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：  　　干燥的是许多工业生产和农副产品加工过程中必不可少的加工工序。随着人们生活质量的提高，对环境的保护的意识越来越强以及不可再生能源(如天然气、煤、石油)的储量的日益枯竭。原有的燃油、燃煤等高耗能、高污染干燥设备的使用受到严格限制甚至被禁止使用。寻找一种可替代原有旧式的干燥设备，而且安全、环保、节能干燥设备，显得越来越有紧迫。 　　热泵干燥设备在这种环境下应运而生。热泵干燥技术的历史自20世纪70年代以来，美目前，我国生产制药装备的企业已发展到800余家，产品品种规格超过3000种，据不完全统计，年产值约150亿元人民币，产品除充分满足国内中西药厂、动物药厂及保健品厂需求外，还远销60多个国家和地区业内有关专家分析认为，市场亟待整合和产品亟待创新是我国制药装备行业当前最急需破解的难题。整个行业需要进一步加强行业洗牌,达到药品行业的发展要求. 　　专家指出，我国制药装备行业虽然取得了很大的成绩，但不少企业在技术水平上基本上仍处于仿制、改进及组合阶段，没有达到创新或超过世界同类产品的水平。现阶段，我国制药装备同国外制药装备水平相比整体上要差10年以上，造成我国制药装备技术水平发展缓慢的原因主要有 　　随着流化床干燥设备应用技术的不断发展，其类型及适应的物料也越来越多，在化工、轻工、医药、食品等工业中已广泛应用。由于不同物料及产品对干燥的不同要求，也就出现了不同形式的流化床干燥机。现根据其类型，分述如下。 　　1．单层流化床干燥机 　　单层流化床干燥机是最简单的一种机型，可分为连续、间歇两种操作方法。连续操作停留时间分布较广，因而多应用于比较容易干燥的产品或对干燥指标要求不是很严格的产品。间歇操作可用于含水率较高的物料的干燥对于一些颗粒度不均匀并有一定粘性的物料，多采用在床层内装有搅拌器的低床层操作。 　　单层流化床干燥机操杰克韦尔奇有一句经典名言：“管得少就是管得好。”乍听此言，觉得有些不可思议，可是深入细想，豁然开朗：管得少并非说明管理的作用被弱化了，效率管理，可能会产生1000%的效果。有人说，中国的企业一管就死，一放就乱。真是放也不是，管也不是。有人说用人不疑，疑人不用;也有人说用人要疑，疑人要用。老板到底是相信员工好，还是不相信员好呢?做老板真是左右为难。 　　这里总结出两点干燥设备企业很多老板不放权的原因：一是不敢放，即对外聘的经理人心里没底，不放心将自己辛辛苦苦打下的江山交到经理人手中，尤其作为本来家底就不厚实的中小企业，实在8％以上。 　　喷雾造粒干燥机组与物料接触部份的塔体、管道、分离器的材料，均采用SUS304制作。在塔体内部与外壳之间有足够的保温层，填充材料为超细玻璃棉，塔体设有观察门、视镜、光源及控制仪表，由电器控制操作台控制和显示。喷雾造粒干燥机组的热源装置采用蒸汽加热或电加热器，具有操作方便、启动快、结构紧凑、热风干净清洁等优点。另外在电气控制柜内装有电加热器的控制调节装置，使进口温度无级调节。对于缺电地区可采用蒸气加热或燃煤、燃油热风炉等方式，局部或全部代替电加热装置。

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