冻干机的结构与配置
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冷冻干燥机各组成部分及其使用说明冷冻干燥机是一种将物质在低温环境下干燥的设备,通常用于制备高质量的干燥药物、食品和化学品等。
本文将介绍冷冻干燥机的各组成部分及其使用说明。
一、冷冻干燥机的基本组成1. 冷冻系统冷冻系统是冷冻干燥机的核心部分,主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等组成。
它的作用是将空气中的水分冷凝成液体,并将其蒸发掉,从而使样品干燥。
2. 真空系统真空系统用于去除干燥室中的水分和其他气体,以保持干燥室内部的干燥状态。
它主要由真空泵、油过滤器、减压阀、压力表等组成。
3. 控制系统控制系统是冷冻干燥机的核心部分,它可以控制冷冻、真空、采样等系统的运行,以及记录干燥室内的温度、真空度和压力等数据。
控制系统通常由微机、控制器、温度探头、真空传感器等组成。
4. 干燥室干燥室是冷冻干燥机的主要工作区域,通常由外壳、内壁、加热器、采样管、观察窗等组成。
它的作用是在低温、低压的环境下将样品中的水分蒸发,并远离细菌和其他有害物质。
二、冷冻干燥机的使用说明1. 准备工作在使用冷冻干燥机前,需要做好以下准备工作:•检查压缩机、真空泵、电源等设备是否正常运转;•检查采样管、观察窗、真空管接口等部位是否密封良好;•准备好待干燥的样品、支架、容器等。
2. 操作步骤1.打开干燥室的门,将待干燥的样品放入样品架中,然后将样品架放入干燥室中。
2.关闭干燥室的门,并开始进行真空减压。
通常情况下,真空度应保持在0.1~1.0Pa之间。
如果真空度低于0.1Pa,可能会影响干燥效果;如果高于1.0Pa,可能会导致样品受潮。
3.开始冷冻。
在真空度稳定后,根据样品的特性选择合适的温度进行冷冻。
通常情况下,冷冻温度应低于样品的冰点,并保持在-40℃左右。
4.开始干燥。
在冷冻状态下,打开加热器,在干燥室中产生弱光度的光辐射,从而将样品表面的水分蒸发。
干燥时间要根据样品的特性来进行调整。
5.关机。
干燥完成后,关闭加热器,打开真空泵依次排出室内的水分和气体,然后关闭所有系统设备,将干燥室清洁干净。
冻干机的结构与配置冻干机(Freeze Dryer)是一种将物质冷冻并进行真空干燥的设备。
它主要用于食品、药品、生物制品等行业中的物质保存、提取和加工等过程。
冻干机的结构与配置是决定其工作性能和效果的关键因素。
下面将详细介绍冻干机的结构与配置。
一、冻干机的结构1.真空系统:真空系统是冻干机的关键组成部分,主要由真空泵、截流阀、泵罩、真空表和其他真空连接管道等组成。
它的主要作用是排除冷冻室内的水分和其他杂质,创造一个低压环境,加速冷冻物质的蒸发。
2.冷冻系统:冷冻系统主要由冷冻机组、冷凝器、换热器、蒸发器和电子控制器等组成。
冷冻系统的主要作用是将冷冻室温度降低到冷冻点以下,使物质冷冻成固态。
3.控制系统:控制系统是冻干机的智能化核心部分,主要由电脑控制器、触摸屏、传感器、执行器和相关的电气设备等组成。
控制系统能够对冻干机进行监测和控制,并根据用户设定的参数自动调整冻干机的工作状态。
4.供热系统:供热系统主要由电热丝、加热块、热传导板和温度传感器等组成。
供热系统的作用是在冷冻干燥过程中,通过升高冷冻室的温度,将冻结的物质从固态向气态转变,并蒸发掉其中的水分。
5.冷冻室:冷冻室是冻干机的主要工作区域,也是冻干机结构的核心部分。
冷冻室通常是由两部分组成:上冻冷板和下冻冷板。
上冻冷板用于将物质快速冷冻到较低温度,下冻冷板用于将冷冻的物质快速干燥,以达到加工、保存或提取的目的。
二、冻干机的配置1.冷冻机组:冷冻机组是冻干机最重要的配置之一,主要由压缩机、冷凝器、蒸发器和电气控制系统等组成。
冷冻机组能够提供冷却介质并控制温度,使冷冻室温度降低到冷冻点以下。
2.真空泵:真空泵是冻干机真空系统的核心部分,它能够抽取冷冻室内的空气和水分,营造一个真空环境。
常见的真空泵包括罗茨泵、旋片泵、吸气泵等。
3.控制器:冻干机的控制系统通常配有先进的电脑控制器和触摸屏,用户可以通过触摸屏操作界面设定冻干机的工作参数,监测工作状态,并实时调整各个组件的运行情况。
真空冷冻干机的工作原理介绍一、真空冷冻干燥机的结构1.压缩机组:压缩机组是整个系统的动力部分,它通过压缩制冷剂蒸汽将制冷剂的压力提高,从而达到制冷效果。
2.冷冻干燥室:冷冻干燥室是真空干燥的具体操作区域。
它通常采用的是圆筒形结构,内部配有冷凝器和加热器。
冷凝器用于冷冻物料并将其转化为冰,加热器则用来使冰蒸发。
室内还设有物料架,用于悬挂物料。
3.真空系统:真空系统主要是用于降低冷冻干燥室内的气压,使冰在干燥室内蒸发。
真空系统通常由冷冻真空泵、气体冷凝罐和真空计等部分组成。
4.控制系统:控制系统用于对整个干燥过程进行控制。
常见的控制方式有手动方式和自动方式。
手动方式通常通过仪器监测到干燥室内温度和真空值后,进行相应操作。
而自动方式则通过计算机控制,能够实现更加精确的控制。
二、真空冷冻干燥机的工作过程1.预冷阶段:在预冷阶段,物料被放置在冷冻干燥室内,在压缩机组的驱使下,制冷剂被压缩并进入冷冻干燥室内的冷凝器中。
在冷凝器中,制冷剂与室内的物料接触,使得物料迅速降温并冷冻。
2.真空干燥阶段:在真空干燥阶段,真空泵启动,抽走干燥室内的气体,从而降低干燥室内的气压。
随着气压的下降,物料上的冰开始蒸发并转化为气体。
同时,加热器会增加干燥室内的温度,进一步促进冰的蒸发。
将冰蒸发后,物料表面的水分会逐渐蒸发出去,实现干燥效果。
3.脱冰阶段:当物料干燥完毕后,需要进行脱冰。
脱冰阶段主要是通过增加干燥室内的温度,使冰融化并转化为水。
脱冰后,物料可以从干燥室内取出。
三、真空冷冻干燥机的优点1.保留原始品质:在干燥过程中,物料的水分主要通过冰的蒸发而去除,因此可以保留物料的原始品质,如颜色、口感等。
2.干燥速度快:真空冷冻干燥机通过降低冷凝室内的压力,使冰迅速蒸发,从而实现快速干燥。
3.干燥效果好:真空冷冻干燥机在干燥过程中,通过低温和真空的条件,使物料表面的水分迅速蒸发,从而达到良好的干燥效果。
4.适用范围广:真空冷冻干燥机适用于各种物料的干燥,如食品、药品、化工原料等。
冷冻干燥机技术参数一、冷冻干燥机的概念及工作原理冷冻干燥技术是一种将具有一定热敏性的物质在低温条件下冷冻成冰,然后在减压条件下通过升华将水分脱除出来的技术。
冷冻干燥机作为实现该技术的设备,采用了冷藏箱、真空泵、加热板等辅助设备,以及具有能够改变温度和压力的加热制冷系统,通过控制制冷系统、真空系统和辅助设备的协调工作,将湿物质冷冻住,然后在真空条件下通过加热升华的方式将水分脱除。
二、冷冻干燥机的技术参数1. 冷冻系统参数冷冻系统是冷冻干燥机的核心部件,主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。
压缩机产生低温低压的制冷剂蒸汽,通过冷凝器冷却后变成液体,通过膨胀阀进入蒸发器,实现冷冻效果。
关键技术参数包括:- 制冷剂种类:通常采用氟利昂、氨等制冷剂;- 制冷剂流量:调节制冷剂的流量以控制冷冻温度;- 制冷剂压缩机功率:冷冻系统的功率大小决定了制冷效果的稳定性。
2. 真空系统参数真空系统利用真空泵将干燥室内的气体抽出,创造真空环境,促进水分的蒸发和升华。
关键技术参数包括:- 真空泵类型:常见的真空泵包括罗茨泵、旋片泵等;- 抽气速度:决定真空度的高低;- 规定真空度:通常要求的真空度在一定范围内,如10Pa以下。
3. 加热制冷系统参数加热制冷系统通过控制加热板和冷凝器等设备,实现对湿物质的加热和冷冻,以便实现水分的升华脱除。
关键技术参数包括:- 加热板温度范围:通常要求可调控加热板的温度范围;- 冷凝器温度范围:用于控制冷冻温度;- 控制系统稳定性:加热制冷系统的稳定性对于干燥效果具有重要影响。
4. 干燥室参数干燥室是冷冻干燥的主要操作空间,关键技术参数包括:- 干燥室容积:通常需要根据干燥物料的容量来选择合适的干燥室容积;- 干燥室材质:一般采用不锈钢等耐腐蚀材料,以适应不同物料的需求;- 干燥室操作温度范围:要求可调控不同温度条件下的干燥效果。
5. 控制系统参数控制系统是冷冻干燥机的智能核心,用于自动化控制冷冻、真空、加热等系统的协调工作,确保干燥效果和设备的安全运行。
第三章__冻干机的结构与配置冻干机是一种重要的设备,主要用于将液态物质冷冻干燥成固态物质。
它的结构和配置对于冻干过程的效率和质量有着至关重要的影响。
下面将介绍冻干机的主要结构和配置。
首先,冻干机的主要结构包括:冷冻系统、真空系统、加热系统、控制系统和聚合系统。
冷冻系统是冻干机的核心组成部分,通过降低工作室内的温度来使液态物质迅速冷冻。
冷冻系统一般由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等组成。
压缩机是冷冻系统的功率源,它能够将低压低温蒸汽气体压缩成高温高压蒸汽气体。
冷凝器将高温高压蒸汽气体冷凝成高压液体。
蒸发器是冷冻系统中的热交换器,通过吸收工作室内的热量来使高压液体再次蒸发成低压低温蒸汽气体。
膨胀阀用来控制蒸发器中的压力和温度,从而使液体能够迅速蒸发。
真空系统主要用于降低工作室内的气压,以实现冷冻过程中的蒸发。
真空系统由真空泵、进气阀、排气阀等组成。
真空泵能够将工作室内的气体抽出,从而降低气压。
进气阀和排气阀则用于控制真空度和排出工作室内的气体。
加热系统用于在冷冻过程结束后,将冻干的物质加热,使其恢复到液态。
加热系统一般由加热板、加热管、温度传感器等组成。
加热板能够提供均匀的加热温度,使冻干的物质均匀恢复。
加热管则能够提供更高的加热温度,以加速冻干物质的恢复速度。
控制系统主要用于对整个冻干过程进行控制和监测。
控制系统一般由温度控制器、压力控制器、流量控制器等组成。
温度控制器能够根据设定值和实际温度进行比较和控制。
压力控制器能够监测真空度和冷冻系统的压力变化,并进行相应的调整。
流量控制器用于调节冷冻系统中的流动速率,以控制冷却速度。
聚合系统主要用于收集并处理冷冻过程中产生的蒸汽气体。
聚合系统一般由冷凝器、冷凝器排水管、冷凝器冷却水系统等组成。
冷凝器能够将冷冻过程中产生的蒸汽气体冷凝成液体,并通过排水管排出。
冷凝器冷却水系统则用于保持冷凝器的正常工作温度。
此外,冻干机还可能配置疏水器、温度控制器、过滤器、触摸屏等设备。
冻干机设备组成及工艺流程冻干机是一种常用的工业设备,可用于将生物制品(如食品、药品和化妆品等)进行冻干处理,以延长其保存期和改善质量。
下面将介绍冻干机的设备组成及工艺流程。
冻干机主要由以下几个主要组成部分构成:冷冻系统、真空系统、控制系统和冷藏系统。
冷冻系统是冻干机的核心部分,用于将待处理物品迅速冷冻至低温状态。
常见的冷冻系统采用液氮或制冷剂循环制冷的方式,通过冷却板或冷冻槽来散发制冷剂的冷量,从而快速降低压力和温度。
冷冻系统的稳定性和效果对于冻干品质量的保障至关重要。
真空系统用于将冻结的物品在低温状态下进行干燥。
通过将真空系统连通冷冻室,将冷冻的物品表面上的冰晶融化后蒸发。
真空系统通常由真空泵和真空容器组成,真空泵用于抽出容器中的空气,并维持在较低的压力下,提高干燥效果。
真空系统的稳定性和抽气速度对于冻干过程至关重要。
控制系统是冻干机的智能化核心,用于自动控制和监控整个冻干过程。
控制系统通常包括温度控制、压力控制、时间控制和报警功能等。
通过精确的控制和监测,可以实现冻干过程的自动化和高效化。
冷藏系统用于将冻干的物品储存和保鲜。
冷藏系统通常由冷藏室和制冷机组成,冷藏室用于存放冻干品,制冷机用于维持冻干品的低温状态。
冷藏系统的稳定性和温度控制对于冻干品的保存至关重要。
冻干机的工艺流程主要包括冷冻、真空和冷藏三个步骤。
首先,待处理物品被放置在冷冻室中,通过冷却系统进行迅速冷冻,使物品表面上的水分结冰。
接下来,冷冻室与真空室通过真空系统连接,真空室的排出风口被打开,真空泵开始工作,将真空室内的空气抽出,快速蒸发冻结的水分。
最后,干燥后的物品被转移到冷藏室中进行储存和保鲜。
综上所述,冻干机设备的组成主要包括冷冻系统、真空系统、控制系统和冷藏系统,其工艺流程主要包括冷冻、真空和冷藏三个步骤。
通过这些设备和工艺流程的组合使用,可以实现对生物制品的冻干处理,延长其保存期和改善质量。
冻干机结构组成食品冻干机冻干机结构组成要由冻干室(冻干箱)、冷凝器(捕水器)、加热系统、真空系统、制冷系统和电气控制系统六大部件组成。
1、冻干室集抽真空与加热干燥功能为一体的的密闭容器,物料的升华干燥过程在干燥仓内完成的,物料是放在干燥室内搁板上的不锈钢托盘内的,按每平方托盘面积8~12公斤的比例装料,每一层搁板上都有一个可供测量物料温度的探头,用以监测整个冻干过程中的物料温度。
2、冷凝器(捕水器)是凝结升华水气的密闭装置,通常位于干燥仓后部,内部有一个较大面积的金属吸附面,从干燥仓物料中升华出来的水蒸气可凝结吸附在其金属表面上,吸附面的工作温度可达-45℃~-65℃,冷凝器外形是不锈钢或铁制成的圆筒,内部盘有冷凝管,分别与制冷机组相连,组成制冷循环系统。
3、加热系统冻干机加热系统的作用是对干燥仓内物料进行加热,使物料不断的受热升华,从而达到规定的含水率要求。
冻干机加热系统的加热方法主要分为接触式加热与辐射式加热,在接触式加热中,我们采用的是循环介质加热法,当加热系统工作时,先对循环液进行加热,液温通过液箱控制调节仪选定的温度自动控制加热,管道泵开启后,可将循环液送入干燥箱内搁板中,对搁板加热,然后返回液箱进行加热循环。
而在辐射式加热中我们通常采用蒸气加热,当循环介质为硅油时,隔板zui高温度可达+120℃。
4、真空系统真空系统由多级真空泵或水环泵及罗茨真空泵组成,罗茨泵为增压泵不能单独使用,必须先启用真空泵或水环泵,使其工作一段时间,当系统中的真空度达到1Kpa以下时,再自动启动罗茨泵。
真空泵结构、罗茨泵结构等见说明书。
真空系统的真空表可使用电接点真空表,可根据预先选定的真空度值,自动控制罗茨泵的启动。
5、制冷系统冻干机制冷系统由制冷压缩机组(包括:高品质进口品牌压缩机、壳管式水冷冷凝器,油分离器、干燥过滤器、膨胀阀、电磁阀等组成),系统采用R22或R404a制冷剂。
通常冻干设备的速冻制冷系统和捕水器制冷系统共用一套制冷系统。
第三章冻干机的结构与配置第一节冻干机在冻干药品生产过程中的关系冻干机在冻干药品生产过程中的关系如下:主要物料灭菌。
将药品主药和辅料溶解在适当的溶剂中(注射用水)。
用不同孔径的滤器对药液分级过滤,最后用0.22μm的过滤器除菌过滤。
将已除去的药液灌注到容器中,并在容器端口半上胶塞。
在无菌环境中把半上胶塞的药液或开口托盘(冻干原粉)移至冻干机的干燥箱内搁板上,有的工艺的这一步也可能采用另一腔室先进行预冻结。
通过冻干机的运行,对搁板冻结、抽真空和对搁板加热供能,使药品在固态下,通过升华除去大部分的水分。
然后加热蒸发解吸附去除残余水分。
通过安装在干燥腔室内的液压或螺杆式升降装置全压塞(小瓶冻干)。
对托盘中块状粉进行粉碎、过筛、装桶、加内塞(托盘冻干)。
由此可见,冻干机是冻干生产过程中的主要工艺装备,制品中的水分由它来去除。
制品在冻干腔室内的无菌状态下完成干燥、解吸附除去水分和全压塞等操作。
第二节冻干设备的系统组成产品的冷冻干燥需要在一定装置中进行,这个装置叫做真空冷冻干燥机,简称冻干机。
冻干机主要由制冷系统、真空系统、循环系统、液压系统、控制系统、CIP/SIP系统及箱体等组成。
一、制冷系统制冷系统在冻干设备中最为重要,被称为“冻干机的心脏”。
制冷系统由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和热力膨胀阀所构成,主要是为干燥箱内制品前期预冻供给冷量;以及为后期冷阱盘管捕集升华水汽供给冷量。
冷冻干燥过程中常常要求温度达到-50℃以下,因此在中、大型冷冻干燥机中常采用两级压缩进行制冷。
主机选用活塞式单机双级图3-1制冷系统压缩机,每套压缩机都有独立的制冷循环系统,通过板式交换器或冷凝盘管,分别服务于板层和冷凝器。
根据控制系统的运行逻辑,压缩机可以独立制冷板层或制冷冷凝器。
制冷机组应有足够大的制冷量储备,能应付绝大多数制冷异常的情况,即使满负荷工作时,也不至于达到系统极限。
在制冷系统中,除装有显示的高、中、低压、油压力表外,还装有各种压力控制器。
当压力出现时,相应压力继电器及时动作,保护压缩机;当控制电源接通后,低压压力超过低压压力控制器的设定值时,压缩机自动收液。
电磁阀是用作在压缩机停车时切断高压液体之用,以免压缩机停车后大量液体进入蒸发器,当压缩机再次启动时避免液击,起到压缩机的保护作用。
冷凝器冷却靠制冷剂直接膨胀获得,每组冷凝器盘管配备一台独立的压缩机制冷系统,一个测温探头分别对一组盘管进行测试。
图3-2 制冷系统原理图1.制冷剂、载冷剂制冷系统中的工作介质称为制冷剂,它是一种特殊液体,其沸点低,在低温下极易蒸发,当它在蒸发时吸收了周围的热量,使周围物体的温度降低;然后这种液体的蒸汽经压缩成为高温、高压汽体,在冷凝器中冷却变成液体,再将该液体降压节流到蒸发器中吸热,如此循环不断,便能使蒸发部位的温度不断降低,这样制冷剂就把热量从一个物体移到另一个物体上,实现了制冷的过程。
制冷剂的性质直接关系到制冷装置的制冷效果、经济性、安全性及运行管理,因而对制冷剂性质要求的了解是不容忽视的。
为了制冷系统的正常运行和提高效率,对制冷剂有如下的要求:(1)有高的临界温度和低的冷凝压力;(2)液体的汽化潜热和导热系数要大,蒸汽的比容要小(3)沸点和凝固点要低(4)密度和粘度、绝热指数要小。
(5)化学稳定性强,不与润滑剂起化学反应,对机械无腐蚀作用。
(6)对人体无害,不易燃易爆(7)价格便宜通常用的制冷剂有:氨(R717)、氟利昂12(R12)、氟利昂13(R13)、氟利昂22(R22)、共沸混合制冷剂R500、共沸制冷剂R502、共沸制冷剂R503等。
载冷剂在冻干机中是一种中间介质,亦称第二制冷剂,主要用于箱体内搁板的冷却和加热,它将所吸收的热量传给制冷剂或吸收加热热源的热量传给搁板,提供产品冻结时所需的冷量及产品干燥的升华热。
使用载冷剂的目的是使搁板温度均匀。
对载冷剂有如下要求:1.)在要求的工作温度范围内应是液态,凝固点要低,而沸点又要高;2.)比热要大,导热系数要高,使在一定制冷量时流量少,功率消耗低;3.)粘度小,密度小,可以减少在管道中的流动阻力和泵功率的消耗;4.)化学稳定性好,在所要求的工作范围内不分解,不氧化;5.)不腐蚀管道与设备;6.)载冷剂应不燃烧,不爆炸,对人体无害;7.)价格低廉,便于获得。
常用的载冷剂有:低粘度硅油、三氯乙烯、三元混合溶液(4.2.4)、8号仪表油、丁基二乙二醇等。
2.制冷系统的保护制冷系统在真空冷冻干燥中是必不可少的组成部件,冻干设备要求制冷系统长期稳定地工作。
但是冻干机的制冷系统的运行条件却十分恶劣。
它既要在“满负荷”下运行,又要在几乎没有负荷(解析干燥期)的“零负荷”下运行,且需要十几个小时以上连续运行。
“零负荷”下运行时,制冷剂蒸发量小,压缩机吸气压力低,比容大,加之压比大,输气系数小,使制冷剂循环量很小。
给系统运行带来诸多不利。
因此,冻干机的制冷系统应有“零负荷”运行的保护。
目前,国内、外厂商解决这一问题的办法有如下几种:1)将压缩机的高温排气旁通一部份到水汽凝结器凝结盘管的进口,以增加蒸发器的热负荷和循环量;2)将压缩机的高温排气旁通一部份到凝结盘管的出口,以增加流过压缩机的流量;3)共和真空采用“三重热交换器”作凝结盘管。
在“零负荷”运行期,自动将加热搁板的载冷剂旁通一部份到“三重热交换器”的载冷剂中,以增加其热负荷。
这种方式运行最平稳。
二、箱体1、干燥箱干燥箱是冻干机中的重要部件之一,它的性能好坏直接影响到整个冻干机的性能。
冻干箱是一个矩形或圆桶型的,既能够制冷到-40℃左右,又可以加热到+50℃左右的真空密闭的高、低温箱箱体。
冻干箱用不锈钢制成,箱内表面粗糙度Ra≤0.6µm,箱体内角均为满足GMP条件的大圆角(R ≥50mm)。
箱体底面略向后方倾斜,排水口设计在最低点,以利于排水。
制品的冷冻干燥是在干燥箱中进行,在其内部主要有搁置制品的搁板。
搁板采用不锈钢制成,内有媒体导管分布其中,可对制品进行冷却或加热。
板层组件通过支架安装在冻干箱内,由液压活塞杆带动可上下运动,便于进出料和清洗。
最上层的一块板层为温度补偿加强板,它保证箱内所有制品的热环境相同。
图3-3:箱体内部结构图图3-4:箱体外貌全图冻干箱可与无菌室的墙壁安装,箱门口使用特殊形状硅橡胶条密封,箱门口与冻干箱内部有同样的光洁度。
箱门的材料同样采用优质不锈钢制成,与冻干箱内部具有同样的光洁、平整度,能与密封条紧密贴合,确保了在真空下的密封。
冻干箱的箱门的开启角度>110度,门中央装有观察窗,便于在无菌室观察制品状态。
箱门中部设有观察窗,罩有硅硼玻璃。
箱门的平整性高,配有硅质单密封条的门封,箱门开启方向为顺时针右开门(面对箱门铰链在门右侧)。
冻干箱顶装有液压缸,一个箱内测试真空探头,多支测试产品温度用铂电阻,一个箱内测量压力的压力传感器,一个放气阀,一个安全阀,CIP和SIP用进水、进汽阀等。
2、对箱体与搁板的要求(1)箱体:1)箱体要有足够的强度,防止抽真空时变形;2)箱体的泄漏应满足真空密封的要求;3)箱体壁面内部直角处应有一定的圆弧半径,底面应有一定的坡度,坡向清洗液排出口,以利于清洗液的排出。
箱内应避免死角,以防清洗和消毒不净而发生污染;4)若用液压装置内实现自动加塞时,搁板应能上下移动,移动时不得倾斜以致卡死;5)箱内零部件布置应尽量减少升华水汽流向水汽凝结器的流动阻力。
(2)搁板:1)要有一定的冷却和加热速度,冷却速率一般要求为0.1~1.5℃/min,加热速率为0.1~1.2℃/min;2)要求平整、光滑、传热性能好,以减少传热热阻和传热温差;3)搁板各部位的温度应均匀一致,这样才可能使制品在冻结和升华时的温度均匀一致;4)搁板要有一定的强度,以便承受加塞力而不致于产生搁板弯曲。
3.冷阱冷阱是一个真空密闭容器。
在它内部有一个较大表面积的金属吸附面,吸附面的温度能降到-70℃以下,并且能恒定地维持这个低温。
在制冷系统中,冷阱的作用是把冻干箱内产品升华出来的水蒸汽冻结吸附在其金属表面上。
从制品中升华出来的水蒸气能充分地凝结在与冷盘管相接触的不锈钢柱面的内表面上,从而保证冻干过程的顺利进行。
通常在捕水器捕水之前应先降温,抽真空,当冷管表面温度降至-30℃以下,真空度高于100Pa时,再打开冷阱与干燥箱连接口阀门,冷阱结霜会比较均匀。
作为冷阱的换热器结构,主要特点为:一是要捕水,管子外表面要结上一定厚度的霜,因此,其管间距要大于普通换热器;二是结霜之后,不可凝性气体还要通过捕水器被真空泵抽走,实际上是个变流导能力的计算问题。
冷阱的安装位置可分为内置式和外置式两大类,内置式的冷阱安装在冻干箱内,外置式冷阱安装在冻干箱外,两种安装各有利弊,内置式结构紧凑,占地面积小,对水蒸气流动阻力小,有利于捕水。
但它的热损失比较大,冷凝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,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。
目前这两种安装方式在国内、外都在采用。
图3-5冷凝器图3-6三重热交换冷凝器冷阱供冷的特点是:冷负荷变化大,其最小负荷只有最大负荷的几分之一甚至十分之一,也即在解吸干燥后期,制冷机几乎处于“零负荷”下工作;所有冷凝盘管在冻干周期中不能停止供冷,否则会出现被凝结冰的迁移;工作温度低,时间长;每一冻干周期均需由常温降至工作温度。
对冷阱的要求:1)筒体要有足够的强度2)筒体的泄漏应满足真空密封的要求;3)筒体内应有足够的捕水面积4)便于水蒸汽的流动,但又不能产生短路;5)冷凝器的传热表面温度应与凝华压力相适应。
三、循环系统冷冻干燥本质上是依靠温差引起物质传递的一种工艺技术。
物品首先在板层上冻结,升华过程开始时,水蒸汽从冻结状态的制品中升华出来,到冷阱捕捉面上重新凝结为冰。
为获得稳定的升华和凝结,需要通过板层向制品提供热量,并从冷凝器的捕捉表面去除。
搁板的制冷和加热都是通过导热油的传热来进行,为了使导热油不断地在整个系统中循环,在管路中要增加一个屏蔽式双体泵,使得导热流体强制循环。
循环泵一般为一个泵体两个电机,平时工作时,只有一台电机运转,假使有一台电机工作不正常时,另外一台会及时切换上去。
这样系统就有良好的备份功能,适用性宽。
在泵的出口处,一般要安装一个反映出口压力的压力表和一只压力继电器,同时在电加热管上面加配一只超温报警继电器。
图3-7循环泵循环泵压力继电器的作用当泵起动时,PLC自动采集泵出口压力,若没有压力,则说明此电机或者继电器有问题,此时程序中自动打开另外一只备用电机,确保系统的正常运行。