真空冷冻干燥技术的工艺和设备
真空冷冻干燥技术是将含水物料在低温状态下冻结,然后在真空条件下,使冰直接升华成水蒸气并排掉脱水物料中的水分使物料干燥的一门高新技术。它是随制冷、真空、生物、电子等技术的发展而迅速兴起的一门多学科综合应用技术。
随着冻干食品的迅速发展与应用,国内冻干食品的生产厂家也越来越多,如何运用冻干设备生产出合格的产品对生产厂家来讲都已熟知。但如何将冻干机理、冻干工艺的研究成果运用到实际的生产过程中,使整个冻干工艺达到最优值,降低成本,提高生产率,是急待解决的问题。因为真空冷冻干燥产品可以最大限度的保持新鲜物料的原有色、香、味、形和营养成分。本文通过对玫瑰花的真空冷冻干燥实验的分析,对影响真空冻干的过程参数进行了试验研究。试验表明:隔板温度、干燥室真空度是很重要的两个参数;冻结速率对总冻干时间没影响。
在试验测试的基础上,讨论了过程参数隔板温度、干燥室真空度的影响,目的在于减少冻干时间和降低能耗。得出最优化参数是:温度为55℃,压强为39Pa,较优工艺参数的验证结果表明优化结果符合实际情况。最后通过对小型的真空冷冻干燥机的设计,探索了食品冻干设备的设计理论。
第一章绪论
1.1真空冷冻干燥的原理
真空冷冻干燥技术是技术含量比较高、涉及知识面比较广的一种技术,也是一门实验性很强的技术。真空冷冻干燥是先将湿物料冻结到共晶点温度以下,使水份变成固态的冰,然后在适当的温度和真空度下,使冰升华为水蒸汽,再用真空系统的捕水器将水蒸气冷凝,从而获得干燥制品的技术。干燥过程是水的物态变化和移动过程。由于这种变化和移动是发生在低温和低压下。因此,真空冷冻干燥的基本原理就是低温低压下传热传质的机理。化学热力学中的相平衡理论是真空冷冻干燥技术原理的基础。在一定的压力和温度下,水的三种形态之间达到一定的相平衡,据此得到水的相图(图1一1)。三相点显示了水的气、液、固三相共存的压力和温度条件。
图1一l水的相平衡图
当蒸汽压大于三相点压力P。(610.SPa)时,冰首先融化为水然后再由水转化为水蒸气,其过程为蒸发过程;如果低于三相点压力,冰可直接升华为水蒸气,这就是升华干燥的理论基础。当干燥室内的真空度低于6lOPa绝对压力,物料温度低于零度,物料内的冰晶才能直接升华成水蒸气。一般采用预冻结的方法先将含水物品快速低温冻结,然后在高真空的条件下,使物品中的冰晶升华,待冰晶升华后再除去物品中的吸附水,即成为冷冻干燥物品。冷冻干燥物品的残留水量一般在%1一4%左右。.
2真空冷冻干燥特点
真空冷冻干燥是物质脱水干燥的一种工艺措施,冻干一般分预冻、升华、解析3个主要过程.其中升华和解析是在真空条件下进行的.与其他干燥方法(自然风干、晒干、热风干燥)相比,具有以下特点:
1.冷冻干燥在低温下进行,且处于高真空状态,因此对于许多热敏性的物质特别适用,如蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活力川。一些易氧化的物质得到了保护,保留了新鲜食品的色、香、味及营养成分。
2.由于在冻结的状态下进行干燥,因此体积几乎不变,保持了原来的结构,不会发生浓缩现象。
3.干燥后的物质疏松多孔,呈海绵状,加水后溶解迅速而完全,几乎立即恢复原来的性状。
4.冻干产品脱水彻底,含水量低(2%一5%),重量轻,贮运方便;
5.冻干制品采取真空或充氮气包装和避光保存,可保持5年不变质。由于重量轻,可室温贮运销售,对营销十分有利。与速冻制品相比,免除了运输储存、销售过程中消耗很高的冷藏链。.6在升华过程中溶于水中的可溶性物质就地析出,避免了一般干燥方法中的表面硬化和营养损失的现象。
7.冷冻干燥产品价格高,设备投资大,成本高。
1.3真空冷冻干燥技术的应用
真空冷冻干燥技术用途广泛,涉及到生物工程、医药工程、食品工程、材料工程等领域。干燥产品质量优异,有毒有害物质可以回收。
1.医药方面:维生素、抗生素、疫苗、活菌菌苗等。
.2食品方面:蔬菜类、肉类、水果类、水产类、方便面类、速溶饮料等。
3.各种标本、活组织方面:干花、动植物标本、移植的皮肤、角膜、骨骼、主动脉等。
.4微生物和藻类方面:酵母、酵素、原生动物、微细藻类等。
5.材料科学方面:制备粒径为纳米级的金属和陶瓷微粉,制备隔热轻陶瓷,合成超导粉等。
.6在考古和古旧书画复原方面:如古旧书画的修补、图书馆的书籍、档案馆的文献复原等。其他:在放射性同位素及废核燃料中的应用,此外冻干还应用于非水溶液的干燥2l[。
1.4国内外真空冷冻干燥的发展和应用
冻干作为科学技术还是近百年来的事情。1890年Altmamr在制作标本时,为了防止标本中的物质在有机溶剂中溶解造成不可逆损失,改变过去用有机溶剂脱水的方法,而采用冷冻干燥法冻干了多种器官和组织.他的工作确立了生物标本系统的冻干程序,这是冻干在制作生物标本中的最早应用.1909年Shackn将冻干引入细菌学和血清血领域3l[。他采用盐冰预冻,在真空状态下用硫酸作吸水剂,对补体、抗毒素、狂犬病毒、免疫血清、肉和血液等进行冻干,其设备虽十分简陋,但却是后世先进冻干机的雏形.他在研究与开发生物制品、蛋白质的冷冻干燥技术方面开创了一个新纪元。1930年Flosdorf开始了食品冻干试验,1940年英国的Fikidd提出了食品冻干技术。第二次世界大战中,为了保证血液的供给,开发了真空冻干技术。1943年世界上最原始的食品冻干设备出现在丹麦['l。20世纪60年代至70年代,国外对食品冻干研究非常活跃。随后各发达国家将冻干技术广泛应用于医疗药品和食品工业领域。目前,国际上食品真空冷冻干燥已向自动化、工业化发展,规模也越来越大。
真空冷冻干燥被认为是生产高品质脱水食品的最好的加工方法。国外冻干食品品种之多,已超过用冷藏、冷冻、罐头及其他热干方法中任何一种方法储存或加工的制品,营养品类:鳌粉、蜂蜜、蜂王浆、甲鱼、龟类等;水果类:苹果、香蕉、梨、桃、草墓等;还有水产类,肉类,饮料类等等。所以冻干食品在民用食品中已确立了稳固的地位。例如,美国销售的快餐食品中40%一5%0是冻干品,欧美销售的速溶咖啡中4%0~7%0是冻干品。日本冻干豆酱早就与喷雾干燥豆酱平分秋色。随着冻干技术的推广,对冻干理论和工艺的研究也逐渐兴旺起来。1944年,Flosdorf出版了世界上第一部有关冷冻干燥技术和理论的专著,而在描述真空冷冻干燥数学模型方面,许多人提出了各种各样的理论。提出最早和应用最广的模型是Sandll和King的冰界面均匀向后移动模型,简称UR工F模型,属于稳态模型。其主要思想是热量通过干燥层和冷冻层传导到升华界面,使升华得以进行。产生的水蒸气通过多孔的千燥层,在真空室内扩散,最后被真空泵抽到捕水器内捕集,随着升华的进行,冰界面向冻结层均匀地退却,在其后产生多孔的干燥层。这种模型描述液态和固态物料的冻干过程是有效的。但是,实际的干燥过程是非稳态的。为了接近于实际情况,1968年,D.2.Dyr。等又提出了准稳态模型[51。第三种模型是Lifehield和Liapis于2979年提出来的,称为解析一升华模型。在该模型中,认为冷冻层的冰升华和干燥层的吸附水解吸是同时进行的。
国内的冷冻干燥事业起步较晚,我国冻干工业的发展在五十年代开始,而且由于技术、产品和经营上面的原因,没有得到很好的发展甚至处于停顿的状态。自70年代到80年代后期我国在真空干燥技术和设备方面进行了大量的科学研究工作,到了90年代己有长足的发展。70年代中期在上海等地建立了食品冻干车间,80年代开始,食品冻干技术受到了国际市场的影响,渐渐热起来,青岛第二食品厂率先引进日本的冻干设备,成立大洋公司,生产冻干葱,姜片等产品,主要销往日本.紧接着,宁夏寒利冰食品有限公司引进丹麦阿特斯公司生产的冻干设备,相继生产出冻干蔬菜、水果、肉类及调味品等产品,主要用于出口.我国全部冻干食品的年生产总量虽然逐年增加,但远远满足不了国际市场需求,所以发展前景十分广阔。冻干食品的
国际市场售价很高、利润很大。如我国目前出口的冻干大葱卖价约为18万元/吨,冻干菠菜16万元/吨,冻干大蒜5万元/吨。这些商品的利润率一般都在40%左右6I]。如此高价也仍很抢手,难以满足需求。
1995年以来,我国研究、开发真空冻干技术取得了可喜的进步,工艺技术达到了国外同类设备的先进水平.90年代以后生产的冻干机,绝大部分采用计算机进行自动控制,从冻干机的运行程序设定、执行、修改、冻干过程中温度、真空度、时间、含水量等主要参数的采集均能自动进行。冻干工艺、冻千理论的研究逐渐受到重视,2002年国内共召开3次与真空冷冻干燥有关的学术交流会。2002年1月8一10日在哈尔滨召开了“第八届全国干燥大会”,会议论文集收录了6篇有关真空冷冻干燥的文章,其中基础研究1篇,冻干设备研究3篇,冻干工艺研究1篇,综述性文章1篇。2002年8月26日一30日在北京召开了xDsI3htlnetmation已D叮ingsympposimu,论文集上刊登了与冻干有关的论文9篇,其中基础理论研究2篇,工艺研究7篇v[]。1996年9月在中国科大召开的中国真空学会四届会议上,香港专家邵公田
曾大胆地预言,中国的冻干食品将大量走向市场,并且风靡全球8[]。1
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5真空冷冻千燥的基本过程
真空冷冻干燥过程可分为预处理、预冻、冻干和后处理。
1.5.1预处理
包括选择、切清洗、漂烫、杀菌、添加反应剂和抗氧化剂等。其目的是清除杂物,使之易升华干燥;清除醇素引起的变质;防止脂肪氧化和酵母引起的化学变质。
同时切分尺寸及切口方位影响冻干速率。如在物料的切制成片时,应垂直于食品的纤维方向切断,这有利于干燥时产生的水蒸气逸出和提高部分传热系数,可减少能耗9[]。且物料厚度越
小,消耗的能量也随着降低。在下阶段冻结过程中,食品的初始温度直接影响到冻结结束时平均温度,因此在预处理时应对食品进行预冷处理【`01。方法是将物料浸入温度为5℃一10
℃的水中快速冷却。不同的食品,有不同的预处理工艺。预处理对冻干制品质量影响很大,需严格按工艺要求操作。
1.5.2预冻
预冻是将溶液中的自由水固化,使干燥后产品与干燥前有相同的形态,防止抽真空干燥时起泡、浓缩、收缩和溶质移动等不可逆变化产生,减少因温度下降引起的物质可溶性降低和生命特性的变化。
一般来说预冻之前应确定三个数据。一是预冻速率,产品不同,其最优冷冻速率也不同,应根据试验来确定。二是预冻的最低温度,应根据该产品的共熔点来决定,预冻的最低温度应低于共熔点温度。三是预冻时间,根据机器的情况来决定,保证抽真空之前所有产品均已冻实。一般产品的温度达到预冻最低温度之后1一2小时即可开始抽真空升华。
)l预冻速率
预冻的速度影响真空冻干食品的质量与冻干速率。为了获得不同的降温速度,就要采用不同的预冻方法;例如有时需装箱之后才开始冻干箱的降温;有时需要让机器预先降到低温,再将产品装入冻干箱内。由试验中发现,预冻过程中会产生溶质效应和机械效应。溶质效应就是在预冻过程中,水分慢慢冻结而减少,导致溶液中电解质浓度逐渐升高,电解质浓度的增加引起蛋白质的变性,而使细胞死亡;另外电解质浓度的增加会使细胞脱水而死亡111】。溶质效应在某一温度范围最为明显,这个温度范围是在水的冰点和该液体的全部固化温度之间,为了减弱溶质效应,需要以最高的冻结速率越过这个温度范围。机械效应就是预冻速度慢,产生冰晶大而不规则;干燥时对于水蒸气扩散阻力小,有利于升华。但会对细胞组织产生严重的机械损伤,影响成品的弹性和复水性,且复水性差。而快速冷冻产生的冰晶较小,形成的晶核数量越多,孔隙度越小,阻力越大,水蒸气只有靠渗透穿过己干的固体膜层,干燥时间大大延长,不利于升华,但干后复水性好。解决这个问题只需要增大冰晶体的体积。从实验得知,食品温度在一1℃一5℃时,其绝大部分从液相变为固相,被称为最大冰晶生成带。有经验的技术员会在冻结阶段将预先设置的温度(一1℃一10℃)保留一段时间,以促进冰晶的生长l[2}。冷冻干燥食品的香味对消费者来说是判定它质量的一个重要准则,研究认为,具有芳香风味的食品,慢冻过程中冰结晶之间的固体物质部分较大,升华中通过扩散香味损失减少,有利于芳香的保持。对于药品、抗菌素以及血清,血浆和蛋白质标本可以进行缓慢冻结,因为它们的生物特性不会发生变化。但是对细菌和病毒需要快速冻结,因为这样能保持它们的生命能力,避免溶质效应的产生。综上所述,需要选取一个合适的预冻速度,以得到较高的存活率和较好的物理性状及溶解度,且有利于干燥过程中的升华。不同的物料应通过实验确定其最佳预冻速度。
2)预冻温度
食品在进入干燥室以前必须低于共晶点温度,共晶点温度必须在预冻前通过实验测得。测定共晶点的方法有多种,有电阻检测法、差热分析仪扫描法、低温显微镜直接观察法等。其中电阻检测法方便宜行。测量时一般先把需要冻干的产品配制成溶液,溶液冻结后离子将固定不能运动,因此电阻率将非常大,而有少量液体存在时电阻率将显著下降。因此测量产品的电阻率将能确定其共晶点。在制定实际工艺曲线时,一般预冻温度要比共晶点温度低5一10℃。
3)预冻时间
根据设备的情况来决定,保证抽真空之前所有产品均已冻实。如果没有冻实,则抽真空时产品会没有一定的形状;冻干箱的每一板层之间的温差小,则预冻时间可以相应缩短,一般产品的温度达到预冻最低温度之后1一2小时即可开始抽真空升华。
1
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5.3冻干
冻干是工艺要求最复杂的一道工序,要严格按一定的工艺要求(即冻干曲线)进行。冻干曲线是指冻干物料温度和冻干箱内压力随时间变化的曲线。不同的物料、不同的品种、不同的冻干设备,都有不同的冻干曲线,一般都是由实验确定,再用来指导冻干生产。冻干一般分为升华干燥和解吸干燥。升华干燥也称为第一阶段干燥,将冻结后的产品置于密闭的真空容器中加热,当全部冰晶除去时,第一阶段干燥就完成了,此时约除去全部水分的9既。干燥是从外表面开始,逐步向内推移的,冰晶升华后残留下的空隙变成其后升华水蒸气的逸出通道。在产品冻干的第一阶段,除了要保持冻结产品的温度不能超过共晶点以外,产品干燥部分的温度也必须低于其干燥层表面容许的最高温度(不烧焦或变性),还要保持已干燥的产品温度不能超过崩解温度。当温度上升到共晶点温度以上时,产品就会发生熔化或产生发泡现象,致使冻干失败,这时的温度叫崩解温度,崩解温度主要由溶液的成分所决定。过低的崩解温度会延长干燥时间,而且可能是设备能力所不能达到的,可以通过选择合适的添加剂来提高崩解温度。解吸干燥也称为第二阶段干燥。一旦产品内的冰升华完毕,产品的干燥就进入了第二阶段。在第一阶段干燥后,在干燥物质的毛细管壁和极性基团上还吸附有一部分水分,这些水分是未被冻结的.当它们达到一定含量时,就为微生物的生长繁殖和某些反应提供了条件。为了使产品达到合格的残余水份含量,改善产品的储存稳定性,延长保存期,必须对产品进一步干燥。在解吸干燥阶段,可以使产品的温度迅速地上升到该产品的最高允许温度,并在该温度下一直维持到冻干结束为止。同时,为了使解析出来的水蒸气有足够的推动力逸出产品,必须使产品内外形成较大的蒸汽压差,因此在此阶段中箱内必须高真空。第二阶段干燥后,产品内残余水分的含量视产品种类和要求而定。一般在.045%一4%之间。食品在真空冷冻干燥过程中需吸收一定的热量,这个过程实际上是传热、传质的过程。显然,如何将热量更为有效地传给物料,将影响干燥速率。真空冷冻干燥的传热方式主要是传导和辐射,其传热效率低。近年也有采用循环压力法,其基本原理是降低真空度以增加强制对流的效能。
1)冻干室压强对冻干速率的影响
在冻干过程中,增大压强有利于传热但不利于传质,降低压力有利于传质但不利于传热。如果冷冻干燥是传热控制过程,则干燥速率随着干燥室压力升高而提高。如果冷冻干燥是传质控制过程,则干燥速率随着干燥室压力降低而提高。解决此矛盾的一个方法是采用压力循环过程,即在冻干过程中采用时高时低的压力,在高压阶段增强传热,加速升华;在低压阶段加速水汽扩散,并按一定循环速率循环交替,可以设想在一定的压力范围内,可能达到比恒定压力下更高的冻干速率。
实验表明,在较底的压力范围内提高工作压力可以加速冻干,而在同样的压力范围内采用循环压力可更有效地提高冻干速率。循环压力的波幅对冻干速率有明显的影响,而对周期的影响不大13[]。冻干箱的合适压强一般认为是在0.les一0.3毫巴之间,在这个压强范围内,既利于热量的传递又利于升华的进行。超过0.3毫巴时,产品可能熔化,此时应发出真空报警信号,切断对产品的加热,甚至启动冷冻机对冻干箱进行降温,以保护产品不致发生熔化。
2)加热方式对冻干速率的影响
目前冻干机上常见的加热方式有传导加热、辐射加热和微波加热
a.传导加热
传导加热的主要是以接触式传热为主,利用载热体通过加热板来实现,热源有电加热、蒸汽加热等。接触式传热如1一2()a所示,传热和传质的方向相同,随着升华表面不断向内退缩,已干层就愈来愈厚,冻结层愈来愈薄,因而传质的阻力越来越大,而传热的阻力愈来愈小。接触式传热效率较高,但易造成物料受热过度,影响产品质量,若控制得当,可避免其缺陷。
b.辐射加热
辐射加热是热量由热辐射板通过辐射传至物料干燥层表面,再通过导热和气体对流的方式由
干燥层表面到达升华界面。辐射式换热如图1一2(b)所示,辐射式传热和传质的方向是相反的,内部的冻结层温度决定于传热和传质的平衡。一般辐射加热的特点是:随着干燥过程中升华表面向内退缩,已干层的厚度愈来愈厚,传热和传质的阻力同时增加。辐射式换热可克服接触式传热的缺点,易保障产品的质量,但所需时间较长,效率低。
c.微波加热
微波加热适合热敏材料的冻干过程,如图1一2(c)所示:由于其传热基本不受干燥层的影响,热能可以直接到达物料的升华面,因而物料表面和升华面之间的温差很小,可使冷冻层维持并接近物料允许的最高温度,因而对干燥过程是最有利的,可大大缩短干燥时间,提高干燥速率。4]。对大厚度物料,冻干宜采用微波加热,而小厚度物料冻干,宜采用表面加热,即接触式传热和辐射换热;至于厚度的分界点,则视不同物料性质决定l[5];微波干燥具有加热均匀、干燥时间短等特点,很有发展潜力。但在13.P3a一666.6Pa的干燥室压力下,微波加热容易引起辉光放电现象。这种现象容易引起冻干食品的“链式反应”,最终导致冷冻干燥的失败,而且微波加热易使冻干制品产生异味['6]。微波加热费用较高,过程较难控制,目前处于发展阶段,在工业大批量干燥中应用较少〔,”。实际冻干过程究竟采用哪种供热方式,需要对各种工况进行具体分析。
图1一2物料内部的传热传质
1.5.4后处理
经冻干的制品不仅含水量低,且其呈多孔状,组织表面比原来扩大100一150倍8l[],因而吸湿性强,易受氧化影响。为了便于保存,后处理不容忽视,后处理的主要内容是包装。包装材料一般选不透水、隔氧、遮光的真空镀铝薄膜及PET/铝薄/即复合材料。包装形式可采用真空包装或真空充气包装(充氮或二氧化碳)食品中的微生物会导致包装后食品的变质和败坏,必须采取各种有效的灭菌和消毒方法,对包装材料和食品杀菌。对冻干食品来说,常用的方法有紫外线杀菌和辐射杀菌。
值得一提的是在包装过程中,随着技术的发展,微波也应用于食品包装上。食品包装纸在生产、传输和保存过程中,极易受到病原微生物的污染,常规的化学或物理消毒方法都会损及纸的品质,尤其是化学消毒方法,甚至会因其臭味而降低纸的使用价值。有的考虑其安全问题,用紫外线灯进行灭菌,效果也不理想,所以很难处理。微波消毒比常规加热消毒所需温度低,杀菌从表面到内部均能实现。在保证产品质量的同时提高干燥速率,降低成品的价格,对冻干产品的发展具有重大意义。因此必须多方面努力,寻求先进可行的操作过程,对于一种新的物料,在制定合适的操作方案时,最好在实验设备上测定主要因素对冻干过程的影响,以供实际操作时参考。
随着我国种植业、养殖业的发展,人们生活水平的提高,国际市场对真空冷冻干燥食品需求量
的不断增加,食品的加工贮藏工业越来越被人们重视;冷冻干燥作为新技术必将得到进一步飞速发展,成为很有发展潜力的技术领域。
1.6本文解决的问题
真空冷冻干燥是一种优质的干燥方法,但其干燥周期长、干燥设备较昂贵、能耗也较大,因而干燥成本较高,这是制约该方法更为广泛应用的瓶颈。因此,如何提高升华速率,缩短干燥周期,一直是真空冷冻干燥研究的重点课题之一。一般来说影响真空冷冻干燥速率的因素很多,例如:制品原料的品种、成分、浓度、装量;固体原料切分的形状、尺寸、纤维方向:冻结的速率,冰晶的大小、形状;供热的温度,压力等等。本文研究目的就是如何降低能耗和缩短冻干周期,从而降低真空冷冻干燥物品的成本。本文从设备分析和工艺研究两个方面着手,首先对真空冷冻干燥设备进行分析;接着在LGJ一25型真空冷冻干燥机上进行正交实验并得出相关数据;然后用回归分析的方法对实验数据进行相关处理,得出最优回归方程;根据最优回归方程分析各工艺参数对干燥时间的影响,并对得到的较优工艺参数进行实验验证。得到的结论可以为设计高效率的冻干设备和制订最佳的冻干过程控制方案提供参考。
第二章小型真空冷冻干燥机的方案设计
真空冷冻干燥装置主要由制冷系统、加热系统、真空系统和控制系统等组成。它主要有两种类型:一种是冻干合一型,一种是冻干分离型。前者是将冻干装置置于干燥仓内,干燥过程在干燥仓内一次完成,这种形式减少了冻结食品的运输,但干燥仓内应合理设计干燥搁板、加热板、制冷装置的关系,且对干燥仓需要保温:后者是食品冻结与干燥过程分开进行,将冻结好的食品放入干燥仓内进行干燥,干燥仓内不含制冷装置,可简化干燥仓的结构。本文设计的是冻干合一型。设计的主要部分是真空系统、加热系统和制冷系统。组成结构如图2一1所示:
图2一1冷冻干燥设备系统示意图
2.1冻干箱
冻干箱是冻干机的核心部件。冻干箱是一个能够制冷到一60℃左右,能够加热到+70℃左右
的高低温箱,也是一个能抽成真空的密闭容器。它是冻干机的主要部分,需要冻干的产品就放在箱内分层的金属板层上,对产品进行冷冻,并在真空下加温,使产品内的水份升华而干燥。医药用冻干机的物料冷冻和干燥都在冻干箱内完成;食品用冻干机的物料预冻合格后也在冻干箱内完成真空干燥。所以,冻干箱内需要有加热和制冷的隔板,需要有热或冷流体的导入,有电极引入部件,有观察窗等部件。因设计中医药冻干机设计要求非常严格,因此本设计中设计只简单考虑食品冻干机。冻干箱的箱体是严格要求密封的外压容器,如果带有消毒灭菌功能的冻干机,箱体还必须能承受内压。箱体有圆筒形和长方形两种。本设计为实验型的冻干机,选用方形箱体。
2.1.1箱体壁厚的计算
方形壳体壁厚可按矩形平板计算,板周边固定,极限真空要求0.IPa,受外压为0.IMPa。
2.1.2箱体的加工要求
因为本冻干机为食品冻干机,箱体用不锈钢IC1r8NigTi制造,内表面需要作防锈处理,可喷涂不锈钢,要求喷涂时采用无毒材料,严防有害物质造成食品污染。且食品用的隔板一般要氧化处理。
2,1.3搁板的结构
在冻干箱内要设计搁板。医药用冻干机的搁板上放置被冻干物料,搁板既是冷冻器又是加热器;有些食品用冻干机的搁板上放置被冻干物料,大部分食品冻干机上不放置物料,而只是用作辅助加热的加热器。无论哪种冻干机,都要求搁板表面加工平整,温度分布均匀,结构设计的合理,便于加工制造。冻干机搁板结构要根据降温和加热方式而定,通常有四种形式:直冷直热式,间冷间热式,直冷间热式和间冷直热式l[91。直冷就是将搁板作为直冷系统中的蒸发器,制冷工质通过节流膨胀,直接进入搁板中蒸发制冷;直热就是将加热器直接放入搁板中加热。直冷直热式的优点是冷、热效率高,结构简单,对于小型制冷机可用。直冷直热式的缺点是降温和加热不均匀,不易调控,特别是加热不均匀危险较大,可能产生局部过热使冻干产品变质,故直热式最好不采用。间冷是将制冷系统的蒸发器放在冻干箱的外面,制冷剂与冷媒(载冷
剂)在蒸发器中进行热交换,再将冷媒用循环泵通入搁板中;间热是在冻千箱外将热媒加热,再用循环泵将热媒打入搁板循环。目前采用间冷间热式的冻干机比较多。冷、热媒可以用一种介质,搁板比较简单;也可用不同介质,需要两套介质流动管路,搁板结构复杂。现在的搁板多用CIriSNigTi不锈钢材料制造,采用特殊空心夹板,强度高、密封性好。板层在长期热胀冷缩的工作条件下,不变形,不渗漏。搁板表面要求平整、光滑,符合MGP(医药制造管理和品质管理规则)要求,表面平整度士Innll/m,板层厚度ZOunn。最上一块搁板为温度补偿板,确保箱内的空间都处在相同的温度条件下。
搁板示意如2一2图如下:
隔板组由+n1块隔板组成,其中n块隔板是装载制品用的,称为有效隔板,最上一层隔板不装制品。2
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1.4箱体加热负荷的确定
在升华阶段,需要为产品中的冰提供升华热。一般间接加热所用的热源为电热、蒸汽,压缩机排气或其他热源,目前以电热最为普遍。加热量的大小主要取决于升华速率、箱体内部部件的质量和载热介质的质量。可按下式计算[,”]:
2
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1
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5冻干箱的绝热
为减少冻干箱的冷热损失,冻干箱外需要设计绝热结构。冻干箱壁外应有保温层和防潮层,最外侧是外包皮。保温层厚度通过热量计算确定。保温层材料通常用聚氨酷泡沫塑料,现场发泡。
2.2真空系统
2.2.1主泵选择的依据
1、依据空载时真空室需要达到的极限真空度和干燥物料时所要求的工作压力选择主泵的类型。
2、依据工艺生产中被干燥物料所放出的气体、真空室内构件的放气量及系统的总漏气率选择主泵的大小。
3、主泵(罗茨泵)的性质:主泵需要配前级泵。
配前级泵的几点规定:
①前级泵应保证始终及时排除主泵所排出的气体流量;②前级泵在主泵(罗茨泵)出口处造成的压强应低于主泵的最大排气压强;③兼作预抽泵的前级泵要满足预抽时间及预抽真空度的要求。罗茨泵由于转子与转子、转子与定子间的间隙较大,所以它对气体的压缩比较小,一般比其前级泵要大些。对于真空冷冻干燥来说,食品用冻干机空载时极限压力为5一15Pa。从《真空冷冻干燥机机械行业标准》可查到罗茨泵的最佳压力使用范围为1一104Pa。所以主泵选用罗茨真空泵。罗茨泵是一种真空泵。一般情况下在工作中不能将气体直接排到大气中去,必须有一个前级泵,并且工作前必须有一个预真空环境(1333Pa以下)方能工作。罗茨泵性能与前级泵有密切关系2l[]。罗茨泵启动快,允许被抽气体含有可凝性蒸汽,因为罗茨泵不会将这些气体压缩到饱和状态。它的缺点是抽含有分子量较小的气体时,其抽气速度陡降,因为这种气体在转子与定子间的间隙内扩散比空气快,返流量较大,故抽速下降。当抽除含有大量水蒸气的混合气体,或者类似具有较高蒸汽压的气体,且被抽气体不破坏前级泵油,选择罗茨泵与旋片泵组成的机组是最经济的[`7]。
真空室有效抽速按下式计算:
P`为水捕集器工作压强,取真空室最低工作压强
Q一弓K一一门b
其中Q为真空室总放气量;
P:=0.1Pa;K为安全系数(取K=1.3)[22]。
Q=Q。+Qv+Ql
式中Q:一真空干燥工艺过程中产生的气体量;已被水捕集器捕走,可不予考
虑;
Q,一真空室及真空元件的放气量;
QI一真空室总漏气量。
Qv=艺qiF*
其中,qi一材料单位表面放气率,其真空材料主要为不锈钢和紫铜。
已知条件如下:不锈钢材料的放气率为3.8X10一ZPa·L/m,·称
紫铜材料的放气率为1x10一,Pa·L/mZ·:;
F,为材料在真空室中的表面积:
冻干箱内表面积:
0.5X0.5X6=1.sm,
搁板表面积:
0.48x0.496x2x4=1.gm,
水捕集器表面积:0.43m,
紫铜管外表面积:
0.6+1.93二2.53m,
真空室内不锈钢的表面积:
F:=1.5+1.9+0.43=2.83ffiZ
紫铜管的表面积:FZ二.253m
真空室内放气量:
Qv=q玉F:+qZFZ=3.8x10一,x2.83+1x10一3x2.53=0.11Pa·L/s
国内真空干燥设备一般规定允许漏气率在10一,一10Pa·m3/S的范围内,取
为一3paPa.m3/s。
所以Q。=Q,+Q一1.4xlo,Pa.l/s
P:为工作压力,从经济方面考虑,工作压力最好选在主泵最大抽速附近的
压力值。通常选在高于极限压力一个数量级”7]。极限压力为5一15Pa,所以选为150Pa。
则S。=1.3X1.4X10,/150=12L/S
粗算主泵的抽速S,
由于选泵前真空室出口用的管道未知,其流导也未知,用经验公式:
:=ks[L/S〕
IJ已
K:一主泵倒真空室出口的抽速损失系数。当主泵倒真空室之间采用捕集器
时,取K:=2~2.5。所以取为2.4。
s一、·、一2.4x`2一28·8万
选用上海真空泵厂生产的JZJ一30型罗茨一旋片式真空泵机组。其主泵为
ZJ一30或ZJB一30型,抽气速率30刀,极限真空SX`0一'pa,入口压强`500pa, 进气口直径SOmnI,出气口直径40咖,前级泵为ZZx一4型。
2.2.2水汽冷凝器的结构
水汽冷凝器又称捕水器,是专抽水蒸气的低温冷凝器。19水在133Pa真空
度下,体积接近1000L。如l台工作真空度为13P3a,每小时升华量为60kg的
冻干机,要求真空系统的抽气量相当于6XIO?Lh/,无论多大的真空泵都不能抽
除如此大量的水蒸气,大量的水蒸气必须靠水汽凝结器冷凝,只有少量的水蒸
气和不凝性气体要靠真空泵排出系统。
捕水器的安装位置可分为内置式和外置式两大类。内置式的捕水器安装在
冻干箱内,外置式捕水器安装在冻干箱外。两种安装位置各有利弊。内置式结构紧凑,占地面积小,对水蒸气的流动阻力小,有利于捕水。但它的热损失比
较大,捕水器冷表面与搁板热表面之间温差较大,距离较近,热屏蔽难保证23[】。如果布置得不合理,还会出现热桥,使搁板表面温度不均匀,影响冻干产品的
质量。同时,若采用周期式捕水,还会出现因化霜时间而影响生产周期,使设
备利用率降低,整个生产效率下降。外置式的优缺点与内置式刚好相反,且因
外置式需单独制造外壳而使设备制造费用增加。本篇设计采用外置式。
水捕集器的结构形式多种多样,冻干机上常用的水捕集器可分为两大类,
一类是管式换热,另一类是板式换热。管式又可分为盘管(或螺旋管、蛇管)
式和壳管(列管)式两种,前者主要用于小型冻干机,后者主要用于大型冻干
机。板式又分为平板和圆筒形组合板两种,后者结构复杂,但冷凝效率高。无
论是管式还是板式,小型冻干机多采用立式捕水器,大型冻干机多采用卧式捕
水器。
2.3制冷系统
2
.
3.1总体方案的选择
通常,医用冻干机冷冻干燥为一体。大型冻干机大都有液压封盖系统,隔板
是活动的,采用间冷间热式,冷媒与热媒用同一物质。制冷系统是冻干机上提
供冷量的装置.冻干机上需冷量的地方主要是冻干箱和水汽冷凝器。两者即可以用一套制冷系统,也可以用各自独立的两套制冷系统,一般来说,水汽冷凝器的
制冷系统制冷量应大于冻干箱制冷系统的制冷量,温度低于冻干箱制冷温度,在两者使用一套制冷系统时,制冷量以水汽冷凝器的制冷量为准1251。
中型冻干机则采用直冷间热式,目前我国生产的冻干机多采用这种形式,
而且多数没有压盖装置。小型试验用冻干机的结构如图2一l所示,其采用直冷直热式。冷冻系统可采用一套机组,用阀门控制冻干箱与水汽冷凝器的走向。真空系统也比较简单。实验型冻干机应该设计取样装置和压盖机构。食品工业生产用的冻干机往往比较大,按食品冻干工艺特点,冷冻室和干燥箱应该分开,
这样可以节省能源,降低产品价格。
因此本设计中,冻干箱和水汽凝结器的制冷系统分成两套。
2
.
3.2制冷系统蒸发温度的确定
制冷系统的主要目的是为冻干设备干燥仓内的水蒸气提供所需要的冷量,
以使物料在冻干过程中升华的水蒸气凝结在水汽冷凝器上,保持干燥仓内的真空度。在冻干过程中,水汽冷凝器的表面温度应与水蒸汽升华压力相适应。它由两个方面的因素所决定:()l制品的升华温度;(2)制品水蒸汽升华面到水
汽冷凝器表面水蒸汽流动所需压力差,这个压力差也就是制品升华温度和水汽冷凝器表面温度所对应的水蒸汽压力之差。这样我们可以用下式表示:
T:=TZ+■T:(,C)
式中:TI—水汽凝结器表面温度(℃)TZ
—制品的升华温度(℃)■TZ一两者的温度差(℃)(l)TZ的确定
任何制品在冻干过程中都存在一个共熔点,制品中水份的升华温度必须在
共熔点以下。制品的共熔点因品种、成分的不同而不同,即使同一品种,也因
产地、季节不同而有所差别。下表2一1是几种常见食品的共熔点[261。
表2.1常见食品的共熔点
从上面所列数据可以看出食品因品种,成分的不同共熔点差异较大,对食
品而言,共熔点多在一25℃以上,在设计中取T、=一25℃v2I】。
(2)■T:的确定
对不同的食品此温差相差不大,通过测定大概为一8℃,与之对应的压力差
为35Pa。
所以T:=一25℃+一8℃=一33℃
(3)蒸发温度的确定
管内流动的制冷剂与水汽冷凝器存在一个传热温差,这个温差随水汽冷凝
器表面结冰层厚度增加而增大。如水汽冷凝器换热管采用圆管且忽略换热管传热热阻,则可以用下式表示:
式中若取R=16mnI、■R二IOnnIl、TI=一33℃,则T约为一35一40℃。考虑其他因素的影响,在设计中制冷系统的蒸发温度一40℃。
按制冷温度选制冷剂和制冷循环。如表2.2所示7z[l。
表2.2冻干物所需温度与采用制冷剂和压缩级数关系
根据制冷温度可以选择R22或R502制冷剂。
但是根据《关于消耗臭氧层物质的受控物质的蒙特利尔协议书》可知
表2.3受控物质的蒙特利尔协议书
所以最终选用的制冷剂是R22。
2
.
3.4水汽冷凝器制冷系统
制冷系统是冻干机上提供冷量的装置。冻干机上需冷量的地方主要是冻干
箱和水汽冷凝器。两者即可以用一套制冷系统,也可以用各自独立的两套制冷系统。通常,较大的冻干机都用各自独立的制冷系统,冻干箱上多用间冷式循环,水汽冷凝器多用直冷式循环。制冷系统所用制冷机的大小,按冻干箱耗冷
量和水汽冷凝器的耗冷量的计算值确定。
对于只用一套制冷机组的小型冻干机,按水汽冷凝器的耗冷量选配制冷机
组。因为水汽冷凝器的温度要求比冻干箱低,耗冷量大。选压缩机时应注意标准工况制冷量和所需要的运转工况之间的变工况计算或查图表。选配压缩机后还要作降温时间的校核。
(1)水汽冷凝器所需冷量的计算
冷凝器要求在预冻末期,预冻尚未结束,抽真空之前开始降温。之前多少
时间要由冷凝器机器的降温性能来决定。要求在预冻结束抽真空的时候,冷凝器的温度达到一40℃左右。
冷凝器的降温通常从开始之后一直持续到冻干结束为止。温度始终应在一40
(a)水汽冷凝器材料降温的耗冷量Q;
水工艺设备基础复习参考 一、填空题 1、在水处理工艺中，搅拌器的形式多种多样，应根据工艺要求来选用，常用的搅拌器有：浆式 搅拌器、推进式搅拌器、涡轮搅拌器等。 2、合金工具钢9SiCr钢表示：平均含碳量为0.9%，硅和铬的平均含量小于1.5% 。 3、陶瓷的最大缺点是脆性，它是阻碍陶瓷作为结构材料广泛应用的首要问题，是当前的重要研究课题。 4、机械性能主要指材料的弹性、塑性、强度和韧性。 5、焊接的方法很多，大体可分为三大类：即熔化焊、压力焊和钎焊。 6、膜组件主要分为板式膜组件、管式膜组件、螺卷式膜组件和中空纤维膜组件。 7、Ni－Mo合金是耐盐酸腐蚀的优异材料。最有名的哈氏合金（0Cr16Ni57Mo16Fe6W4）能耐室温下所有浓度的盐酸和氢氟酸。 8、机械传动的主要方式有齿轮传动、带传动和链传动。 9、离子交换膜的基本性能交换容量和含水率。 10、物质的导热系数值不仅因物质的种类、结构成分和密度而异，而且还和物质温度、 湿度和压力等因素有关。 11、HSn65-3表示的意义为: 含铜65%、含锡3％的锡黄铜。 12、金属发生应力腐蚀的三个必要条件是：敏感金属、特定介质和一定的静应力。 13、改变介质的腐蚀特性一般有两种途径：一种是去除介质中有害成分；另一种是加缓蚀剂。 14、吸附装置分为固定床、移动床和流化床。
15、通常可将极化的机理分为活化极化、浓差极化和电阻极化。 16、反渗透、超滤、微滤和纳滤设备都是依靠膜和压力来进行分离的。 17、按照化学成分钢主要可分为碳钢和低合金钢。 18、30CrMnSi的意义是：平均碳含量低于0.3%，铬锰硅三种合金元素均小于1.5% 19、金属材料的基本性能是指它的物理性质、化学性质、机械性能和工艺性能。 20、高分子化合物的合成中，最常见的聚合反应有加聚反应和缩聚反应。 21、腐蚀防护设计除正确选材外，具体还包括防蚀方法选择、防蚀结构设计、防蚀强度设计以及满足防蚀要求的加工方法。 22、按照作用原理不同，电化学保护分为阴极保护和阳极保护。 23、根据缓蚀剂的不同作用特点，缓蚀机理共分为吸附理论、成膜理论、电极过程抑制理论。 24、金属切削加工分为钳工和机械加工两个部分。 25、热量传递有三种基本方式：热传导、热对流和热辐射。 26、导热过程的单值条件一般有几何条件、物理条件、时间条件和边界条件。 27、凝结换热是蒸汽加热设备中最基本的换热过程。 28、按形状区分，封头分为凸形封头、锥形封头和平板形封头 29、按换热设备的换热方式可分为直接式、蓄热式和间壁式换热设备 30、污泥处理设备主要包括污泥浓缩设备、污泥脱水设备和污泥焚烧设备。 31、从使用角度看，法兰连接可分为两大类，即压力容器法兰和管法兰。
电气装配技术要求工艺标准 一、目的： 使公司电气装配满足客户需求，提升公司产品品质。 二、作业前： 电气材料必须按时到位，到位后确认电气件型号是否符合图纸要求，检查来料钣金的品质状况，是否有影响电气装配和产品品质的不良因素。如果有部分非决定性材料没有到位，可以按计划开始作业。 三、电气装配作业流程： 领料 图纸核对物料核对 准备作业 线槽布局安装焊接外部线气路布局导轨准备焊航空插头/OB头走线固定 元器件布局检验外线接入电箱 元器件安装 布线
电箱内外信号对接 通电前自检 通电调试I/O 设备7S清理 操作前准备： 工具（斜口钳，电钻，压线钳，剥线钳，螺丝刀等等） 图纸（装配图，接线图，气路图，焊接SOP） 材料（空开，接触器，继电器和隔板，PLC，驱动器等等） 附属的物料（包括接线端子，电缆，线标等等） 操作场所。装配期间需有指定的场所，以保证作业场所的5S标准比较良好，带电操作都必须两个人以上方可工作。 线槽：线槽应平整、无变形扭曲、无毛刺。线槽固定点不应少于两个，线槽在400mm以上时需固定点不应少于三个以上，在转角处，分支处应均有固定点。盖线槽盖应平整、无翘脚，美观。 合理
导轨： 导轨裁截口应平直，并无毛刺。每节导轨不应少于吧两点固定300mm以上不应少于三点固定。 元器件布局： 按照装配图的的排版图进行线槽、导轨、元器件的排版布置。电控布局应美观，同一块电控底板内强电弱电应分开集中。
合理 元器件安装： 在安装电气元件时应遵循说明说规定。元件安装通过导轨卡座安装的元件，卡扣应完全卡主导轨。元件安装过程中，应保持元件的整洁，无损伤，元器件附件应齐全完好。 接线规范： 端子排：端子排强电，弱电、正、负应分开布置，并中间用隔板隔开已防止短路。颜色定义：交流220V 火线：红色。零线：黑色。 直流36V以下：正极：棕色。负极：蓝色。
第一节冷冻干燥技术原理 干燥是保持物质不致腐败变质的方法之一。干燥的方法有许多，如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等。但这些干燥方法都是在0℃以上或更高的温度下进行。干燥所得的产品，一般是体积缩小、质地变硬，有些物质发生了氧化，一些易挥发的成分大部分会损失掉，有些热敏性的物质，如蛋白质、维生素会发生变性。微生物会失去生物活力，干燥后的物质不易在水中溶解等。因此干燥后的产品与干燥前相比在性状上有很大的差别。而冷冻干燥法不同于以上的干燥方法，产品的干燥基本上在0℃以下的温度进行，即在产品冻结的状态下进行，直到后期，为了进一步降低干燥产品的残余水份含量，才让产品升至0℃以上的温度，但一般不超过40℃。 冷冻干燥就是把含有大量水分物质，预先进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来。而物质本身剩留在冻结时的冰架子中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔。在升华时冻结产品内的冰或其它溶剂要吸收热量。引起产品本身温度的下降而减慢升华速度，为了增加升华速度，缩短干燥时间，必须要对产品进行适当加热。整个干燥是在较低的温度下进行的。 冷冻干燥有下列优点： ⑴冷冻干燥在低温下进行，因此对于许多热敏性的物质特别适用。如蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活力。因此在医药上得到广泛地应用。 ⑵在低温下干燥时，物质中的一些挥发性成分损失很小，适合一些化学产品、药品和食品干燥。 ⑶在冷冻干燥过程中，微生物的生长和酶的作用无法进行，因此能保持原来的性状。 ⑷由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。 ⑸干燥后的物质疏松多孔，呈海绵状，加水后溶解迅速而完全，几乎立即恢复原来的性状。 ⑹由于干燥在真空下进行，氧气极少，因此一些易氧化的物质得到了保护。 ⑺干燥能排除95-99％以上的水分，使干燥后产品能长期保存而不致变质。
水工艺设备基础 一、填空题（每空1分，共20分） 1、在水处理工艺中，搅拌器的形式多种多样，应根据工艺要求来选用，常用的搅拌器有：浆式搅拌器、推进式搅拌器、涡轮搅拌器等。 2、Ni－Mo合金是耐盐酸腐蚀的优异材料。最有名的哈氏合金（0Cr16Ni57Mo16Fe6W4）能耐室温下所有浓度的盐酸和氢氟酸。 3、热量传递有三种基本方式：热传导、热对流和热辐射。 4、改变介质的腐蚀特性一般有两种途径：一种是去除介质中有害成分；另一种是加缓蚀剂。 5、从使用角度看，法兰连接可分为两大类，即压力容器法兰和管法兰。 6、按换热设备的换热方式可分为直接式、蓄热式和间壁式换热设备 7、水处理工艺中，最常用的三种膜分离设备为电渗析设备、反渗透设备和超滤设备。 8、吸泥机排泥方式有虹吸、泵吸和空气提升。 二、单选题（每题1分，共10分） 1、陶瓷最大的缺点是（ A ）。 A．脆性 B．易腐蚀 C．韧性差 D．熔点低 2、水处理工艺设备发生的腐蚀多属于（ B ）。 A．局部腐蚀 B．全面腐蚀 C．应力腐蚀 D．微生物腐蚀 3、渗透压与溶液的，和有关，而与无关。（ B ） A．膜、浓度、温度、溶液性质 B．浓度、温度、溶液性质、膜 C．温度、膜、浓度、溶液性质 D．溶液性质、浓度、膜、温度 4、法兰连接的失效主要表现为（ A ）。 A．发生泄漏 B．出现缝隙 C．螺栓松动 D．以上皆是 5搅拌式设备有多种形式，哪个不是按功能分的（ A ）。 A．水利搅拌设备 B．混合搅拌设备 C．搅动设备 D．分散搅拌设备 6、传统的容积式换热器的优点不包括（ D ）。 A．兼具换热、贮热功能 B．阻力损失小 C．结构简单、管理方便 D．节能 7、曝气的主要作用有（ D ）。 A．充氧 B．搅拌 C．混合 D．以上都是 8、下列气浮分离设备应用做广泛的是（ B ）。 A．微孔布气气浮设备 B．压力溶气气浮设备 C．电解气浮设备 D．射流气浮设备 9、下列不是排泥设备种类的是（ C ）。 A．行车式 B．螺旋输送式 C．平板式 D．中心传动式 10、下列设备不属于计量设备的是（ D ）。 A．转子流量计 B．电磁流量计 C．超声流量计 D．电动流量计 三、多选题（每题2分，共20分） 1、高分子材料主要包括哪几种？（ ACD ） A．树脂 B．塑料 C．合成纤维 D 合成橡胶 2、发生应力腐蚀的三个必要条件（ BCD ）。 A．一定空气湿度 B．敏感的合金 C．特定的介质 D．一定的静应力 3、卧式容器的支座主要有、和三种。（ BCD ） A．耳式支座 B．鞍座 C．圈座 D．支承式支座 4、水工艺中常用的机械搅拌设备主要有哪几种？（ ABD ） A．溶液搅拌设备 B．混合搅拌设备 C．分散搅拌设备 D．絮凝搅拌设备。 5、水处理中常用的曝气设备有（ ABCDE ） A．表面曝气设备 B．鼓风曝气 C．水下曝气 D．纯氧曝气 E．深井曝气 6、换热器的选型需综合考虑的因素有（ ABCE ）
冷冻干燥工艺流程及其应用-
冷冻干燥工艺流程及其应用
目录 冷冻干燥工艺的原理及特点………………… 真空冷冻干燥机组成………………………… 冷冻干燥工艺……………………………………食品冷冻干燥技术的运用…………………… 冻干食品的特点…………………………………我国食品冻干技术面临的问题……………… 冷冻干燥工艺的应用前景…………………… 结论…………………………………………………参考文献……………………………………………
冷冻干燥工艺流程及其应用 1冷冻干燥工艺的原理及特点 1.1冷冻干燥工艺原理 冷冻干燥就是把含有大量水分的物质，预先进行降温冻结成固体。然后在真空的条件下使水蒸汽直接从固体中升华出来，而物质本身留在冻结的冰架子中，从而使得干燥制品不失原有的固体骨架结构，保持物料原有的形态,且制品复水性极好。然后在适当的温度和真空度下进行冰晶升华干燥，等升华结束后再进行解吸干燥，除去部分结合水，从而获得干燥的产品的技术。冷冻干燥过程可分为制品准备、预冻、一次干燥（升华干燥）、二次干燥（解吸干燥）、和密封保存五个步骤。利用冷冻干燥目的是为了贮存潮湿的物质，通常是含有微生物组织的水溶液，或不含微生物组织的水溶液。产品在冻结之后置于一个低水气压下,这时包含冰的升华,直接由固态在不发生熔化的情况下变成汽态。与其他干燥方式相比避免了化学、物理和酶的变化，从而确保了制品物性在保存时不易改变。实际需要的低水汽压是靠真空的状况下达到的。
图1：水的平衡相图 1.2冷冻干燥工艺存在的优缺点 1.2.1冷冻干燥工艺的优点 （1）冷冻干燥的过程中样品的结构不会被破坏,因为固体成分被在其位置上的坚冰支持着,在冰升华时会留下孔隙在干燥的剩余物质里。这样就保留了产品的生物和化学结构及其活性的完整性; （2）蛋白多肽类药物在高温下容易变性,造成干燥后生物活性的降低;冷冻干燥的过程是在低温状态下进行的,工艺过程对组分的破坏程度小,热畸变极其微弱,对不耐热药物特别是蛋白质多肽类药品非常适合[1]; （3）冷冻干燥的药剂为液体,定量分装比粉剂或片剂精度高;用无菌水溶液调配且通过除菌过滤、灌装,杂质微粒小、无污染。制品为多孔结构,质地疏松,较脆,复水性能好,重复再溶解迅速完全,便于
装配工艺技术标准 1．主题内容与适用范围 本标准规定了各种产品装配应共同遵守的原则。 本标准使用于一般机械设备装配。 2．引用标准 （82）煤生字第334号《煤矿机电修配厂通用技术标准》 3．一般要求 3．1、装配前，操作者必须熟悉设备技术文件和有关资料，了解其结构、性能、和装配工具进行装配。 3．2、组装0.8以上精度的零件时，不准使用锉刀，可用零号砂布修饰。 3．3、压力平键及装卸轴承时，不得用铁锤敲打，应用木锤、铅、铝、紫铜锤或用装配工具进行装配。 3．4、轴承内径有（r6和s6过盈配合）的，必须先把轴承内圈放在油内加热到80~100度进行装配。 3．5、滑动零件，如花键轴和带花键孔的齿轮等，应保证能相对的灵活移动，未经工艺员和检验员同意、不准私自修花键侧面公差。 3．6、在装配高精度主轴时，必须先配轴承，并在已定好的相对位置上，标以记号，对号装配。 3．7、刮研一般零件平面时，可用标准平板对研。 3．8、精刮时涂在刮研件上的显示剂，应均匀一致，不应过厚，力求最薄为易。 3．9、刮研导轨，用配合件或检验工具做涂色法检验，检验时在全部表面上的接触点应均匀。 4．组装和总装要求 4．1、零件总装前和部件组装完成后，都必须彻底清洗，绝不允许有油污、脏物和铁屑存在，并应去掉棱边和毛刺。 4．2、各配钻孔应按装配图和工艺规定，必须达到正确可靠，不得偏斜。部件流水装配时，钻孔和铰孔等工序完成后，应将铁屑清除干净才能转到下道工序。 4．3滑动齿轮应没有卡阻现象，变速机构应保证变位，啮合齿轮的轴向错位应按照图纸和工艺要求，对多级齿轮应考虑全部尺寸链的正确，若工艺上无明确要求的啮合齿轮的轴向错位应不超过下列数值： 1．啮合齿轮轮缘宽度小于等于20毫米时，轴向错位不得大于1毫米。 2、啮合齿轮轴缘宽度大于20毫米时，轴向错位不得超过轮缘宽度的百分之5，且不得大于5毫米。 4．4、部件上各外露件，如螺钉，铆钉，销钉，标牌，轴头及法兰，电镀等件均应完整齐全好，不得有损伤或字迹不清等现象，否则应更换。 4．5、装配在同一位置的螺钉，应保持长短一致，松紧均匀，主要部位的螺钉应用力
第1章水工艺设备常用材料 1. 金属材料的基本性能包括哪几个方面的内容？你认为水工艺设备对金属材料的哪些性 能要求更高？怎样才能满足这些要求？ 答：使用性能：1 化学性能：抗氧化性和耐腐蚀性。2 物理性能：密度，熔点，热膨胀系数，导热性以及弹性模量等。3 机械性能：弹性，塑性，强度和韧性。 工艺性能：可焊性，可锻性，切削加工性，成型工艺性，热处理性能。 我觉得水工艺设备对金属材料的强度，刚度和抗腐蚀性的性能要求更高。 按照实际的工程需要，通过不同材料间的比较，从中选出较优的材料。 2．钢的分类与编号如何？ 答：分类：按化学成分分类：碳钢和合金钢。分别又分为低中高。 按质量分类：普通钢，优质钢，高级优质钢（硫磷的含量区分） 用途分类：结构钢，工具钢和特殊性能钢。 编号：（1）普通碳素结构钢:Q+数字表示。Q275表示屈服强度为275MPa的碳素结构钢。（2）优质碳素结构钢：采用两位数字表示钢中平均含碳量为万分之几。含碳为0.45%的编号为45钢。 (3)碳素工具钢：以“T”开头，后面标以数字表示含碳量的千分之几。高级就在最后加以“A”。（4）合金结构钢：两位数字+元素符号+数字来表示。两位数字表示含碳量的万分之几，元素符号表示所含的合金元素，数字表示该元素的百分之几。 （5）合金工具钢：和合金结构钢类似。含碳量大于或等于1%时不予标出，小于的话用千分之几表示。 3. 影响钢材性能的因素主要有哪些？ 答：碳是决定钢材的主要元素，随含碳量增加，钢的强度和硬度将不断提高，而塑性和韧性则会随之下降。 硫是一种有害元素，产生“热脆”现象。 磷也是一种有害元素，产生“冷脆”现象。 锰是一种有益元素，作为脱氧剂和合金元素，减轻硫的有害作用，提高钢的强度和硬度。硅是一种有益元素，作为脱氧剂和合金元素，提高强度，硬度，弹性，降低塑性和韧性。氧，氮：未除尽的氧氮大部分以化合物形式存在，降低强度，冷弯性能和焊接性能。氧增加热脆，氮增加冷脆。
《水工艺设备基础》课程知识要点 1.聚乙烯(PE)给水管暴露在阳光下的敷设管道必须是黑色颜色。 2.法兰连接的失效主要表现为发生泄漏。 3.闸门的组成分为埋设、活动、启闭部分。 4.反渗透膜则是中性膜。 5.关于截止阀的叙述错误的是启闭力矩大,较费力，流动阻力小。 6.中心传动浓缩机属于重力式浓缩机 7.对于铜管，说法错误的是高温力学性能好，正确的是导热系数较大、低温力学性能好、价格昂贵。 8.投加设备有计量泵、水射器、干式投矾机。 9.反渗透膜是指中性膜。 10.地下曝气设备不是曝气设备种类。 11.渗透压与溶液的浓度、温度、溶液性质有关，而与膜无关。 12. 平板式不是排泥设备种类。 13.中心传动吸泥机适用于周边进水，周边出水的沉淀池排泥。 14.铸铁管的承接方式有承插式，法兰式。 15.格栅、滤纸不属于砂滤设备。 16.板框压滤机的脱水工作循环进行。一个工作周期包括:板框压紧、进料、压干滤渣、放空(排料卸荷)、正吹风、反吹风、板框拉开、卸料、洗涤滤布九个步骤(自动)。 17.目前UPVC类(硬聚氯乙烯)、PE类(聚乙烯)、PP类(聚丙烯)、PB类(聚丁烯)、ABS管、PAP管(铝塑)、钢塑、不锈钢、铜管等管材不用于室外给排水。 18.管道和管件的连接方式有哪些? 焊接、螺纹、法兰、承插、粘接(塑料) 19.膜分离原理是什么?水工艺中常见的膜有哪些? 1)膜分离原理是利用膜的选择透过性进行分离以溶液中离子或分子的;通过膜分离设备可实现混合物的组分分离。膜分离条件是膜和水中组分存在差别。 2)水工艺常用的膜是:离子交换膜、反渗透膜和超滤膜。 20.沉淀池按照水体流向为哪几类？平流式、幅流式、竖流式 21.曝气设备的功能是什么?在水处理工艺中，曝气器的主要作用是什么？ 功能是采取一定的技术措施，通过曝气装置将空气中的氧气转移到曝气池的液体中，以供给好氧生物新陈代谢所需要的氧量，同时对池内水体进行充分均匀地混合，达到生物处理的目的。主要作用有两个，一是充氧，二是搅拌混合。 22.塑料管的特点有哪些? 塑料管重量较钢管轻；塑料管内表面磨擦系数小；水流阻力小，水头损失小；管材使用年限与温度和压力有关；管径标注要注明内径和外径；热胀冷缩较为明显。 23.明杆阀门和暗杆阀门的区别和应用? 明杆阀门在开启时，阀杆和阀门一起上升；明杆阀门上部需要较大的操作空间，一般用在泵站，污水管道中；暗杆阀门开启时，阀门上升,阀杆位置不动；暗杆阍门下部容易被腐蚀,一般用在给水、室外管道中。 24.说出给排水管道中常用阀门并简要介绍其特点。 ①截止阀,用于DN<200时的截断水流,安装时要注意水流方向,用于给水。 ②闸阀,适用DN范围较大，用于截断水流,给水或污水中均可使用。 ③蝶阀,用于给水中,截断或调节水流，结构简单，启闭方便。 ④球阀，给水中截断水流，操作方便,开关迅速。 25.吸刮泥时采用中心传动还是周边传动的依据? 一般根据池子的直径超过二十米的直径采用周边传动,或者厂家的实际情况采用。 26.简述闸门选型和布置的一般原则。 （1）主要确定闸门和启闭设备的设置位置，孔口尺寸，闸门与启闭机械的形式、数量、运行方式以及运行和检修有关的布置要求等。 （2）平面布置应流态良好，水流平顺。 （3）孔口尺寸按标准选用，一般来说，大孔口比较经济。 （4）闸门应该结构简单，便于制造安装。 （5）闸门的启闭力要小，操作方便灵活，造价低。 （6）启闭机选用标准系列，考虑一机多用。
真空冷冻干燥技术的工艺和设备 真空冷冻干燥技术是将含水物料在低温状态下冻结,然后在真空条件下,使冰直接升华成水蒸气并排掉脱水物料中的水分使物料干燥的一门高新技术。它是随制冷、真空、生物、电子等技术的发展而迅速兴起的一门多学科综合应用技术。 随着冻干食品的迅速发展与应用,国内冻干食品的生产厂家也越来越多,如何运用冻干设备生产出合格的产品对生产厂家来讲都已熟知。但如何将冻干机理、冻干工艺的研究成果运用到实际的生产过程中,使整个冻干工艺达到最优值,降低成本,提高生产率,是急待解决的问题。因为真空冷冻干燥产品可以最大限度的保持新鲜物料的原有色、香、味、形和营养成分。本文通过对玫瑰花的真空冷冻干燥实验的分析,对影响真空冻干的过程参数进行了试验研究。试验表明:隔板温度、干燥室真空度是很重要的两个参数;冻结速率对总冻干时间没影响。 在试验测试的基础上,讨论了过程参数隔板温度、干燥室真空度的影响,目的在于减少冻干时间和降低能耗。得出最优化参数是:温度为55℃,压强为39Pa,较优工艺参数的验证结果表明优化结果符合实际情况。最后通过对小型的真空冷冻干燥机的设计,探索了食品冻干设备的设计理论。 第一章绪论 1.1真空冷冻干燥的原理 真空冷冻干燥技术是技术含量比较高、涉及知识面比较广的一种技术,也是一门实验性很强的技术。真空冷冻干燥是先将湿物料冻结到共晶点温度以下,使水份变成固态的冰,然后在适当的温度和真空度下,使冰升华为水蒸汽,再用真空系统的捕水器将水蒸气冷凝,从而获得干燥制品的技术。干燥过程是水的物态变化和移动过程。由于这种变化和移动是发生在低温和低压下。因此,真空冷冻干燥的基本原理就是低温低压下传热传质的机理。化学热力学中的相平衡理论是真空冷冻干燥技术原理的基础。在一定的压力和温度下,水的三种形态之间达到一定的相平衡,据此得到水的相图(图1一1)。三相点显示了水的气、液、固三相共存的压力和温度条件。
工艺技术标准 工艺技术标准系指产品实现过程中，对原材料、半成品进行加工、装配和设备运行、维修的技术要求以及服务提供而制定的标准。 工艺技术标准是工艺技术的结晶，它是企业实行产品设计、保证产品质量、降低物质消耗的重要手段。因此，国内外企业都十分重视工艺技术标准的制定工作。 工艺技术标准主要有以下几种： (一)工艺通用标准 工艺通用标准系指一些使用面广、通用性强的工艺标准。其种类有以下几种： 1、工艺术语标准，有关行业特别是机械行业有一系列工艺术语标准，如GB 4863《机械制造工艺基本术语》等。 2、工艺符号、代号标准，如GB 324《焊缝符号表示方法》等。 3、工艺分类代码标准，如JB/T 9166《工艺文件的编号方法》等。 4、工艺文件格式标准，如JB/T 9165.2《工艺规程格式》等。 5、工艺余量标准，包括毛坯余量和工序余量，如GB/T 11350《铸铁件机械加工余量》等。 (二)工艺规程(作业指导书) 工艺规程系指产品或零件加工和工人操作的工艺文件。它可以是标准、标准的一部分或规范性技术文件，也可称作业指导书。工艺规程中的典型工艺规程、工艺守则、标准工艺规程是工艺标准。 1、机电行业企业的工艺规程包括专用工艺规程、通用工艺规程和标准工艺规程。 (1)专用工艺规程，针对某一种产品或零件所设计的工艺规程，主要包括有以下几种： a.工艺过程卡片，它是规定产品或零件在制造过程中的加工工序和工艺路线的文件。工艺过程卡一般注明工序名称、工序内容、设备、工装、加工车间、工段等，不需绘制工艺简图。小批量生产、工艺过程简单时，可以与产品图样配合直接指导工人操作。大批量生产、工艺过程复杂时，可作工序卡的汇总文件。 b.工艺卡片，按产品或零部件某一工艺阶段编制的一种工艺文件。以工序为单元，注明工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、设备、工装等，有的工序需注明操作要求，大多数工序需绘制加工件简图。主要用于各种批量生产的产品。 c.工序卡片，是规定某一工序内容具体要求的工艺文件。除工艺导则已作出规定的内容外，一切与工序有关的工艺内容都集中在工序卡片上。工序卡片应绘制工序加工简图，规定安装、定位、夹紧、工步、工位、动作、工时及材料消耗定额、冷却润滑、切削参数、设备、工装、质量要求、检验方法等。 d.检验卡片，根据产品标准、产品图样、技术要求和工艺规程，对产品及其零部件的质量特性、检验内容、检验要求及手段作出规定的工艺文件。主要用于关键工序的检查。 e.工艺守则，某一专业工种所通用的一种基本操作规程。 工艺过程卡片、工艺卡片、工序卡片、检验卡片或工艺守则，可按JB/T 9165．2《工艺规程格式》和JB/T 9166《工艺文件编号方法》进行编制。 (2)通用工艺规程 针对工序或成组系列零件所设计的工艺规程，主要包括典型工艺规程和成组工艺规程。
真空冷冻干燥技术在食品中 的应用 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
前言（引言）：真空冷冻干燥是将湿物料冻结到共晶点温度下, 使物料中的水分变成固态冰, 然后在较高真空环境下, 通过给物料加热, 将冰直接升华成水蒸气, 再用真空系统中的水汽凝结器将水蒸气冷凝, 从而获得干燥制品的技术。由于干燥过程是在低温、真空状态下进行, 物料中水分直接从固态升华为气态, 因而可 最大限度保持被干物料色、香、味、形状和营养成分, 而且干燥后的制品呈多孔海绵状结构, 极易溶于水(甚至在冰水中), 能够迅速复原, 密封包装后保存期长。目前, 真空冷冻干燥技术在生物工程、医药工业、食品工业、材料科学、农副产品深加工甚至古旧书画修复和动植物标本制作等领域有着广泛应用。 在食品工业方面, 尤其在高价值食品和高附加值食品加工中,真空冷冻干燥是干 燥技术领域科技含量高、涉及知识面广的一门技术, 被认为是目前最优良、最为先进的干燥技术之一。由于干燥过程是在低温、真空状态下进行, 物料中的水分直接从固态升华为气态, 因而可以最大限度地保持被干物料的色、香、味、形状和营养成分, 而且复水性能好。由于该技术具有其他干燥方法所无法比拟的优点, 目前, 正逐渐应用于很多行业, 尤其在食品工业方面。而该技术下的冻干产品能 够很好地吻合“绿色食品”、“保健食品”、“方便食品”三大发展趋势, 因此,冻干食品工业逐渐被人们所关注和亲睐。 1. 真空冷冻干燥设备 食品用冻干设备已经实现了大型化, 一般都采用自动控制系统, 同时为保证冻干 产品的质量和节能, 常采用冻干设备和其他干燥设备组合在一起的组合冻干设备, 例如, 喷雾冻干设备等等。 1.1 真空冷冻干燥机 主要由真空冷冻干燥箱、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。干燥箱是一个真空密闭容器, 是干燥过程中传热和传质的场所, 他的 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。圆形干燥室操作容易、强度高、制作费用低, 但其内部空间利用率低。真空系统包括机械泵( 旋片式真空泵) 和增压泵( 罗茨真空泵) 。真空泵用来抽除系统内空气水蒸汽。当真空泵工作时, 打开隔离阀, 真空干燥室内的空气及水蒸汽经过水蒸汽捕集冷 凝器捕获后进入真空泵, 由真空泵排气口排出系统外。为了防止经水蒸汽捕集冷凝器捕获后抽除的气体中仍含有极少量的水蒸汽进入泵内, 系统配气镇阀。在真空泵的排气口装有油雾捕集器,以防止排出气体中烟雾污染室内环境。冷阱的作用是将干燥室中的水蒸汽冷凝吸附变成冰, 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。 1.2 真空冻结干燥设备系统组成 真空冷冻干燥系统主要由制冷系统、真空系统、加热系统、干燥系统和控制系统等组成,冷冻干燥室:冷冻干燥室有卧式圆柱形、箱形等类型。干燥室要求能制冷到- 40 ℃或更低温度,又能加热到+ 50 ℃左右。干燥室设计有几层至十几层干燥搁扳,以放置几十至数百只干燥盘。干燥室装有管道和真空阀门与低温冷凝器相连,以排除室内的水蒸汽,同时还有管道与交换器、制冷机相连,以获得物料冰 晶升华所需要的热量和低温环境。低温冷凝器:低温冷凝器是一个密封的容器,用管路与制冷机、真空泵、热交换器相连,以获取低温真空环境和冷凝器内除霜的热量供给。冷凝器内的温度必须保持低于干燥室内物料的温度,一般冷凝器内的温度应保持在- 40 ℃至- 50 ℃左右,使大量的水蒸汽在冷凝器室中凝结低温冷凝 器还设有除霜装置、排出阀、热空气吹入装置等,用来融化凝结的冰霜和排出内部水分,并将室内吹干。 1.3真空系统
《水工艺设备基础》复习要点一考 试类型及题型 1)闭卷； 2)单项选择题；填空题；简答题；计算题；论述题(分值有变化，单选和填空分值有所减少) 二知识点 第一章．水工艺设备常用材料 1）掌握水工艺设备常用材料有哪些 2）了解钢的分类，如按用途分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢。 ①按化学成份分类：碳钢和合金钢；A.碳钢按含碳量又可分为：低碳 钢、中碳钢和高碳钢；B.合金钢按含合金元素的含量又可分为：低合金钢、中合金钢和高合金钢；②按照钢中硫和磷的含量又可分为：普通钢、优质钢、高级优质钢；③根据钢的用途又可分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢 3）掌握钢的编号的意义：如合金工具钢9SiCr 钢（%）；碳素工具钢T8表示什么含义（%） 第二章. 材料设备的腐蚀﹑防护与保温 1. 材料设备的腐蚀与防护 1）了解什么叫腐蚀及其危害 2）掌握设备防蚀技术中关于防蚀结构设计需要遵循的基本原则 3）掌握：a.什么是应力腐蚀及其发生的条件 b.设备防蚀技术中关于改变介质腐蚀特性的途径是什么 4）重点掌握：a.微生物腐蚀产生的原因及其最常见的微生物腐蚀类型；b.水处理工艺设备常用材料的选择原则（可能出简答题） 2. 设备的保温 了解设备保温的目的 第三章水工艺设备理论基础 1. 容器应力理论 1）掌握什么是薄壁容器判断标准 2）了解容器设计的基本要求 １）工艺要求：容器的总体尺寸、接口管的数目与位置、介质的工作压力、填料种类、规格、厚度等一般都要根据工艺生产的要求通过工艺设计计算及生产经验决定。２）机械设计的要求：（1）容器要有足够的强度（2）要有足够的刚度（3）要具有足够的稳定（4）容器必须有足够的严密性（5）抗腐蚀性和抗冲刷性要好（6）在保证工艺要求、和机械设计要求的基础上，应选择较为便宜的材料，以降低制作成本。（7）确保制作、安转、运输及维护方便。 3）重点掌握圆柱壳薄壁容器的应力计算方法（记公式、弄懂每个参数的意义，会用）会出个计算题（课本 P98页） 1
草莓片的真空冷冻干燥工艺的研究(一) 摘要本文对冻干草莓片的生产加工工艺进行研究和分析，确定了速冻草莓粒在－10±2℃条件下回软48小时左右再进行切片，制定草莓片的真空冷冻工艺曲线并在生产中应用。关键词草莓片切片工艺冻干工艺曲线草莓,又叫洋莓,红莓,原产欧洲,本世纪初初传入我国.草莓外观呈心形,颜色鲜艳粉红,果肉多汁,酸甜适口,芳香宜人,营养丰富,故有”水果皇后”之美称。据报道，每100克草莓果肉中含糖8至9克、蛋白质0.4至0.6克，维生素C50至100毫克，比苹果、葡萄高7至10倍。而它的苹果酸、柠檬酸、维生素B1、维生素B12，以及胡萝卜素、钙、磷铁的含量也比苹果、梨、葡萄高3至4倍。但由于草莓皮薄多汁，容易损伤，采收期短，不耐贮运。将草莓加工成真空冷冻干燥的产品，能较好地保持草莓的营养成份，能长时间贮运，食用方便，大大提高了草莓的商品价值。利用速冻草莓加工冻干草莓片可不受草莓生产季节限制。1、材料与方法1.1材料与设备单体速冻草莓粒。采用DF-2000真空冷冻干燥机（日本真空株式会社），用AH521-NNN12打点记录仪（日本产）监测草莓片的中心温度、加热搁板温度、媒体温度、干燥槽内真空度和冷阱温度。URSCHEL切丁机美国制造101-2型电热恒温干燥箱（上海仪器总厂）测定产品的水份、JA系列电子天平。1.2工艺流程速冻草莓粒→-10±2℃冷藏48小时→切片→铺盘→速冻→升华干燥→解析干燥→挑选→包装→成品→入库。1.3操作要点新鲜草莓皮薄多汁，切片时易碎、流汁，速冻、冻干后会结团，碎片多。本工艺是采用单体速冻的草莓粒，在-10±2℃条件下冷藏48小时回软后切片、铺盘、速冻、冻干。1.3.1回软切片前将速冻好的草莓粒移到-10±2℃冷藏库冷藏48小时回软。要注意控制好库温和时间，温度太高时间太长，草莓太软，切片时会软烂，成型不好；温度太低时间太短，草莓太硬，容易损伤刀具，切片易碎，碎屑多。1.3.2切片采用URSCHEL切丁机拆除环切和横切刀具进行切片，切片规格6～7mm,`切片必须在-10～-5℃的冷藏库内进行，注意保持库温稳定，防止草莓片解冻粘连在一起。1.3.3铺盘切片后快速铺盘、速冻。铺盘重量为12～14kg/m2左右，厚度25～30mm。1.3.4预冻铺盘后的草莓片移到速冻库速冻至草莓的共晶点温度以下，共晶点温度是指物料完全冻结时的温度。据资料介绍：草莓的共晶点温度为-15℃〔1〕，一般预冻温度要比共晶点温度降低5～10℃，草莓预冻到-25℃，维持2小时左右。1.3.5升华干燥将速冻好的草莓片移到干燥槽内，然后抽真空至40Pa左右开始加热升华干燥，升华干燥是真空冷冻干燥过程中最重要的工序，升华过程中需要不断补充升华潜热，并保证升华界面的温度低于共熔点温度以下，共熔点是指完全冻结的物料在加热过程中其冰晶体刚出现熔化的温度。所以冻干升华阶段加热温度的控制原则是：尽量使升华温度接近其共熔点但又必须低于共熔点，升华的产品如果低于共熔点温度过多，则升华的速率降低，升华阶段的时间会延长；如果高于共熔点温度，则产品会发生熔化，干燥后的产品将发生体积缩小，出现气泡，颜色加深，复水困难等现象。冻干热量传递途径是外热经辐射给物料表面，然后热量再由物料表层以传导方式传到升华界面。干燥初期升华界面在物料表面，热量极易供给，只要在保证物料不解冻的前提下，尽量提高加热温度，增加热量供给，使干燥室与冷凝室的蒸汽压差增大即可加快干燥速率。冻干升华阶段媒体温度控制在100℃,时间5小时,真空度控制150Pa以下。随着干燥不断深入升华界面的后移，此时热量的供给须经干层传导到升华界面，为保证产品品质，此时须降低加热温度，在保证不损伤已干层情况下，将热量渗透传导到升华界面。
清洗机超音波清洗机是现代工厂工业零件表面清洗的新技术,目前已广泛应用于半导体硅 片的清洗。超声波清洗机“声音也可以清洗污垢”——超声波清洗机又名超声波清洗器，以其洁净的清洗效果给清洗界带来了一股强劲的清洗风暴。超声波清洗机（超声波清洗器）利用空化效应，短时间内将传统清洗方式难以洗到的狭缝、空隙、盲孔彻底清洗干净，超声波清洗机对清洗器件的养护，提高寿命起到了重要作用。CSQ 系列超声波清洗机采用内置式加热系统、温控系统，有效提高了清洗效率；设置时间控制装置，清洗方便；具有频率自动跟踪功能，清洗效果稳定；多种机型、结构设计，适应不同清洗要求。CSQ 系列超声波清洗机适用于珠宝首饰、眼镜、钟表零部件、汽车零部件，医疗设备、精密偶件、化纤行业（喷丝板过滤芯）等的清洗；对除油、除锈、除研磨膏、除焊渣、除蜡，涂装前、电镀前的清洗有传统清洗方式难以达到的效果。恒威公司生产CSQ 系列超声波清洗机具有以下特点：不锈钢加强结构，耐酸耐碱；特种胶工艺连接，运行安全；使用IGBT 模块，性能稳定；专业电源设计，性价比高。反渗透纯水机去离子水生产设备之一，通过反渗透原理来实现净水。 纯水机清洗半导体硅片用的去离子水生产设备，去离子水有毒，不可食用。 净化设备主要产品：水处理设备、灌装设备、空气净化设备、净化工程、反渗透、超滤、电渗析设备、EDI 装置、离子交换设备、机械过滤器、精密过滤器、UV 紫外线杀菌器、臭氧发生器、装配式洁净室、空气吹淋室、传递窗、工作台、高校送风口、空气自净室、亚高、高效过滤器等及各种配件。 风淋室：运用国外先进技术和进口电器控制系统, 组装成的一种使用新型的自动吹淋室.它广 泛用于微电子医院制药生化制品食品卫生精细化工精密机械和航空航天等生产和科研单位,用于吹除进入洁净室的人体和携带物品的表面附着的尘埃,同时风淋室也起气的作用 防止未净化的空气进入洁净区域,是进行人体净化和防止室外空气污染洁净的有效设备. 抛光机整个系统是由一个旋转的硅片夹持器、承载抛光垫的工作台和抛光浆料供给装置三大部分组成。化学机械抛光时，旋转的工件以一定的压力压在旋转的抛光垫上，而由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成的抛光液在工件与抛光垫之间流动，并产生化学反应，工件表面形成的化学反应物由磨粒的机械作用去除，即在化学成膜和机械去膜的交替过程中实现超精密表面加工，人们称这种CMP 为游离磨料CMP 。 电解抛光电化学抛光是利用金属电化学阳极溶解原理进行修磨抛光。将电化学预抛光和机械精抛光有机的结合在一起，发挥了电化学和机构两类抛光特长。它不受材料硬度和韧性的限制，可抛光各种复杂形状的工件。其方法与电解磨削类似。导电抛光工具使用金钢石导电锉或石墨油石，接到电源的阴极，被抛光的工件（如模具）接到电源的阳极。 光刻胶又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像（见图光致抗蚀剂成像制版过程）。光刻胶广泛用于印刷电路和集成电路的制造以及印刷制版等过程。光刻胶的技术复杂，品种较多。根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能，将光刻胶作涂层，就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。基于感光树脂的化学结构，光刻胶可以分为三种类型。①光聚合型，采用烯类单体，在光作用下生成自由基，自由基再进一步引发 单体聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特点。②光分解型，采用含有叠氮醌类化合
水工艺设备基础考试复 习要点
《水工艺设备基础》复习要 点一考试类型及题型 1)闭卷； 2)单项选择题；填空题；简答题；计算题；论述题(分值有变化，单选和填空分值有所减少) 二知识点 第一章．水工艺设备常用材料 1）掌握水工艺设备常用材料有哪些？ 2）了解钢的分类，如按用途分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢。 ①按化学成份分类：碳钢和合金钢；A.碳钢按含碳量又可分为：低 碳钢、中碳钢和高碳钢；B.合金钢按含合金元素的含量又可分为：低合金钢、中合金钢和高合金钢；②按照钢中硫和磷的含量又可分为：普通钢、优质钢、高级优质钢；③根据钢的用途又可分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢 3）掌握钢的编号的意义：如合金工具钢9SiCr 钢（%）；碳素 工具钢 T8表示什么含义（ %） 第二章. 材料设备的腐蚀﹑防护与保 温 1. 材料设备的腐蚀与防护 1）了解什么叫腐蚀及其危害？ 2）掌握设备防蚀技术中关于防蚀结构设计需要遵循的基本原则？ 3）掌握：a.什么是应力腐蚀及其发生的条件 b.设备防蚀技术中关于改变介质腐蚀特性的途径是什么 4）重点掌握：a.微生物腐蚀产生的原因及其最常见的微生物腐蚀类型；b.水处理工艺设备常用材料的选择原则（可能出简答题） 2. 设备的保温 了解设备保温的目的？ 第三章水工艺设备理论基 础 1. 容器应力理论 1）掌握什么是薄壁容器判断标准 2）了解容器设计的基本要求？ １）工艺要求：容器的总体尺寸、接口管的数目与位置、介质的工作压力、填料种类、规格、厚度等一般都要根据工艺生产的要求通过工艺设计计算及生产经验决定。２）机械设计的要求：（1）容器要有足够的强度（2）要有足够的刚度（3）要具有足够的稳定（4）容器必须有足够的严密性（5）抗腐蚀性和抗冲刷性要好（6）在保证工艺要求、和机械设计要求的基础上，应选择
水工艺设备基础考试复 习要点 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
《水工艺设备基础》复习要点一考 试类型及题型 1)闭卷； 2)单项选择题；填空题；简答题；计算题；论述题(分值有变化，单选和填空分值有所减少) 二知识点 第一章．水工艺设备常用材料 1）掌握水工艺设备常用材料有哪些 2）了解钢的分类，如按用途分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢。 ①按化学成份分类：碳钢和合金钢；A.碳钢按含碳量又可分为：低碳 钢、中碳钢和高碳钢；B.合金钢按含合金元素的含量又可分为：低合金钢、中合金钢和高合金钢；②按照钢中硫和磷的含量又可分为：普通钢、优质钢、高级优质钢；③根据钢的用途又可分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢 3）掌握钢的编号的意义：如合金工具钢9SiCr 钢（%）；碳素工具钢T8表示什么含义（%） 第二章. 材料设备的腐蚀﹑防护与保温 1. 材料设备的腐蚀与防护 1）了解什么叫腐蚀及其危害 2）掌握设备防蚀技术中关于防蚀结构设计需要遵循的基本原则 3）掌握：a.什么是应力腐蚀及其发生的条件 b.设备防蚀技术中关于改变介质腐蚀特性的途径是什么 4）重点掌握：a.微生物腐蚀产生的原因及其最常见的微生物腐蚀类型；b.水处理工艺设备常用材料的选择原则（可能出简答题） 2. 设备的保温 了解设备保温的目的 第三章水工艺设备理论基础 1. 容器应力理论 1）掌握什么是薄壁容器判断标准 2）了解容器设计的基本要求 １）工艺要求：容器的总体尺寸、接口管的数目与位置、介质的工作压力、填料种类、规格、厚度等一般都要根据工艺生产的要求通过工艺设计计算及生产经验决定。２）机械设计的要求：（1）容器要有足够的强度（2）要有足够的刚度（3）要具有足够的稳定（4）容器必须有足够的严密性（5）抗腐蚀性和抗冲刷性要好（6）在保证工艺要求、和机械设计要求的基础上，应选择较为便宜的材料，以降低制作成本。（7）确保制作、安转、运输及维护方便。 3）重点掌握圆柱壳薄壁容器的应力计算方法（记公式、弄懂每个参数的意义，会用）会出个计算题（课本 P98页） 1
附件二： 合同设备质量技术要求及图纸 污泥脱水机房成套设备 1.1 设备清单 1.2 供货范围 完整的污泥脱水机房应成套地配备安全、有效及可靠运行所需的附件。设备主要组成部分及供货范围（不限于此）： a.叠螺式污泥脱水机（主要含机架结构单元、污泥调理装置单元、冲洗装置单元、压滤 脱水机驱动马达／减速机组单元、调理槽驱动马达／搅拌机组单元、轴承单元、喷嘴单元、控制系统） b.三厢式加药系统（主要含制药单元: 混合槽、调匀槽、储存槽 进水单元: 电磁阀、压力表、流量计、过滤器 搅拌单元: 两套电动不锈钢搅拌 干粉投加单元: 干粉仓、精确喂料器 稀释单元: 干粉自动加热除湿、润湿和稀释 液位监测单元: 液位自动监测和报警 控制单元:PLC控制柜，带485接口,控制整个加药系统的全自动运行） 进泥药量泵 调试期内所需的絮凝剂及润滑油、所有联接附件、地脚螺栓、随机备品备件、专用工具、以及其它备品备件等。（注：工艺管线部分：加药管、冲洗水管线、自来水管、排水管、中水管以及工艺管线涉及的阀门不在供货范围之内，如涉及到其它的管线或设备所必需的阀门等需厂家成套提供。） 1.3 资料提交 合同签订前供方应提交下列资料但不限于以下内容: —设备的详图及安装尺寸图, 表明所有的安装尺寸及材料 —详细技术说明及设备的性能描述 —制造及质量保证设施
—安装方法的详细描述及安装精度规定 —试运转前的调试及检测要求 —控制箱的接线图及控制原理图 —设备各部分的重量 —备品备件表 发货前需提供下列资料但不限于以下内容如合格证，测试报告，安装、维修、运行手册等随机附件。 1.4 技术要求 1. 一般描述 叠螺式污泥脱水机将未浓缩或浓缩之污泥凝集反应后以脱水机处理成泥饼，以便清理运送或焚化。 2. 主要设备性能要求 1 工作条件 安装地点: 污泥脱水机房内 环境温度: -10℃-42℃ 介质温度: 5℃-30℃ 介质PH值: 6-9 工作制: 12h/d 2 技术参数 进泥含水率: 99.2% 绝干泥处理量：60～100 kg.DS／h， 脱水后泥饼含水率: <80% 絮凝剂类型：阳离子聚丙烯酰胺(PAM) 1.5 技术要求 进入叠螺式污泥脱水机的污泥在浓缩部经过重力浓缩后，被运输到脱水部，在前进的过程中随着滤缝及螺距的逐渐变小，以及背压板的阻挡作用下，产生极大的内压，容积不断缩小，达到充分脱水的目的。 A.主机（单套叠螺式污泥脱水机） a.机架结构单元 本机材质：浓缩段，压榨段的环片采用不锈钢304L材质制造。螺旋轴等机体钢制件均采用不锈钢304材质制造。 型式：工作面全封闭式 加工品质控制：电脑激光切割，电脑裁床及电脑折床精密加工控制成型。 组合方式：所有焊道采TIG法补强焊制加工而成型，焊缝平整光滑，无任何焊接缺陷； 机架表面处理：二道面漆处理；确保抗腐蚀功能及增添美观与防护效果。 机体刚性强度大，在静负载和动负载的条件下均可安全无虑的操作使用。 b.污泥调理装置单元 污泥调理：污泥于调理槽内与絮凝剂充分搅拌均匀达到胶羽现象。 基本架构：由进流口、圆形调理槽及慢混搅拌机所组成。 安装位置：螺旋轴入泥口前方。 整体材质：不锈钢304材质制造 型式：开放式设计便于观察。