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真空冷冻干燥机的冻干工艺

  由于厂家制造的真空冷冻干燥机是非标准设备,在我国尚处于发展初期,这一点是我们的现状。国内众多的冻干机(不管是进口还是国产)其品质参差不齐,对冻干品产量、质量及能耗各说己见,有些甚至把落后的工艺手段吹嘘成国际先进水平,其科学态度及不严肃。冻干机涉及真空、制冷、热工、微机等技术领域,它是把速冻、制冷、真空、热工、自控等工艺过程有机结合的一个整体,采用的工艺过程不同、其各工艺过程结合的不同,都关系到冻干机的性能。但不管怎样,只要冻干品质量好、产量高、设备能耗低(电耗)、自动化程度高(操作简便:从物料放入按钮开机,速冻真空升华干燥一气呵成,提示冻干完成后关机出料)、设备可靠性高、维护成本低且方便,用户认可,就可以认为是好设备。冻干过程:速冻(时间快慢对冻干品质量有影响,1至3小时完成)---抽真空至一定的工作点(时间5至40分钟)---升华干燥(按工艺曲线加热、保持真空度,此阶段最复杂,时间最长)---冻干结束(判断冻干结束点)出料

一、速冻
  原料经过挑选、漂洗、整形、放盘等前道工艺后,便可以进入冻干阶段。冻干的第一步必须对冻干物料进行速冻,把放了物料的料盘置于冻干机中进行速冻(有的冻干机不带速冻功能,要另配速冻机)。

二、真空度保持
  为保证物料中的冰不溶化而直接汽化(升华),并不断移走汽体,保证升华正常进行,必须使箱内真空度低于某一温度下冰的饱和蒸汽压(610pa以下)。真空度的保持可以用以 下几种装置实现:
    1、罗茨泵+水环泵。
    2、冷阱+罗茨泵+水环泵。
    3、冷阱+罗茨泵+滑片泵。
    4、冷阱+滑片泵。
  采用冷阱是为了捕捉水汽,降低真空泵的负荷,设计合理的冷阱基本不会导致真空泵失效,能耗也低,不过对制冷系统、冷阱的设计要求较严。

三、加热方式
  随着冰不断升华汽体的移走,也带走物料的热量,使物料温度(冰温)持续走低,从而引汽冰的饱和蒸汽压降低,升华速度放慢。为保持一定的升华速率,就必须不断给物料补充热量。热量补充太少会降低升华速率,热量补充太快会引起冰的溶化,导致物料塌陷冻干失败。加热方式有以下几种:
    1、微波加热法。
    2、接触加热法。
    3、辐射加热法。
    4、接触、辐射混合加热法。
  2、3、4三种方法都利用加热搁板进行,其加热介质有蒸汽、油、424介质,而油、424介质既可当加热介质又可以做制冷媒体(速冻时)。

四、自控系统
  由于冻干机冻干过程较复杂,且工作状态范围较窄,稍有不慎便会造成冻干品质量下降,因此要求采用自控系统。冻干机自控系统设计要求操作简便,从物料放入按钮开机,速冻真空升华干燥一气呵成,提示冻干完成后关机出料。有关的温度、压力控制点要精心选择、合理控制,速冻、真空保持、加热的关联应控制恰当,针对不同的物料设置工艺曲线。

  真空冷冻干燥技术在生物工程、医药工业、食品工业、材料科学和农副产品深加工等领域有着广泛的应用。药品冷冻干燥包括西药和中药两部分。西药冷冻干燥在国内已经得到了一定的发展,很多较大型的制药厂都有冷冻干燥设备。在中药方面,目前还只局限在人参、鹿茸、山药、冬虫夏草等少量中药材的冻干,大量的中成药还没有采用冻干工艺,与国外差距较大。 在生物技术产品领域,冻干技术主要用于血清、血浆、疫苗、酶、抗生素、激素等药品的生产;生物化学的检查药品、免疫学及细菌学的检查药品;血液、细菌、动脉、骨骼、皮肤、角膜、神经组织及各种器官长期保存等。