冻干面积
冻干机型号中的数字代表该型号冻干机的冻干面积,例如,LGJ-18C型冻干机的冻干面积为0.18㎡。用户应根据自己的需要,通过计算来确定需用多大冻干面积的冻干机。例如每批需冻干1.8公斤(升)液体量的产品,用物料盘装载物料,每盘装载10㎜厚,则可计算得冻干板层的负荷面积:
A(面积,㎡)=V(体积,m)/H(高度,m)=0.0018m/0.01m=0.18㎡
即需选用板层负荷面积为0.18㎡的冻干机。
冷阱温度
冷阱是冷冻干燥过程捕获水分的装置,理论上讲,冷阱温度越低,冷阱的捕水能力越强,但冷阱温度低,对制冷要求高,机器成本及运转费用高。实验系列冷冻干燥机的冷阱温度主要有-45℃左右、-60℃左右、-80℃左右等几个档次。冷阱温度为-45℃的冻干适用于一些容易冻干的产品,冷阱温度为-60℃左右的冻干机适用于大部分产品的冻干,冷阱温度为-80℃的冻干适用于一些特殊产品的冻干。冷阱温度对捕水能力的影响实验表明冷阱温度从-35℃下降到-55℃,捕水能力有提升明显,冷阱温度低于-55℃,冷阱的捕水能力提升不明显。因此,在没有特殊需求的情况下,选用冷阱温度-60℃左右是理想的选择。四环冻干机中LGJ-10D型冷冻干燥机的冷阱温度≤-55℃,LGJ-18系列、LGJ-25系列的冷冻干燥机的冷阱温度≤-60℃,并且采用混合工质制冷技术,在同样制冷机组的情况下,制冷温度低、制冷量大、工作稳定性高、故障率低。四环冻干机还包括有冷阱温度≤-45℃的LGJ-10型冷冻干燥机,适用于一些容易冻干的产品的冻干。LGJ-50C型冷冻干燥机的冷阱温度≤-80℃,特别适用于医和特殊产品的冻干。
3、降温速率
降温速率体现制冷系统的制冷能力,在空载情况下,冷阱温度应在1小时内达到指标规定的低温度。例如,冷阱温度≤-60℃的冻干机,机器从打开制冷开始计时,冷阱温度达到-60℃的时间应不大于1小时。
4、极限真空度
极限真空度体现冻干机的泄漏情况及真空泵的抽气效率。冻干箱的真空度,过去的观点认为真空度是越高越好,行业内的观点认为真空度应在一个合理的范围之内。真空度太高了,不利于传热,干燥速度反而下降,但无论如何冻干箱的空载极限真空度应达到15Pa以上。
5、抽真空时间
冻干箱空载的抽空速度,应在半小时之内从大气压抽到15Pa。
6、板层温度均匀性及平整度:
板层温度的均匀性和平整度,对产品质量的均一性有很大的影响,温度均匀性和平整度越好,则冻干产品质量的均一性也越好。冻干机搁板温度控制有加热器型和中间流体型,采用中间流体控制板层的冻干机搁板温度均匀性和平整度好,这种冻干机板层为空心夹层结构,板层的制冷和加热均通过中间流体在板层内部的流体通道循环来实现,因此板层温度均匀一致。四环冻干机中LGJ-50C型冷冻干燥机就采用搁板中间流体的技术。钟罩型冻干机的搁板温度控制基本上都是采用加热器,板层温度一致性稍差。但总体而言,冻干机板层温差应控制在±1.5℃,板内温差为±l℃ ,食品冻干机可适当放宽。
7、控制系统
冻干机的控制系统类型及功能各异,对于实验系列的冻干机,主要应用于物料的冻干工艺摸索和少量试生产。因此,控制系统应可实时显示冻干过程参数并自动记录;设定、修改及有效地执行冻干工艺程序;具备通讯接口,便于数据采集、保存。
风冷式冷冻干燥机 !
冷干机是根据冷冻除湿原理,将压缩空气强制通过蒸发器进行热交换而降温,使压综空气中气态的水和油经过等压冷却,凝结成液态的水和油,并夹带尘埃,通过自动排水器排出系统外,从而获得清洁的压缩空气。
目录
1 冷干机特点
2 配套使用
冷干机特点
1、制冷压缩机采用高温型全封闭制冷压缩机,运转稳定,噪声低,性能可靠,省电寿命长。
2、热交换器、冷凝器选用优质、高效螺纹管,传热系数高,因而体积小,结构紧凑。筒体材料选用不锈钢或碳钢镀锌,可避免对夺压缩空气的二次污染。
3、制冷控制元件均采用世界上先进的制冷元件,性能优良,具有热力膨胀阀的节流降压功能,热气旁通阀的能量调节功能,油分离器的冷冻油的油分保护功能,冷媒高低压控制器的冷媒高低压保护等功能。
4、气液分离采用旋风分离与不锈钢丝网捕雾**结合的气液分离器,具有气液分离效果彻底,避免水份的二次蒸发,确保冷干机的干燥效果的重要作用。它比旋风分离器分离效果好得多,同时又比过滤式气液分离器使用成本低, 具有较市制性能价格比。
5、设备结构设计合理,便于维护保养,箱式外形,美观大方。
6、无基础安装。
7、实时显示运行参数。
配套使用
正确使用冷冻式冷干机是获得所需压缩空气、节约再生能耗及延长设备使用寿命的重要前提。冷干机很少单独使用,几乎在所有气动管网中 冷干机都是与过滤器配套使用的。这既是满足用气质量的需要,也是冷冻式冷干机本身正常工作的需要。一个典型的冷冻式 冷干机的系统在冷冻式冷干机进气口前设置了二台过滤器,在排气口后设置了一台过滤器,它们的作用分别是:
(1) 主管路过滤器。它的作用是除去压缩空气进气中粒径较大的液态水滴和因体颗粒。冷干机如果长期处于大量液态水及固体杂质的状态下, 将逐渐降低除湿能力。所以除水过滤器的设置非常必要,过滤精度:1um ,除水率:**,除油雾率:70%;应用在气动工具前置过滤器,精密过滤器前置过滤器,吸附干燥机前,后置过滤器,空气系统主管路过滤器。& lt; br />
(2) 油雾过滤器。过滤精度:0.01um,除水率**,除油雾率99.999%。因为如果进入冷干机的空气中含有大量的油膜,会降低冷干机中换热器的换热效果,长期以往,冷干机的除水效果必将大打折扣,出口同时也会上升。所以对使用有油空压机提供无油空气,满足精密仪器,喷漆,物包装及电子工业需要。
(3) 微油雾过滤器。经冷干机处理后去除了绝大部分水分,但由于各种原因空气中可能还存在一定的杂质,或达不到工艺上要求的空气质量,此时就需要在冷干机出口处再安装一个过滤器:活性碳吸附过滤器 :过滤精度:0.01um,残油率仅:0.003PPm。应用在食品,,物工厂,潜水保护用气,高效除油器后置过滤器,吸附件除油过滤器不能除去的油蒸气。
ZG系列真空冷冻干燥机
ZG系列真空冷冻干燥机,其基本原理是在高真空状态下,利用升华原理,使预先冻结的物料中的水份,不经过冰的融化,直接以冰态升华为水蒸汽被除去,从而使物料干燥,真空冷冻干燥产品可确保食品中蛋白质、维生素等各种营养成份,特别是那些易挥发热敏性成份不损失。因而能大限度地保持原有的营养成份有效地防止干燥过程中的氧化,营养成份的转化和状态变化,冻干制品成海绵状、无干缩、复水性较好、食用方便、含水份较少,相应包装后可在常温下长时间保存和运输。
目录
1 水的三相图
2 应用范围
3 附加说明
水的三相图
水(H2O)有三种相态,即固态、液态和气态,三种相态既可以相互转换又可以共存。如图为水(H2O)的相平衡图。图中OA、OB、OC三条曲线分别表示冰和水、水和水蒸气、冰和水蒸气两相共存时水蒸气与温度之间的关系,分别称为融化曲线、汽化曲线和升华曲线。O点称为三相点,所对应的温度为0.01℃,水蒸气压为610.5Pa(4.58mmHg),在这样的温度和水蒸气压下,水、冰、水蒸气三者可共存且相互平衡。
应用范围编辑
食品工业:真空冷冻干燥技术可用于果蔬、肉禽、水产、调味品、方便食品及名优特产等干燥,可达到保持食品原有的色、香、味、形、新鲜度不变的目的,且复水性特好,成品便于储存和运输,费用降低,保存期延长。
营养保健:在干燥蜂皇浆、人参、龟、鳖、蚯蚓等营养保健品,采用真空冷冻干燥工艺,更使人们相信该营养品纯真自然。
医药工业:可将真空冷冻干燥法应用于血清。血浆、疫苗、酶、抗生素、激素等中西药品的脱水与保存。
生物研究:利用真空冷冻干燥技术长期保存的血液、细菌、动脉、骨骼、皮肤、角膜、神经组织和各种器官,在使用时只需供给水份即可再生,仍保持其生化物理特性。
其它如在航天隔热陶瓷制作,考古中木帛制品保存,标本制作,特殊材料制备等的应用,可收到*特的效果。
本机特点:
电气控制部分配有各种先进的测量系统,保证了冻干制品的工艺质量。
干燥箱、冷冻器、蒸发器、真空管道等部件,材质为不锈钢材料,符合GMP要求。
制冷机采用单级或双级制冷,能达到较理想的制冷温度,维修、操作方便。
真空系统采用多级罗茨水环真空机组,使真空度处在佳状态,以缩短整个冻干时间。
能耗设计合理,整机总功率比国内同类产品低,售价低于国内市场价。
可根据用户需要,进行对口设计。
工艺示意图
1、制冷压缩机 5、急冻库 9、热水泵 13、水环泵 17、冷却水泵
2、制冷压缩机 6、冷藏库 10、罗茨泵 14、干燥箱加热筒
3、低压循环筒 7、干燥箱 11、罗茨泵 15、捕水器化箱加热桶
4、氨泵 8、捕水器 12、罗茨泵 16、冷却塔
附加说明
根据各类食品含水率的不同,产量也不同。按干品含水率5%,原料含水率65%来说,每昼夜生产2个班次,每年生产300天计,1台100m2冻干机年产干品约150吨。
大型冻干机,需设有独立的速冻库。这样既能缩短生产周期,而且能大大降低能耗。
本机设计的制冷工质为R22,不会对大气臭氧层造成破坏,不属于禁止使用之列。若不使用R22制冷,可采用氨制冷系统。
如电力紧张,可用蒸汽对循环液加热来替换电热管加热,一台ZG-100每天只需200kg煤。
冻干机抽真空速率测试
(1)启动冻干机。根据冻干产品工艺需求设置冻干机真空度为25Pa,并进行抽真空测试,需3次重复测试。
(2)合格标准。真空度达到25 Pa以下,所需时间≤40 min(参考用真空冷冻干燥机行业标准JB/T20032- 2012, 同时结合产品工艺要求)。
冻干机在线清洗CIP覆盖率
(1)在整个冻干腔体的内表面喷洒层维生素B2水溶液,浓度为15 mg/L,特别注意难以清洗部位(如管口,箱体**部和板层下方)要喷酒完全。开启用水,启动CIP循环,完成CIP后,用荧光灯照射检查腔体内表面,寻找是否残留有维生素B,荧光物部位,进行3次重复的测试。
(2)合格标准。CIP清洗后的腔体内部表面无可见荧光物,清洗覆盖率**(参考用真空冷冻干燥机行业标准JB/T20032-2012)。
呼吸器性能测试
(1)呼吸器完整性检测。使用IntegtestTM V4.0型便携式完整性测试仪,在2500 mbar的测试压力下,使用水浸入法检测呼吸器的完整性。
(2)呼吸器在线效果。在呼吸器内放置1支生物指示剂,运行冻干机在线SIP程序,与在线SIP测试同时进行。结束后取出指示剂进行培养,进行3次重复测试。
(3)合格标准。大流量<4.5 ml/min,后的生物指示剂应无菌生长(参考滤芯生产厂家-美国亚美滤膜有限公司出厂标准)。
在线SIP测试
(1)前校准方法。验证前将验证用温度探头和标准温度探头同时放入温度干井,进行前校准;设置温度为100°C、132°C及121 °C,进行3点校准,校准读取偏差应<0.5°C。
(2)将校准后的温度探头通过验证口接人冻千机内,放置24支度探头,数字1~ 5为冻干机各板层,6为冻干机底面。运行冻干机的SIP程序,温度121 °C,时间20 min。进行3次重复测试。验证测试完成后将使用温度探头进行后校验,校验点设置为121° C,后校验读取偏差应<0.5度 ℃。
(3)冻干机生物指示剂挑战测试。在每一个温度探头附近各放置1支生物指示剂(1~24#),探头编号与指示剂编号一致,冻干机的SIP程序结束后取出指示剂进行培养。
(4)合格标准。依据标准GB -8599 -2008 “大型蒸汽器技术要求自动控制型”,阶段同
时刻温度热点与冷点的温度偏差≤2°C,温度小值≥121.0°C;依据令*79号“品生产质量管理规范(2010年修订)”,同时结合产品工艺要求,各温度点Fo≥15 min,生物指示剂在线后应无菌生长。
冻干机板层温度均匀性测试
(1)前校准。验证前将验证用温度探头和标准温度探头同时放人温度干井,进行前校准,设置温度为-50°C、-40°C、0°C、40°C及50读C的5个点,进行5点校准,校准读取偏差应<0.5°C。
(2)将校准后的温度探头通过验证口接人冻干机内,放置1-23#温度探头,数字1-5表示为冻干机产品板层,T1- 3#为温度探头放置在*3板层的硅油进出口及中心位置,其他温度探头均放置在每个板层的4个角及中心位置。启动冻干机,将导热油温度分别设置为一40° C、0 °C以及40° C的3个点,导热油进出口温度在每个设置温度点达到平衡后,运行30 min,分别考察保持在-40°C、0°C及40 °C时,板层温度的均匀性。进行3次重复测试。验证测试完成后将使用温度探头进行后校验,校验点设置为-40°C、0°C及40°C的3,后校验读取偏差应<0.5°C.
(3)合格标准。依据制机械行业标准JB T20032- -2012“用真空冷冻干燥机”,同时结合产品工艺要求,保持在一40°C、0°C及40°C时,各板层的所有测试点在同一时刻温度大值与小值温差应≤2°C,板层均匀性合格。 [2]
冻干机优缺点
优点
干燥的方法多种多样,如晒干、煮干、烘干、干燥和真空干燥等,但普通干燥方法通常都在0℃以上或更高的温度下进行。干燥所得的产品一般都存在体积缩小、质地变硬的问题,易挥发的成分大部分会损失掉,一些热敏性的物质发生变性、失活,有些物质甚至发生了氧化。因此,干燥后的产品与干燥前相比,在性状上有很大的差别。冻干法则基本上在0℃以下进行,即在产品冻结的状态下进行,解析干燥的时候一般不**过60℃。在真空条件下,当水蒸汽直接升华出来后,物剩留在冻结时的冰架中,形成类似海绵状疏松多孔架构,因此它干燥后体积大小几乎不变。再次使用前,只要加入用水,又会立即溶解。
冻干机相对常规方法,冻干法具有如下优点:
* 许多热敏性的物质不会发生变性或失活。
* 在低温下干燥时,物质中的一些挥发性成分损失很小。
* 在冻干过程中,微生物的生长和酶的作用无法进行,因此能保持原来的性状。
* 由于在冻结的状态下进行干燥,因此体积几乎不变,保持了原来的结构,不会发生浓缩现象。
* 由于物料中水分在预冻以后以冰晶的形态存在,原来溶于水中的无机盐类溶解物质被均匀地分配在物料之中。升华时,溶于水中的溶解物质就析出,避免了一般干燥方法中因物料内部水分向表面迁移所携带的无机盐在表面析出而造成表面硬化的现象。
* 干燥后的物质疏松多孔,呈海绵状,加水后溶解迅速而完全,几乎立即恢复原来的性状。
* 由于干燥在真空下进行,氧气较少,因此一些易氧化的物质得到了保护。
* 干燥能排除95%~99%以上的水分,使干燥后产品能长期保存而不致变质。
* 因物料处于冻结状态,温度很低,所以供热的热源温度要求不高,采用常温或温度不高 的加热器即可满足要求。如果冷冻室和干燥室分开时,干燥室不需绝热,不会有很多的热损失,故热能的利用很经济。
缺点
正所谓没有**的技术,真空冷冻干燥技术的主要缺点是成本高。由于它需要真空和低温条件,所以真空冷冻干燥机要配置一套真空系统和低温系统,因而投资费用和运转费用都比较高。
冻干机应用
真空冷冻干燥技术在生物工程、医工业、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。 品冷冻干燥包括西和中两部分。西冷冻干燥在国内已经得到了一定的发展,很多较大型的制厂都有冷冻干燥设备。在针剂方面,冷冻干燥工艺采用的比较多,提高了品质量和储存期限,给医患双方都带来了利益。但目前冻干品的品种不多,产品价格高,干燥工艺不先进。在中方面,目前还只局限在人参、、山、冬虫夏草等少量中材的冻干,大量的中成还没有采用冻干工艺,与国外差距较大。日本几年前就开展了“汉西制”,改变了中的熬制方法,解决了中不能制成针剂或片剂的传统,也解决了中不治急病的难题,因此我国中冻干工艺及产品的研究很有潜力可挖。 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、等品的生产;生物化学的检查品、*学及学的检查品;血液、、动脉、骨骼、皮肤、角膜、组织及各种器官长期保存等。
冻干机的种类
间歇式冻干
间歇式冻干设备适合多品种小批量生产,特别是在食品领域适用于季节性强的食品生产。采用单机操作,如果一台设备发生故障,不会影响其它设备的正常运行。间歇式冻干设备便于控制物料干燥时不同阶段的加热温度和真空度的要求。设备的加工制造和维修保养易于进行。但由于装料、卸料、起动等操作占用时间较多,因此设备利用率低,生产效率也不高。
连续式冻干设备
近年来,国内外开始探索和使用连续式真空冷冻干燥设备。连续式设备的特点是适于品种单一而产量庞大、原料充足的产品生产,特别适合浆状和颗粒状制品的生产。连续式设备容易实现自动化控制,简化了人工操作和管理,其主要缺点是成本高。
现状与展望
随着GMP认证的结束,国产的优秀冻干设备全面进入了现代化阶段,功能齐全、工作可靠、性能稳定,可实现在线清洗(CIP)或蒸汽(SIP),各项技术指标都能满足生物制品和品冻干生产的需要。相比之下,国外冻干设备的品种规格比国内多,配套设备齐全,节能型结构比较精致,连续式冻干设备生产量大。为保证冻干产品的质量和节能,常采用冻干设备与其它干燥设备组合在一起的组合冻干设备,例如冻干设备。 在未来,如何在保证产品质量的前提下,提高冷冻干燥效率,缩短干燥时间,节约能源将是广大冻干行业工作者的目标。