冻干机冻干技术

冻干机冻干技术

冷冻干燥机(冻干机)由制冷系统、真空系统、加热系统、电器仪表控制系统所组成。主要部件为干燥箱、凝结器、冷冻机组、真空泵、加热冷却装置等。冷冻干燥简称冻干，就是将含水物质，先冻结成固态，而后使其中的水分从固态升华成气态，以除去水分而保存物质的方法。冻干机起源于19世纪20年代的真空冷冻干燥技术经历了几十年的起伏和徘徊后，在最后的20年中取得了长足进展。进入21世纪，真空冻干技术凭借其它干燥方法无法比拟的优点，越来越受到人们的青睐，除了在医药、生物制品、食品、血液制品、活性物质领域得到广泛应用外，其应用规模和领域还在不断扩大中。为此，真空冷冻干燥必将成为21世纪的重要应用技术。

冻干是从冻结的物料产品中去除水分的过程，冻干分为真空冷冻干燥和常压冷冻干燥二种，由于一些条件限制目前采用的是真空冻干燥。冻干目的是保留产品的完整的生物和化学结构及其活性。象其它许多的技术步骤，一种冻干的类型被称做升华，是自然发生的。升华指的是溶剂，比如水，象干冰一样，直接从固态变为气态的过程。传统的干燥会引起材料皱缩，破坏细胞。这种情况将不会发生在冻干里，因为固体构成被在其位置上的坚冰支持着。在冰升华时，它会留下孔隙在干燥的剩余物质里。

冻干过程分为冷冻、升华、解析干燥三个阶段，每一个阶段都有相应的要求，不同的物料其要求各不相同，各阶段工艺设计及控制手段的差异直接关系冻干产品的质量和冻干设备的性能。

一、冷冻阶段

冷冻干燥首先要把原料进行冻结，使原料中的水变成冰，为下阶段的升华做好准备。冻结温度的高低及冻结速度是控制目的，温度要达到物料的冻结点以下，不同的物料其冻接点各不相同。冻结速度的快慢直接关系到物料中冰晶颗粒的大小，冰晶颗粒的大小对固态物料的结构及升华速率有直接关联。一般情况下，要求1--3小时完成物料的冻结，进入升华阶段。

二、升华阶段

升华干燥是冷冻干燥的主要过程，其目的是将物料中的冰全部汽化移走，整个过程中不允许冰出现溶化，否则便告冻干失败。升华的二个基本条件：一是保证冰不溶化；二是冰周围的水蒸汽必须低于610帕（正确的说法应是低于物料冻结点的饱和蒸汽压）。升华干燥一方面要不断移走水蒸气，使水蒸汽压低于要求的饱和蒸汽压，另一方面为加快干燥速度，要连续不断地提供维持升华所需的热量，这便需要对水蒸气压和供热温度进行最优化控制，以保证升华干燥能快速、低能耗完成。

三、解析干燥

物料中所有的冰晶升华干燥后，物料内留下许多空穴，但物料的基质内还留有残余的未冻结水分（它们以结合水和玻璃态形式存在）。解析干燥就是要把残余的未冻结水分除去，最终得到干燥物料。

四、冻干机应用

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。

五、自编《冻干技术》教材目录

第一章干燥

一、干燥原理

二、干燥种类

三、压强与沸点温度的关系

第二章冻干原理

一、汽化与升华

二、冻干现象

三、冻干原理及定义

四、冻干物料的特点

五、升华的基本条件

六、升华干燥的必要条件

第三章冻干技术

一、物料的冻结

1、冻结点

2、共晶点与共熔点

3、冻结率

4、冰晶与冷冻速度的关系

5、冻结对物料结构的影响

二、真空的形成

1、真空与升华

2、真空设备

三、升华干燥过程

1、升华界面

2、冻干层的形成

3、升华中的传热与传质

4、冻干曲线

5、塌陷

四、解析干燥

1、何谓解析干燥

2、物料形态与解析干燥的关系

3、干燥终点判断方法

第四章冻干物料的包装与储存

一、冻干物料的吸湿性

二、水分含量对物料品质的影响

三、冻干物料的氧化

四、冻干物料的储存

第五章冻干技术的应用

一、化工、制药

二、食品加工行业

三、保健品的生产

四、标本制作、文物抢救保护

五、其它

附录

一、饱和水汽压力

二、冰的饱和水汽压力

三、饱和水汽密度

四、几种真空压力单位换算

五、参考资料

冷冻干燥机系列：

真空冷冻干燥机简称冻干机，经真空冷冻干燥处理的物品易于长期保存，加水后能恢复到冻干前的状态并保持原有的生化特性，对热敏性物质如抗生素、疫苗、血液制品、酶激素及其他生物组织，冻干技术非常适用，广泛应用于医学、制药、生物研究、化工和食品等领域。

本系列分为四种：普通型、压盖型、多岐管普通型和多岐管压盖型。

优于同类冷冻干燥机的十大特点：

1、液晶显示干燥曲线。

2、D SC-5型控制器，控温精确。

3、配有通讯接口，提供给用户干燥过程的更多信息。

4、冷阱带有预冻功能，省去了低温冰箱的费用。

5、丹佛斯压缩机，噪音小、功率大、寿命长。

6、混合环保制冷剂，绿色环保，制冷量大。

7、内置换热器，有效降低冷阱温度，捕水能力强。

8、防返油真空泵，防止物料的污染。

9、可配有电除霜功能。

小型冷冻干燥机：

YB-FD-1/12/18系列冷冻干燥机：

YB-FD-1/12/18冷冻干燥机，少量样品可直接在冷阱内预冻，适用于实验室使用或少量生产，可满足大多数实验室常规冻干的需求。

主要特点：

●符合国际标准的绿色环保型；

●中文界面，显示干燥曲线；

●冷阱开口大，无内盘管，带样品预冻功能；

●预冷架，可作导流桶，加快干燥速度；

●冷阱和操作面为全不锈钢，耐腐蚀易光洁；

●透明钟罩式干燥室，安全直观；

●不锈钢样品架，普通型样品盘间距可调；

●设计新颖，体积小操作方便，减少实验室台面占用。

●可选加有氮气充气阀。

技术指标：