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冷冻干燥机原理及选用指南!

一、冷冻干燥机简介
冷冻干燥机是将含水物料预先冷冻,在真空中使水分升华得到干燥产品的技术方法。 冻干易于长期保存,加水后可恢复到冻干前的状态,保持原有的生化性质。
 
冷冻干燥机技术在生物工程、医药工业、食品工业、材料科学、农副产品深加工等领域有着广泛的应用,其规模和领域还在不断扩大。 为此,真空冷冻干燥应成为21世纪重要的应用技术。
 
2、冷冷冻干燥机的基本结构
冻干机由冷冻系统、真空系统、加热系统、电气设备控制系统组成。主要部件有干燥箱、冷凝器、制冷机组、真空泵、加热/冷却装置等。
 
冷冻系统是冻干机最重要的部分,被称为“冻干机的心脏”。制冷系统主要由以下部件组成:压缩机、制冷剂、油分离器、水冷凝器、过滤干燥器、中冷器、视镜、电磁阀、手阀(顶阀)、膨胀阀、蒸发器(板式换热器)、背箱冷凝盘管)、气液分离器、回气过滤器、压力表、压力控制继电器、CPCE(能量调节器)、安全阀、制冷管路等。
 
3、冷冻干燥机的工作原理
冷冻干燥是利用升华原理进行干燥的一种技术,是将干燥的物质在低温下迅速冷冻,在适当的真空环境中使冻结的水分子直接升华的过程。 冻干得到的产品称为冻干机,该过程称为冻干。
冷冻干燥机(见下图)的工作原理是液态制冷剂吸收被蒸发器冷却的物质的热量,然后蒸发成低压低温蒸汽,即高温、低温的蒸汽。压缩机的高压蒸汽,经压缩后排至冷凝器。 它向冷凝器内部的冷却介质(水或空气)辐射热量,将其冷凝成高压液体,被挤压成低压和低压。 - 通过节流装置使液体升温,重新进入蒸发器,吸收热量并蒸发。
 
4、冷冻干燥机选型指南
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,例如,LGJ-18C型冻干机的冻干面积为0.18㎡。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,m)/H(高度,m)=0.0018m/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。实验系列冷冻干燥机的冷阱温度主要有-45℃左右、-60℃左右、-80℃左右等几个档次。冷阱温度为-45℃的冻干适用于一些容易冻干的产品,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。