一、概述
倉式冷凍干燥機是一種通過冷凍、真空升華原理去除物料水分的設備,適用于食品、藥品、生物制品等熱敏性材料的干燥。其核心優勢在于保持物料活性成分、形態結構及色澤,延長保質期,廣泛用于制藥、食品加工、科研等領域。
二、技術原理
原理是基于水的三態變化和升華原理。在真空條件下,冰可以直接從固態轉變為氣態,而無需經過液態,這個過程被稱為升華。倉式冷凍干燥機正是利用這一原理,將物料中的水分以冰晶形式直接升華為水蒸氣,從而達到干燥的目的。
具體而言,主要由以下幾個部分組成:制冷系統、真空系統、加熱系統和控制系統。制冷系統負責將物料迅速冷凍至共晶點以下,使水分凝結成冰晶;真空系統則為升華過程提供所需的低氣壓環境;加熱系統向物料提供升華所需的熱量;控制系統則負責整個干燥過程的自動化控制。
在干燥過程中,物料首先被送入制冷系統進行預凍,使物料中的水分全部凝結成冰晶。然后,物料被送入干燥室,在真空環境下,冰晶開始升華。隨著升華的進行,物料中的水分逐漸被去除,最終達到干燥的目的。
三、核心結構與功能
?模塊 | ?功能描述 |
?干燥倉 | 不銹鋼密閉腔體,耐壓耐低溫(-50℃~+80℃),內置多層物料托盤。 |
?制冷系統 | 壓縮機制冷(復疊式或單級),提供-80℃~-40℃冷凍條件。 |
?真空系統 | 油擴散泵或干泵,維持0.1~10 Pa真空度,促進冰晶升華。 |
?加熱系統 | 電加熱或硅油循環加熱,提供可控升溫(0~100℃),加速解析干燥。 |
?控制系統 | PLC/HMI界面,設定凍干曲線(溫度、壓力、時間),記錄數據并報警。 |
?捕水器(冷阱)? | 冷凝升華水汽,溫度≤-50℃,防止水汽回流污染物料。 |
四、應用特點
保持物料原有結構和品質:由于倉式冷凍干燥機是在低溫、真空環境下進行干燥,物料中的營養成分、活性成分以及微生物等都能得到較好的保留,使得干燥后的物料能夠保持原有的結構和品質。
1、干燥效率高:采用低溫和真空的聯合作用,使得干燥速度更快,能夠在較短時間內將物料中的水分去除。同時,由于其干燥過程是在真空環境下進行,避免了物料與空氣的接觸,從而減少了氧化反應的發生。
2、能耗低、環保:相比其他干燥設備,倉式冷凍干燥機的能耗更低,且沒有廢氣、廢熱等產生,符合現代工業生產對節能環保的要求。
3、適用范圍廣:倉式冷凍干燥機適用于多種物料,包括固體、液體以及粘稠物料等。在食品、藥品、生物制品等領域都有廣泛應用。
五、應用案例
1、食品工業:用于制作各種凍干食品,如凍干水果、蔬菜、肉類等。這些凍干食品不僅保留了原有的營養和風味,而且具有重量輕、體積小、便于攜帶和保存等優點。
2、制藥行業:用于制造藥品和疫苗等生物制品。通過冷凍干燥技術,可以去除藥品中的水分,使其能夠在常溫下長時間保存,并保持其生物活性。
3、生物技術領域:用于保存生物樣本和細胞等。這些生物樣本和細胞經過冷凍干燥處理后,可以在常溫下長期保存,方便后續實驗和研究。