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行 业：机械 分离设备压滤设备 离心机
发布时间：2020-01-15
真空冷冻干燥机工作原理
真空冷冻干燥机开机后将物料投入物料箱内进行冷冻。真空冷冻干燥机物料的冷冻过程，一方面是真空系统进行抽真空把一部分水份带走；另一方面是物料受冻时把某些分子中所含水份排到物料的表面冻结，达到冷冻要求后，真空冷冻干燥机由加热系统对物料加热干燥，通过抽真空把物料中所含的水份带到冷冻捕集箱结冻，达到物料真空冷冻干燥机要求。
真空冷冻干燥机是指通过升华从冻结的生物产品中去除水分或其他溶剂的过程。升华指的是溶剂，比如水，像干冰一样，不经过液态，从固态直接变为气态的过程。真空冷冻干燥机得到的产物称作冻干物，该过程称作冻干。传统的干燥会引起材料皱缩，破坏细胞。真空冷冻干燥机在冰冻干燥过程中样品的结构不会被破坏，因为固体成份被在其位置上的坚冰支持着。
在冰升华时，真空冷冻干燥机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。在实验室中，冻干有很多不同的用途，真空冷冻干燥机在许多生物化学与制药应用中是不可缺少的。真空冷冻干燥机被用来获得可长时期保存的生物材料，例如微生物培养、酶、血液、与药品，除长期保存的稳定性以外，还保留了其固有的生物活性与结构。为此，冻干被用于准备用做结构研究（例如电镜研究）的组织样品。
真空冷冻干燥机也应用于化学分析中，真空冷冻干燥机能得到干燥态的样品，或者浓缩样品以增加分析敏感度。冻干使样品成分稳定，也不需改变化学组成，是理想的分析辅助手段。真空冷冻干燥机可以自然发生。在自然情况下，这一过程缓慢而且不可预测。通过真空冷冻干燥机系统，人们改进、细分了很多步骤，加速了这一过程。
真空冷冻干燥机利用真空干燥原理制造而成，是目前物质脱水的一种较为先进的设备。具有结构紧凑合理，维护便利，全自动控制、操作简便等优点，广泛用于医药工业、食品工业、材料科学、农副产品深加工甚至古旧书画修复和植物标本制作等领域。那么，其工作原理是什么？又该如何使用呢？
真空冷冻干机的工作原理
真空冷冻干燥机是针对目前现有的常规真空干燥及烘箱，进行改造升级换代而设计，主要由制冷系统和真空系统两部分组成。其工作原理在于：利用真空干燥原理，通过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，从而达到物质脱水干燥的目的。
真空冷冻干机的组成
通常由干燥仓、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、干燥仓
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、捕水器（冷井）
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，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，R22或R404a制冷剂组成。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。当系统工作，接触加热方式中搁板温度可降至-35℃。当制冷系统工作时，冷凝盘管的表面温度可达-35～-65℃，可根据客户需求采用低温螺杆式或双级活塞式制冷压缩机组，通常双级活塞式压缩机制冷效果更好，制冷温度更低。
6、电气控制系统
本设备电气控制系统由PLC、触摸屏、控制柜、控制仪表、调节仪表等自动装置和电路组成。它的功能是对冻干机进行手动或自动控制，控制设备正常运转
真空冷冻干燥机12大故障处理方案
真空在运转过程中，偶尔会出现一些小问题，会导致真空冷冻干燥机不能更好的工作，为了方便使用者更好的使用设备，小编特意整理了真空冷冻干燥机常见的几种故障及解决方案。
一、制品冻干后无固定形状，甚至已干燥的产品被升华气流带到容器的外边产品中的固体物质浓度太低，不足以形成骨架。可以增加固形物浓度。
二、制品表面裂开固体物质浓度过低，产品块的结构脆弱。可以增加整体赋形剂的浓度来加强产品块的结构。
三、制品表面中间有小突起有些产品在冻结时会有一个从粥状到固化的过程，固化时体积膨胀对粥状冰由四周向中间挤压，在制品表面形成一个尖状突起。这与和预冻时降温过快有关，有些冻干保护剂容易形成这种小突起，比如在用乳糖作为冻干保护剂的时候，预冻时降温过快就容易出现这种情况，而甘露醇就相对要好很多，可以更换冻干保护剂。
四、瓶破裂或掉底一般来说，高硼硅的瓶不容易破；溶液装量过多；预冻速度过快。冻干预冻阶段要缓慢降温或在共晶点附近有一个保温时间，减小搁板和产品的温差，这样可以减少破瓶及掉底问题。
真空冷冻干燥机的调温问题
是一种优良的干燥方法，干燥物在密封条件下，无需添加剂在常温下可以长期保存。冷冻干燥物品结构多孔酥脆，使用时复水快，复水后物品的色、香、味、形及活性基本不变，真空冷冻干燥机尤其适用于食品、保健品、药品行业。真空冷冻干燥机是将湿物料或溶液在较低的温度（－10℃～－50℃）下冻结成固态，然后在真空（1.3～13帕）下使其中的水分不经液态直接升华成气态，终使物料脱水的干燥技术。真空冷冻干燥机技术是企业创新转型的核心保障，质量亦是产品命运的保障。真空冷冻干燥机厂家始终坚持以质量求生存，以效益求发展的企业宗旨，敢为人先，勇于创新，力求产品质量精益求精，从而更好的为广大客户服务。
真空冷冻干燥机的工作原理是将燥的物品先冻结到三相点温度以下，然后在真空条件下使物品中的固态水份（冰）直接升华成水蒸气，从物品中排除，使物品干燥。物料经前处理后，先进行速冻，再真空干燥升华脱水，之后在后处理车间包装。真空冷冻干燥机加热系统向物料提供升华潜热，制冷系统向捕水器和干燥仓提供所需的冷量。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。真空冷冻干燥机冻干工艺包括预冻、升华和再冻干三个分阶段。真空冷冻干燥机合理而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。
在冻干过程中，液态物品的降温预冻以及随后的固态物品中水分的升华过程中需要将温度控制在工艺要求的一定范围内，这就要求真空冷冻干燥机具有一定精度的调温功能。在不设置调温机组的前提下较好地解决了真空冷冻干燥机的调温问题，具体方案如下：
1、为在制冷压缩机冷量富余的前提下，在给真空冷冻干燥机前箱供冷的制冷系统管路旁边增加一条能提供适当冷量的制冷支路来满足调温时的冷量需要；
2、同时由于调温时，制冷压缩机是在给两个不同蒸发温度的蒸发器供冷，工况的差异可能会因膨胀阀控制的滞后对制冷压缩机产生较大的冲击，严重时可能会导致制冷压缩机的液击而造成故障，这就需要把握好对回汽压力的控制，现技术人员在前箱蒸发器的回汽管路上增设了一个电磁阀门，通过压力控制器对电磁阀门前后压差的监测来控制阀门的开或关减小调温时的负荷冲击，保证真空冷冻干燥机压缩机的平稳工作；
3、为了防止因电磁阀门的关闭而造成前箱蒸发器内压力的升高，调温效果得不到保证，真空冷冻干燥机技术人员又在电磁阀门前的回汽管路上增加了一条回汽支管，联接到制冷压缩机的二级压缩的吸气管，通过在多台真空冷冻干燥机上的实践，结果证明这种处理方案是切实可行的，它既能避免了增设调温机组的费用增加，又解决了现在普遍采用的毛细管调温造成调温效果不理想和对压缩机的负荷冲击。
压盖型真空冷冻干燥机：
压盖型真空冷冻干燥机冻干介质采用硅油制冷，保证了温度的要求、温度的稳定；冻干方式产用原位预冻，保证冻干操作的方便简单；冻干过程可以全程接led屏或计算机显示温度曲线，更加直观的了解产品变化。
压盖型真空冷冻干燥机特点：
★预冻干燥在原位进行，减少干燥过程的繁锁操作，实现了自动化；内设观察窗，干燥过程直观。
★触摸屏液晶显示，PID智能调节，以曲线和数据的方式显示干燥过程，并提供给用户有关于干燥过程的更多信息。
★自复叠制冷技术，机保障了设备运行低噪音、大制冷量和大捕水能力，减少冷冻干燥时间.
★方形搁板不易变形，易于操作，便于清洗。干燥室采用高透光无色透明有机玻璃门，在操作过程中能清晰观察物料的变化过程。
★冷阱和工作面为不锈钢，防腐蚀易清洁。
★搁板以硅油为媒介，温度误差1℃，干燥效果均匀；
★搁板温度可调、可控、可摸索中试和生产工艺；
★配置充气阀，可充干燥惰性气体；
★可选配共晶点测试装置，可选配自动压塞装置；
★可选配温度记录仪
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