冷冻干燥原理及设备

冷冻式压缩空气干燥机

使用说明书

杭州嘉隆气体设备有限公司 1

目 录

安全总则· 1

使用前注意事项· 1

1.0概述· 2

2.0型号编制及说明· 4

3.0配置及安装· 4

4.0冷干机的操作方法· 7

5.0常见故障及处理方法· 9

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安 全 总 则

1、 冷冻式压缩空气干燥机的工作压力绝不能超过铭牌上标明的最高工作压力。

2、 冷冻式压缩空气干燥机在电力驱动下运行，请按国家电力标准进行安装。

3、 在进行任何电气检修工作前，请务必先切断电源。

使 用 前 注 意 事 项

1、 冷冻式干燥机属高级精密设备。机内制冷系统的精密元件、管道及控制系统电子元件，均不得经受较大的冲击和震动。由公路作长途运输时，车速不得过高。当路面质量不良时，尤应减速行驶，以免造成不必要的损失。

2、 本机在装卸、移动及安装时，无论装箱或拆箱状态，均需使用叉车从箱体或机器的底部受力搬运。切忌在空气进、出口管道处受力搬运机器。

3、 水冷式冷冻干燥机开机时应先通水，后通电。

4、 冷却水温不高于320C，流量不小于0.2T/m3.h。

5、 风冷式冷冻干燥机的进风口与墙体距离1.5m以上，两台干燥机的进风口与排风口不要面对面，环境温度不高于350C。

6、 冷冻干燥机开机前必须气、水（水冷型）、电三者具备。

3 1.0概述

1.1冷干机工作原理

JRL系列冷冻式压缩空气干燥机是根据空气冷冻干燥原理，利用制冷设备使压缩空气冷却到一定的露点温度，析出相应所含的水份，并通过分离器进行气液分离，再由自动排水阀将水排出。从而达到冷冻除湿的目的。同时，压缩空气中3μ及以上的固体尘粒及微油量成份都被滤除，使气源品质达到清洁、干燥的要求。

1.2工艺流程顺序

JRL系列产品的工作分为空气系统和制冷系统两个部分：

空气系统：含有水份、油份的压缩空气进入气对气热交换器，使压缩空气预冷，降低压缩空气的温度，除去一部份水分，再进入气对制冷剂热交换器，使压缩空气冷却到2-100C的露点温度。水份、油份及部分杂质在此被凝结，冷却后的气体和已凝结的水份、油份及部分杂质通过气液分离器被分离，然后水份、油分被自动排水阀排出，干燥后的压缩空气通过气对气热交换器升温后输出，从而有效地防止了管路“出汗”现象的发生。

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.. 一、冷冻干燥技术原理

冷冻干燥即通常所说的冻干，是将含有大量水分的生物活性物质先行降温冻结成固体，再在真空和适当加温条件下使固体水分子直接升华成水汽抽出，最后使生物活性物质形成疏松、多孔样固状物。

冷冻于燥技术的特点是：整个冻干过程在低温真空条件下进行，能有效地保护热敏性物质的生物活性，如酶、微生物、激素等经冻干后生物活性仍能得到保留；能有效地降低氧分子对酶、微生物等的作用，保持物质原来的性状；干燥物呈海绵状结构，体积几乎不变，加水后迅速溶解，并恢复原来状态；干燥能排除95%以上的水分，使干燥后的产品能长期保存而不致变质。

二、冷冻干燥技术方法

（一）冻干设备与装置 物质的冻干在冷冻真空干燥系统中进行。冷冻真空干燥系统由致冷系统、真空系统、加热系统和控制系统四个部分组成。

1.致冷系统 由冷冻机、冻干箱和冷凝器内部的管道组成。其功用是对冻干箱和冷凝器进行致冷，以产生和维持冻干过程中的低温条件。

2.真空系统 由真空泵、冻干箱、冷凝器及真空管道和阀门组成。真空泵为该系统重要的动力部件，必须具有高度的密封性能，使制品达到良好的升华效果。

3.加热系统 常利用电加热装置。加热系统可使冻干箱加热，使物质中的水分不断升华而干燥。

4.控制系统 由各种控制开关、指示和记录仪表、自动控制元件等组成。其功用是对冻干设备进行手动或自动控制，使其正常运行，保证冻干制品的质量。

（二）冻干程序

1.测量共熔点 生物制品在冻干前多配成溶液或混悬液，溶液随温度降低而发生凝固冻结，达到全部凝固冻结的温度称为凝固点或称共晶点。不同物质的凝固点不同。实质上物质的凝固点也就是该物质的熔化点，故又称该温度为共熔点，准备冻干的产品在升华前，必须达到共熔点以下的温度，否则则严重影响产品质量。

不同生物制品的共熔点不同，生物制品的共熔点依其组成成分不同而异，必须测定每种生物制品的共熔点才有可能按此共熔点进行冻干。测定共熔点的原理是根据导电溶液的电阻与温度相关，当温度降低时电阻加大，当降到共熔点时电阻突然增大，此时的温度即为该溶液物质的共熔点。正规测定法是将一对白金丝电极插入液态制品中，并插入一支热电阻温度计，并将电极、温度计、仪表与记录仪连接，然后将溶液物质冷冻至一40℃以下低温，直到电阻无穷大，随后缓慢升温至电阻突然降低的温度即为该溶液物质的共熔点。

冷冻干燥的原理及操作步骤

冷冻干燥（Freeze Drying），也叫冷冻真空干燥，是一种将物质经冷冻处理后，在低压下蒸发水分的技术。它广泛应用于食品工业、制药工业、生物工程等领域。冷冻干燥的原理是利用物质在减压条件下过冷时，从固态直接转变为气态，这个过程称为升华。在这个过程中，物质的水分被蒸发掉，而其他营养成分、香气和味道得以保持和最大限度地保留。

冷冻干燥的操作步骤如下：

1. 物料准备：根据需要冷冻干燥的物料，选择合适的原料，保证其质量和营养价值。对于食品来说，要选择新鲜和优质的食材，而对于药品来说，要选择合适的活性成分。

2. 冷冻：将物料以适当的方式冷冻，通常是通过低温环境下进行快速冷冻，以保留物料的营养成分和品质。冷冻温度和冷冻时间取决于物料的性质和要求。

3. 主要：将冷冻好的物料转移到冷冻干燥设备的主要部分。主要部分通常包括真空腔室、加热板和冷凝器等。将物料放置在加热板上，并在真空腔室中建立适当的真空环境。

4. 升华：加热加热板，使物料升华。通过提供适当的加热和真空条件，将物料中的水分从固态转变为气态。水分从物料中蒸发出来，并在冷凝器中凝结。

5. 脱气：将水分从设备中排出，以便维持较低的压力。这一步骤通常需要反复进行，以确保设备中没有多余的水分。可用加热或局部真空回退等方式来加速脱气过程。

6. 收回：将冷凝的水分收回，以便进一步利用。收回的水分可以作为再利用的水源，以减少水资源的浪费。

7. 制品包装：冷冻干燥后的制品通常需要进行包装，以保持其干燥状态。透明的塑料袋、瓶子或铝罐等都可以作为合适的包装材料。包装后的制品应存放在干燥、低温和密封的环境中，以保持其质量和保存期限。

冷冻干燥技术广泛应用于食品工业、制药工业和生物工程等领域。它可以保持食品的营养成分和风味，并延长其保质期；在制药工业中，冷冻干燥可以保留药品的活性成分并提高其稳定性；在生物工程中，冷冻干燥可以保留细胞活性和酶的活性。

真空冷冻干燥的原理

真空冷冻干燥是一种常用的生物制品、食品、药品、化工产品等的干燥方法。它利用了物质的三态变化规律，即固态、液态、气态之间的相互转化，通过控制温度和压力，将被干燥物质中的水分从固态直接转化为气态，从而达到干燥的目的。

真空冷冻干燥的原理主要包括以下几个步骤：

首先，将待干燥的物质置于真空密闭容器中。在真空状态下，物质表面的水分会迅速蒸发，因为在低压条件下，水的沸点会降低，这样即使温度较低，水分也会迅速蒸发。

其次，通过降温的方式将物质冷冻。冷冻的目的是将水分冻结成固态，这样在后续的真空处理过程中，水分就可以从固态直接转化为气态，而不经过液态。这样可以有效避免物质表面出现结块或者变形的情况。

接着，通过提高容器内部的温度和压力，将冷冻的水分直接转化为气态。在真空状态下，水分的汽化热较小，因此在较低的温度下就可以蒸发，这样可以避免物质表面受热过度而受损。

最后，通过真空泵等设备将容器内部的水分抽出，使得被干燥物质中的水分得以彻底蒸发。在这个过程中，需要不断排除容器内部的水分，以保持真空状态，从而确保水分能够顺利地从固态转化为气态，最终被排出容器外。

总的来说，真空冷冻干燥的原理是利用了真空状态下水分的相态变化规律，通过控制温度和压力，将水分从固态直接转化为气态，从而达到干燥的目的。这种方法可以较好地保持物质的原有形态和活性成分，适用于对物质结构和活性要求较高的干燥场合。同时，真空冷冻干燥也可以避免了高温下的氧化、变质等问题，对于一些热敏感性物质也具有很好的干燥效果。