真空盘式连续干燥机
真空型盘式连续干燥机可针对低温热敏性物料进行干燥,如药品、酶等。整个操作过程在负压下进行。湿物料被加入到定量加料器中,通过连续闭锁器将物料均匀加入干燥器中进行干燥作业,干燥后的物料从干燥器底部的出料口排出。从物料中逸出的湿份经冷凝器和溶剂接受罐进行回收。
真空干燥机系由制冷系统、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。它的工作原理是将燥的物品先冻结到三相点温度以下,然后在真空条件下使物品中的固态水份(冰)直接升华成水蒸气,从物品中排除,使物品干燥。物料经前处理后,被送入速冻仓冻结,再送入干燥仓升华脱水,之后在后处理车间包装。真空系统为升华干燥仓建立低气压条件,加热系统向物料提供升华潜热,制冷系统向冷阱和干燥室提供所需的冷量。
设备采用辐射加热,物料受热均匀;采用捕水冷阱,并可实现快速化霜;采用真空机组,并可实现油水分离;采用并联集中制冷系统,多路按需供冷,工况稳定,有利节能;采用人工智能控制,控制精度高,操作方便。对冻干制品的质量要求是:生物活性不变、外观色泽均匀、形态饱满、结构牢固、溶解速度快,残余水分低。要获得高质量的制品,对冻干的理论和工艺应有一个比较全面的了解。
冻干真空干燥工艺包括预冻、升华和再冻干三个分阶段。合理而有效地缩短冻干的周期在工业生产上具有明显的经济**。 真空干燥机在密封的夹层中通入热能源(如热水、低压蒸汽或导热油),热量以内壳传给燥物料。在动力驱动下,罐体作缓慢旋转,罐内物料不断地混合,从而达到强化干燥的目的。物料处于真空状态,大气压下降使物料表面的水份(溶剂)达到饱和状态而蒸发,并由真空泵及时排出。
物料内部的水份(溶剂)不断地向表面渗透、蒸发、排出,三个过程不断进行,物料在很短时间达到干燥目的。设备主要由筒体和框架、大小空心加热盘、主轴、十字臂及耙叶、圆盘加料器、下料盘及成品出口、尾气出口、热载体进出口管、检视门、蜗轮减速器、无级变速器及电机等所组成。设备主要构件是空心加热盘,中空部焊有折流隔板加强,既增加刚度和强度,又提高传热效果,发挥了传导干燥热能利用率高的优点。
冷冻干燥有下列优点:
一.冷冻干燥在低温下进行,因此对于许多热敏性的物质特别适用.如蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活力.因此在医药上得到广泛地应用.
二.在低温下干燥时,物质中的一些挥发性成分损失很小,适合一些化学产品,药品和食品干燥.
三.在冷冻干燥过程中,微生物的生长和酶的作用无法进行,因此能保持原来的性装.
四.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.
五.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.
六.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.
七.干燥能排除95-99%以上的水份,使干燥后产品能长期保存而不致变质.
因此,冷冻干燥目前在医药工业,食品工业,科研和其他部门得到广泛的应用.
冻干机的组成和冻干程序
产品的冷冻干燥需要在一定装置中进行,这个装置叫做真空冷冻干燥机,简称冻干机.
冻干机按系统分,由致冷系统、真空系统、加热系统、和控制系统四个主要部分组成.按结构分,由冻干箱或称干燥箱、冷凝器或称水汽凝集器、冷冻机、真空泵和阀门、电气控制元件等组成.图十三是冻干机组成示意图.
冻干箱是一个能够致冷到-40℃左右,能够加热到+50℃左右的高低温箱,也是一个能抽成真空的密闭容器.它是冻干机的主要部分,需要冻干的产品就放在箱内分层的金属板层上,对产品进行冷冻,并在真空下加温,使产品内的水份升华而干燥.
冷凝器同样是一个真空密闭容器,在它的内部有一个较大表面积的金属吸附面,吸附面的温度能降到-40℃以下,并且能恒定地维持这个低温.冷凝器的功用是把冻干箱内产品升华出来的水蒸气冻结吸附在其金属表面上.
冻干箱、冷凝器、真空管道和阀门,再加上真空泵,便构成冻干机的真空系统.真空系统要求没有漏气现象,真空泵是真空系统建立真空的重要部件.真空系统对于产品的迅速升华干燥是**的.
致冷系统由冷冻机与冻干箱、冷凝器内部的管道等组成.冷冻机可以是互相立的二套,也可以合用一套.冷冻机的功用是对冻干箱和冷凝器进行致冷,以产生和维持它们工作时所需要的低温,它有直接致冷和间接致冷二种方式.
加热系统对于不同的冻干机有不同的加热方式.有的是利用直接电加热法;有的则利用中间介质来进行加热,由一台泵使中间介质不断循环.加热系统的作用是对冻干箱内的产品进行加热,以使产品内的水份不断升华,并达到规定的残余水份要求.
控制系统由各种控制开关,指示调节仪表及一些自动装置等组成,它可以较为简单,也可以很复杂.一般自动化程度较高的冻干机则控制系统较为复杂.控制系统的功用是对冻干机进行手动或自动控制,操纵机器正常运转,以冻干出合乎要求的产品来.
冷冻干燥的程序是这样的:在冻干之前,把需要冻干的产品分装在合适的容器内,一般是玻瓶或安瓶,装量要均匀,蒸发表面尽量大而厚度尽量薄些;然后放入与冻干箱尺寸相适应的金属盘内.装箱之前,先将冻干箱进行空箱降温,然后将产品放入冻干箱内进行预冻,抽真空之前要根据冷凝器冷冻机的降温速度提前使冷凝器工作,抽真空时冷凝器应达到-40℃左右的温度,待真空度达到一定数值后(通常应达到100uHg以上的真空度),即可对箱内产品进行加热.一般加热分两步进行,步加温不使产品的温度**过共熔点的温度;待产品内水份基本干完后进行第二步加温,这时可迅速地使产品上升的规定的温度.在温度保持数小时后,即可结束冻干.
整个升华干燥的时间约12-左右,与产品在每瓶内的装量,总装量,玻璃容器的形状、规格,产品的种类,冻干曲线及机器的性能等等有关.
冻干结束后,要放干燥无菌的空气进入干燥箱,然后尽快地进行加塞封口,以防重新吸收空气中的水份.
在冻干过程中,把产品和板层的温度、冷凝器温度和真空度对照时间划成曲线,叫做冻干曲线.一般以温度为纵坐标,时间为横坐标.冻干不同的产品采用不同的冻干曲线.同一产品使用不同的冻干曲线时,产品的质量也不相同,冻干曲线还与冻干机的性能有关.因此不同的产品,不同的冻干机应用不同的冻干曲线.图十四是冻干曲线示意图(其中没有冷凝器的温度曲线和真空度曲线).
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