冷冻干燥机基础原理

一、真空冷冻干燥机的定义与优点： 　　制品经完全冻结，并在一定的真空条件下使冰晶升华，从而达到低温脱水的目的，此过程即称为冷冻干燥（Freeze-drying），简称冻干。 　　冻干的固体物质由于微小的冰晶体的升华而呈现多孔结构，并保持原先冻结时的体积，加水后极易溶解而复原，制品在升华过程中温度保持在较低温度状态下（一般低于-250C），因而对于那些不耐热的物质，诸如酶、激素、核酸、血液和免疫制品等的干燥尤为适宜。干燥的结果能排出95~99%以上的水份，有利于制品的长期保存。制品干燥过程是在真空条件下进行的，故不易氧化。针对部分生化药物的化学、物理、生物的不稳定性，冻干已被实践证明是一种非常有效的手段。随着生化药物与生物制剂的迅速发展，冻干技术将越来越显示其重要性与优越性。 　　二、医用冷冻干燥机的结构与功能简介： 　　医用冷冻干燥机系由制冷系统、真空系统、加热系统、电器仪表控制系统所组成。主要部件为干燥箱、凝结器、冷冻机组、真空泵加热/冷却装置等。 　　制品的冻干是在干燥箱中进行，干燥箱内搁板采用不锈钢板制成，内有媒体导管分布其中，可对制品进行冷却或热，干燥箱的后面装有真空传感器，它将真空度转变成电讯号，箱门四周镶嵌有密封橡胶圈，临用前可涂以真空硅脂保证箱体的密封。 　　凝结器最好为缠绕柱面式，不锈钢柱面外绕有多组冷气盘管，其工作温度低于干燥箱内制品的温度，最低可达-550C，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，光滑的柱面式结构最大的优点是容易清洁，在冻干结束后，可用电热将霜层除去。 　　旋片式真空泵用以对系统抽真空，在机械泵的进气口安装了一个带自动放气的电磁真空阀，它与旋片泵为同一电源控制，当停泵时，电磁阀门自动关闭，同时向真空泵内放气，既保护了真空系统，又防止了真空泵向系统返油。 　　在制冷系统中，二台2.2Kw的半封闭冷冻机并联使用，由风冷凝器出来的高压制冷剂液体（无氟制冷剂V55C），经过干燥过滤器及电磁阀到达毛细管，经节流后进入蒸发器，由于冷冻机的抽吸作用，使蒸发器内的压力下降，液体制冷剂吸收环境的热量而迅速沸腾蒸发。低压制冷剂气体被冷冻抽回，再经压缩成高压气体，完成一次制冷循环，加热/冷却装置中的冷排管以凝结器中的冷排管以及凝结器中的冷气盘管恪于制冷系统中蒸发，它们是通过两个不同的电磁阀来供应制冷剂的。 　　加热系统由电热管，媒体（硅油）、媒体泵、媒体箱等组成一个循环管路，硅油经电热管加热后，由媒体泵输送至干箱搁板中的媒体导管，对制品进行加温，提供升华热，当冻结时，则由冷却排管对硅油进行降温，由媒体泵输送至干燥箱搁板中心的媒体导管，对制品进行冷却及冻结。 　　电器仪表控制系统为机电一体化设计，由一个专用工控电机控制，所有的搁板温度、媒体温度、制品温度均可在集中的显示上显示出来，具体的调节控制请参考系统说明书。 　　三、冻干的基本原理与实践 　　对冻干制品的质量要求是：生物活性不变、外观色泽均匀、形态饱满、结构牢固、溶解速度快，残余水分低。要获得高质量的制品，对冻干的理论和工艺应有一个比较全面的了解。冻干工艺包括预冻、升华和再干冻三个分阶段。合理面有效地缩短冻干的周期在工业生产上具有明显的经济价值。 · 行业聚焦： “2009年国内外两个市场的需求增速可能比2008年有所回落，但继续增长的态势不会有突发性逆转，需求总量仍可望继续保持增长。另外，我国装备制造业占制造业增加值的比重与工业发达国家相比尚有很大差距，由此行业还有相当的发展空间。” 　　中国干燥设备工业联合会副会长蔡惟慈日前在对2009年干燥设备工业经济运行形势进行分析时给出如上判断。 　　产品出口呈现升级之势 　　蔡惟慈认为，2008年干燥设备行业的发展呈现四个特点。 　　对国民经济支撑能力增强。表现为国产装备自给率稳步提高，消费升级所需产品大发展和关键装备技术进步步伐加将红萝卜、洋葱、香蕉等蔬菜水果，以诱人、脆香的姿态，装进精美的袋子，提供孩子、大人零食享受。一种由日本人发明、并由日本工艺制作而成的果蔬脆片，最近在厦门悄悄流行，并吊起厦门大人小孩的胃口。 　　近日，果蔬脆片在厦门一些小区举办了试吃会，吃过后，不断有婆婆妈妈们打来咨询电话：这种东西究竟在哪里卖吗？孩子每天吵着要吃。 　　上个世纪，日本专家已精明地看到健康零食的巨大市场，在70年代开始发明低温干燥技术———就是将采自田野甚至还带有清新的田间地头泥土味的蔬菜水果，采用真空低温干燥技术，保留了新鲜蔬果的营养成份，又吃起来香脆可口，它带来的清脆声响，专家说，这是让享受零食的人可以听到蔬果在 　　在诸多糟渣类干燥方案中，螺旋式干燥机被普遍认为是一种较为理想的解决方案，但是由于受机构限制，单台装置的处理量还不够理想。 　　多级螺旋式干燥机是根据我国糟渣类物料处理的目的和目标，结合目前处理厂的规模所排出的糟渣量，在原螺旋式干燥机的基础上，开发出的一种新型干燥装置，整套装置移植了螺旋式干燥机干燥糟渣类物料的成熟技术，另配套热泵热能回收技术，多效蒸发节能技术，通过多层结构将三种技术结合在一起，同时实现了螺旋式干燥机的大型化制造。是一种可以大量处理物料的干燥装置。 　　结构原理：多级螺旋式干燥机每一层可以认为是空心桨用微波对药品进行干燥、灭菌处理，大大优于传统的高温干燥灭菌工艺。 　　一 : 口服液灭菌 　　近年来市场上出现了一种新的营养保健品——口服液。众所周知，口服液中含有糖、生物制剂和丰富的营养物质，很容易被污染。市场上的某些口服液，因为没有很好的灭菌，在贮藏中细菌繁殖，产生气体，用户在使用时发生中毒及爆瓶事故。一些口服液生产厂家，为了防止细菌繁殖，在口服液中添加防腐剂，结果产品不能出国。采用微波杀菌的方法，能有效解决上述问题，下面就口服液用微波杀菌方法进行分析。 　　1 ）灭菌效果 　　传统方法为用高温蒸汽灭菌，需要加温到 120 ℃ ，保持 20 分钟以上方能将细菌杀死。热器、慢波型加热器等几大类。 热效率高、反应灵敏，由于热量直接来自于干燥物料内部，热量在周围介质中的损耗极少。 　　b.同时由于微波加热是表里同时进行，内部水份可以很快地被加热并直接蒸发出来，这样陶瓷坯体可以在很短的时间内经加热而脱模。 具有选择性，微波加热与物质的本身性质有关、在一定频率的微波场中，水由于其介质损耗比其它物料大，故水分比其它干物料的吸热量大得多。 　　c.不管坯体的形状如何复杂，加热也是均匀快速的，这使得坯体脱水快，脱模均匀，变形小，不易产生裂纹。 均匀快速，这是微波干燥设备干燥的主要特点。由于微波具有较大的穿透能力，加热时可使介质内部直接产生热量。

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