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杭州川一实验仪器有限公司
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实验室冷冻干燥机 FD-1A-50 食品冻干装置 低温干燥冷冻机
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率高,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。
干燥是古老的操作，但粉体和生物制品的加热干燥常常造成颗粒不可复原的团聚，尤其是在**细粉体制备方面，液相中的纳米颗粒经干燥会聚结为难以分散的团块，这主要是因为普通的颗粒干燥过程中水分在从颗粒间孔道散发，表面张力导致较高的附加压力，将颗粒紧压在一起成为团块。
而冷冻干燥可以避免这一问题，冷冻干燥是先将待干燥凝胶或血液冷冻为固体，再在合理的条件先通过升华作用而使其中的水分气化而脱除水分，由于冰的气化过程不会对固体颗粒的聚结状态产生影响，因此可以完好保存原来的颗粒不被压紧而团聚，此外冷冻干燥适合处理生物制品，比如血液等，因为它没有高温操作，可以防止生物制品变质。
1、冻干面积
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。