 干燥设备

实验室食品冻干设备 真空低温冷冻干燥机 FD-1B-80 干燥设备

215　自动控制系统
自动控制系统是冻干机的指挥机构。冻干机的控制包括制冷机、真空泵的起、停,加热温度的控制,物料温度、冷阱温度、真空度的测试与控制,自动保护和报置等。自动控制系统的功能是对冻干机的各个重要参数进行测量、显示;根据预先的设置对冻干机进行J确控制,使其运行在规定的状态,可对故障状态报警并自动应急处理。通过测量和记录冻干过程的工艺参数,可以完整地了解整个冻干过程;对这些参数实施有效的控制,则可以实现对整个冻干过程的优化,即在保证产品质量的前提下,提高生产效率以及减小能量消耗。
3　冻干机的研究现状
冻干机的**特点是产量高,脱水量大。因此,要求真空系统排气量大,真空度不高。目前除采用大型捕水器和罗茨旋转泵机组之外,多采用几级串联的水蒸气喷射泵,这种泵能直接以气态排除水蒸气,系统中不必设置捕水器。食品冻干机中,丹麦阿特拉斯的RAY型间歇式和CONRAD型连续式冻干机,日本共和真空株式会社的无隔离干燥过程水汽凝结器除冰再生技术和TL型液体食品密闭系统管式冻干机可代表世界食品冻干机的技术。1989年10月17日保加利亚的索非亚成立了低温生物学和冷冻干燥技术研究所(InstituteofCry2obiologyandLyophilizationinSofia,简称ICL),主要研究宇航食品、儿童食品、方便食品、食品和营养食品。该研究所目前在世界上排名*三位,仅次于美国和俄罗斯[1]。
国内早在解放前已开始在实验室中用简易的冻干装置来作保存菌种、毒种的试验。50年代初期,武汉、北京等生物制品研究所及部分兽药厂先后进口了一批冻干机,60年代北京、天津、南京、上海、大连等地相继建立了一些实验性冻干食品生产厂并先后仿制了一批冻干机,其特点是整体式,搁板温度不均匀,手动操作,能自动记录。为加快发展我国冻干技术,机电部将工业真空冷冻干燥机列入1986年工业技术发展基金项目,由华中理工大学承担并与浙江真空设备协作进行研制[2],产品于1989年通过部级鉴定。该机结构紧凑、功能齐全搁板间距可调,采用微机程控。此外,*大学核能设计研究院引进俄罗斯大型食品真空冷冻干燥设备的技术,直接与一级企业烟台冰轮集团合作共同研制开发,探索出一条发展我国冷冻干燥事业的新路,提高了我国大型食品冷冻干燥机的整体设计及控制水平[3]。国产冻干机的性能如表1所示[4]。
目前,大部分国产食品冻干机生产厂家走的是仿制道路。有的厂家在采用国外技术的同时,进行了很大的改进。如:加热板内采用了特殊导流装置,使板内流体的流量均匀,保证了加热的均匀和稳定;捕水器在工作中可实现交替捕水和融冰,捕水器盘管内液制冷方式由传统的液相变制冷改为液无相变制冷,使捕水器盘管内温度均匀,结霜性能良好。除仿制之外,国内自己的研制能力也在提高,有的单位已经脱离了仿制国外机型,抽气系统采用低架式水蒸气喷射泵抽水蒸气,省去了捕水器和制冷系统,使设备价格有所降低。 

1 　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 经过前处理的预冻食品装入干燥仓内 ,在低温真空 状态下 ,由加热板导热或辐射方式供给食品热能 ,使 食品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捉 ,直至按冻干曲线 达到规定的要求而停止供热和抽真空 ,完成食品冻 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。
1. 1 　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 ,它的性能直接影响到冷冻干燥设备的性能。 如果带有蒸气消毒灭菌功能 ,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 内部空间的利用率低 ;矩形干燥室的空间利用率高 , 但制造费用高。
1. 2 　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。为防止经水蒸气 捕集冷凝器后抽除的气体中含有的少量的水蒸气 进入泵内 ,系统内配置了气镇阀 ,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 止排体中的烟雾污染室内环境。
1. 3 　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 ,就提供水蒸气升华所需的足够热量 ,因此 要配置加热系统。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。

自动控制系统 自动控制系统是冻干机的指挥机构 ,冻干机的 控制包括制冷机、真空泵的起、停 ,加热温度的控制 , 物料温度、冷阱温度、真空度的测试与控制 ,自动保 护和报置等。自动控制系统的功能是对冻干机 的各个重要参数进行测量、显示 ,根据预先的设置对 冻干机进行J确控制 ,使其运行在规定的状态 ,并可 对故障状态报警并自动应急处理。通过测量和记录 冻干过程的工艺参数 ,可以完整地了解整个冻干过 程。对这些参数实施有效地控制 ,则可以实现对整 个冻干过程的优化。即在保证产品品质的前提下 , 提高生产效率及减少能量消耗。 2 　食品冻干机的研究现状 食品冻干机的**特点是产量高 ,脱水量大。 因此 ,要求真空系统排气量大 ,真空度不高。目前除 采用大型捕水器和罗茨旋转泵机组之外 ,大多采用 几级串联的水蒸气喷射泵 ,这种泵能直接以气态排 除水蒸气 ,系统中不必设置捕水器。由于装料量大 , 大多采用装料车。食品冻干机中 ,丹麦阿特拉斯的 RA Y型间歇式和 CONRAD 型连续式冻干机 ,日本共和真空株式会社的无隔离干燥过程水气凝结器除 冰再生技术和 TL 型液体食品密闭系统管式冻干机 可代表世界食品冻干机的技术。1989 年 10 月 17 日保加利亚的索非亚成立了低温生物学和冷冻 干燥 技 术 研 究 所 ( Institute of Cryobiology and Lyophilizatin in Sofia ,简称 ICL) ,主要研究宇航食 品、儿童食品、方便食品、食品和营养食品。该 研究所的科研实力目前在世界上排名*三位 ,仅次 于美国和俄罗斯[2 ] 。
近年来 ,国内食品冻干机发展较快 ,生产厂家较 多 ,质量、性能、规格型号各不相同。早在解放前 ,国 内已开始在实验室中用简易冻干装置来作保存菌 种、毒种的试验。20 世纪 50 年代初期 ,武汉、北京 等生物制品研究所及部分兽药厂先后进口了一批冻 干机。20 世纪 60 年代北京、天津、南京、上海、大连 等地相继建立了一些实验性冻干食品生产厂家并先 后仿制了一批冻干机 ,特点是整体式 ,搁板温度不均 匀 ,手动操作 ,能自动记录。20 世纪 70 年代湖北自行设计了 37. 4 m2 的冻干机 ,采用单机双级压缩机 , 可在箱内加盖瓶塞 ;在上海建立了年产 300 t 的中 等规模的冻干车间。为加快我国冻干技术的发展 , 机电部将工业真空冷冻干燥机列入 1986 年工业技 术发展基金项目 ,由华中理工大学承担并与浙江真 空设备厂协作进行研制[3 ] ,产品于 1989 年通过部级 鉴定 ,该机结构紧凑、功能齐全、搁板间距可调 ,采用 微机程控。此外 ,*大学核能设计研究院引进俄 罗斯大型食品真空冷冻干燥设备的技术 ,直接 与一级企业烟台冰轮集团合作 ,共同探索出一 条发展我国冷冻干燥事业的新路 ,优点是 :起点高、 投资少、。在引进、消化、吸收的同时 ,对设备 的改进提出了切实可行的方案 ,控制系统设 计 ,从工艺要求出发 ,在考虑节能的同时 ,以进一步 提高效率为目的 ,采用现代化的仪表和控制手 段 ,对设备的控制系统重新进行了优化设计 ,从根本 上提高了我国大型食品冷冻干燥机的整体设计及控 制水平[4 ]