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冷凍干燥機原理
冷凍干燥機原理
標(biāo)準(zhǔn)振動篩 真空冷凍干燥技術(shù)原理簡介
摘要:冷凍清理篩干燥機系由制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、電器儀表控制系統(tǒng)所組成。主要部件為干燥箱、凝結(jié)器、冷凍機組、真空泵加熱/冷卻裝置等。
關(guān)鍵詞:冷凍干燥 醫(yī)用提升機凍干機
給煤機一、真空冷凍干燥的定義與優(yōu)點:
制品經(jīng)完全凍結(jié),并在一定的真空條件下使冰晶升華,從而達到低溫脫水的目的,鐵礦石破碎機此過程即稱為冷凍干燥(Freeze-drying),簡稱凍干。
凍干的固體物質(zhì)由于微小的冰晶體的升華而呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu),圓震動篩并保持原先凍結(jié)時的體積,加水后極易溶解而復(fù)原,制品在升華過程中溫度保持在較低溫度狀態(tài)下(一般低于
二微型振動電機、醫(yī)用冷凍干燥機的結(jié)構(gòu)與功能簡介:
醫(yī)用冷凍干燥機系煤礦皮帶輸送機由制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、電器儀表控制系統(tǒng)所組成。主要部件為干燥箱、凝結(jié)器、冷凍機組、真空泵加熱/冷卻裝置等。
制品的凍干是在干燥箱中進行,干燥箱內(nèi)擱板采用不銹鋼板制成,內(nèi)有媒體導(dǎo)管分布其中,可對制品進行冷螺旋給料機卻或熱,干燥箱的后面裝有真空傳感器,它將真空度轉(zhuǎn)變成電訊號,箱門四周鑲嵌有密封橡膠圈,臨用前可涂以真空硅脂保證箱體的密封。
凝結(jié)器最好為纏繞柱面式,不銹鋼柱面外繞有多組鏈板式輸送機冷氣盤管,其工作溫度低于干燥箱內(nèi)制品的溫度,最低可達
旋片式真空泵用以對系統(tǒng)抽真頂擊式振篩機空,在機械泵的進氣口安裝了一個帶自動放氣的電磁真空閥,它與旋片泵為同一電源控制,當(dāng)停泵時,電磁閥門自動關(guān)閉,同時向真空泵內(nèi)放氣,既保護了真空系統(tǒng),又防止了真空泵向系統(tǒng)返油。
在制冷系統(tǒng)中,二臺2.2Kw的半封閉冷凍機并聯(lián)使用,由風(fēng)冷凝器出來的高壓制冷劑液體(無氟制冷劑V
加熱系統(tǒng)由電熱管,媒體(硅油)、媒體泵、媒體箱等組成一個循環(huán)管路,硅油經(jīng)電熱管加熱后,由媒體泵輸送至干箱擱板中的媒體導(dǎo)管,對制品進行加溫,提供升華熱,當(dāng)凍結(jié)時,則由冷卻排管對硅油進行降溫,由媒體泵輸送至干燥箱擱板中心的媒體導(dǎo)管,對制品進行冷卻及凍結(jié)。
電器儀表控制系統(tǒng)為機電一體化設(shè)計,由一個專用工控電機控制,所有的擱板溫度、媒體溫度、制品溫度均可在集中的顯示上顯示出來,具體的調(diào)節(jié)控制請參考系統(tǒng)說明書。
三、凍干的基本原理與實踐
對凍干制品的質(zhì)量要求是:生物活性不變、外觀色澤均勻、形態(tài)飽滿、結(jié)構(gòu)牢固、溶解速度快,殘余水分低。要獲得高質(zhì)量的制品,對凍干的理論和工藝應(yīng)有一個比較全面的了解。凍干工藝包括預(yù)凍、升華和再干凍三個分階段。合理面有效地縮短凍干的周期在工業(yè)生產(chǎn)上具有明顯的經(jīng)濟價值。
(一)制品的凍結(jié)
溶液速凍時(每分鐘降溫10~
藥品在凍干機中預(yù)凍在兩種方式:一種是制品與干燥箱同時降溫,;另一種是待干燥箱擱板降溫至
制品的凍結(jié)處于靜止?fàn)顟B(tài)。經(jīng)驗證明,過冷現(xiàn)象容易發(fā)生至使制品溫度雖已達到共晶點。但溶質(zhì)仍不結(jié)晶,為了克服過冷現(xiàn)象,制品凍結(jié)的溫度應(yīng)低于共晶點以下一個范圍,并需保持一段時間,以待制品完全凍結(jié)。
(二)升華的條件與速度
冰在一定溫度下的飽和蒸汽壓大于環(huán)境的水蒸氣分壓時即可開始升華;比制品溫更低的凝結(jié)器對水水蒸氣的抽吸與捕獲作用,則是維護升所必需的條件。
氣體分子在兩次連續(xù)碰撞之間所走的距離稱為平均自由程,它與壓力成反比。在常壓下,其值很小,升華的水分子很容易與氣體碰撞又返回到蒸汽源表面,因而升華速度很漫。隨著壓力降低13.3Pa以下,平均自由程增大105倍,使升華速度顯著加快,飛離出來的水分子很少改變自己的方面,從而形成了定向的蒸汽流。
真空泵在凍干機中起著抽除永久氣體的作用,以維護升華所必需的低壓強。
制品與凝結(jié)的溫度通常為
冰的升華熱約為2822J/克,如果升華過程不供給熱量,那末制品只有降低內(nèi)能來補償升華熱,直至其溫度與凝結(jié)器溫度平衡后,升華也就停止了。為了保持升華與冷凝來的溫度差,必須對制品提供足夠的熱量。
(三)升華過程
在升溫的第一階段(大量升華階段),制品溫度要低于其共晶點一個范圍。因此擱板溫要加以控制,若制品已經(jīng)部分干燥,但溫度卻超過了其共晶點,此時將發(fā)生制品融化現(xiàn)象,而此時融化的液體,對冰飽和,對溶質(zhì)卻未飽和,因而干燥的溶質(zhì)將迅速溶解進去,最后濃縮成一薄僵塊,外觀極為不良,溶解速度很差,若制品的融化發(fā)生在大量升華后期,則由于融化的液體數(shù)量較少,因而被干燥的孔性固體所吸收,造成凍干后塊狀物有所缺損,加水溶解時仍能發(fā)現(xiàn)溶解速度較慢。
在大量升華過程,雖然擱板和制品溫度有很大懸殊,但由于板溫、凝結(jié)器溫度和真空溫度基本不變,因而升華吸熱比較穩(wěn)定,制品溫度相對恒定。隨著制品自上而下層層干燥,冰層升華的阻力逐漸增大。制品溫度相應(yīng)也會小幅上升。直至用肉眼已不到冰晶的存在。此時90%以上的水分已除去。大量升華的過程至此已基本結(jié)束,為了確保整箱制品大量升華完畢,板溫仍需保持一個階段后再進行第二階段的升溫。
剩余百分之幾的水分稱殘余水分,它與自由狀態(tài)的水在物理化學(xué)性質(zhì)上有所不同,殘余水分包括了化學(xué)結(jié)合之水與物理結(jié)合之水,諸如化合的結(jié)晶水結(jié)晶、蛋白質(zhì)通過氫鍵結(jié)合的水以及固體表面或毛細(xì)管中吸附水等。由于殘余水分受到種引力的束縛,其飽和蒸汽壓則是不同程度的降低,因而干燥速度明顯下降。雖然提高制品溫度促進殘余水分的氣化,但若超過某極限溫度,生物活性也可能急劇下降。保證制品安全的最高干燥溫度要由實驗來確定。通常我們在第二階段將板溫+
(四)凍干曲線:將擱板溫度與制品溫度隨時間的變化記錄下來,即可得到凍干曲線。
比較典型的凍干曲線系將擱板升溫分為兩個階段,在大量升華時擱板溫度保持較低,根據(jù)實際情況,一般可控制在-10至+10之間。第二階段則根據(jù)制品性質(zhì)將擱板溫度適當(dāng)調(diào)高,此法適用于其熔點較低的制品。若對制品的性能尚不清楚,機器性能較差或其工作不夠穩(wěn)定時,用此法也比較穩(wěn)妥。
如果制品共晶點較高,系統(tǒng)的真空度也能保持良好,凝結(jié)器的制冷能力充裕,則也可采用一定的升溫速度,將擱板溫度升高至允許的最高溫度,直至凍干結(jié)束,但也需保證制品在大量升華時的溫度不得超過共晶點。
若制品對熱不穩(wěn)定,則第二階段板溫不宜過高。為了提高第一階段的升華速度,可將拉板溫度一次升高至制品允許的最高溫度以上;待大量升華階段基本結(jié)束時,再將板溫降至允許的最高溫度,這后兩種方式雖然使大量的升華速度有一些提高,但其抗干擾的能力相應(yīng)降低,真空度和制冷能力的突然降低或停電都可能會使制品融化。合理而靈活地掌握第一種方式,仍是目前較常用的方式。
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