　　　真空冷冻干燥（Vaccum Freeze-Drying，简称冻干）是将物体冻结到共晶点温度以下，然后在较高的真空条件下通过升华干燥除去物体中水分的一种干燥方法。随着制冷、真空、生物、电子等技术的发展，真空冷冻干燥设备现在已广泛的应用于医学、生物学、药学、农业等领域，目前还应用于分子生物学、基因工程学、新型生物医学、中药新制剂、高品质方便食品、考古学、粉末材料制造等领域。目前对冻干设备性能的研究已引起广泛的兴趣和重视。该机广泛用于食品工业、化学工业、医药工业、电子工业等行业的实验研究部门，已是基础科学研究中必不可少的基本手段，为生产小样生物制品与实验研究提供了一种新型加工设备。

　　　本文介绍了ZLG-0.4型试验用真空冷冻干燥机的工作原理、结构特点、设计计算。ZLG-0.4型冻干机是冻干合一型。本机具有加热和制冷的功能。能对物料进行干燥。它由干燥箱、水汽凝结器（捕水器）、加热系统、真空系统、制冷系统和电气控制系统六大部件组成。设计的主要部分是干燥箱、水汽凝结器（捕水器）、真空系统和制冷系统。冻干箱中设工件架，工件架上设有搁板，用来搁置冻干的物料。冻干箱工作温度范围-60℃-+80℃左右。搁板工作温度范围+125-55℃。水汽凝结器用来凝结物料升华产生的水汽，用接管和冻干箱相连。制冷循环一般为复叠式，制冷系统中涉及两个热力膨胀阀和两个电磁截止阀，分别通向冻干箱和捕水器，两个电磁截止阀相互连锁，一个开启时，两一个关闭状态。真空系统包括冻干箱，捕水器和真空管道，选择真空泵，选旋叶泵。加热系统，冻干箱的隔板的升温采用管状加热器直接加热。

关键词：冻干机；性能；结构；设计；

1 绪论1

1.1 真空冷冻干燥的原理、特点及其应用领域1

1.2 冻干历史和发展概况2

1.3 真空冷冻干燥的发展概况3

1.4 我国冻干的历史3

1.5 我国冻干的现状及发展前景5

1.6 实验用冻干机的国内外研究现状 6

1.7 本课题研究内容7

2 真空冷冻干燥的理论基础8

2.1 冻干的基本原理8

2.2 真空冷冻干燥的基本过程8

2.2.1 物料制品的准备及预冻过程8

2.2.2 一次干燥（升华干燥）过程9

2.2.3 二次干燥（解析干燥）过程10

2.2.4 后处理12

3 ZLG-0.4型真空冷冻干燥机13

3.1 整体结构 13

3.2 干燥室的设计14

3.2.1 搁板的设计15

3.2.2 搁物架架体的设计16

3.2.3 水管的设计17

3.2.4 箱体强度的计算20

3.2.5 保温层厚度的确定21

3.2.6 观察窗21

3.2.7 真空规21

3.2.8 干燥室热负荷的计算21

3.3 真空系统的设计与计算22

3.3.1 真空体放气量的计算23

3.3.2 真空泵的选择23

3.3.3 真空泵和真空阀门23

3.4 水汽凝结器的设计与计算24

3.4.1 对水汽凝结器的要求25

3.4.2 水汽凝结器的结构25

3.4.3 水汽凝结器所需冷量的计算25

3.4.4 水汽凝结器所需传热面积的计算26

3.5 制冷系统的选择26

3.6 控制系统27

4 结论28

参考文献29

致谢30

　　　国外实验用冻干机的特点是：1、产品严格按有关国际标准设计、制造。例如目前国际制药业权威GMP标准，美国卫生部和食品药品管理局FDA标准以及CIP(自动清洗)技术。随着PV(过程检验)概念的引入，对冻干设备提出了更高的要求。2、冻干过程自动化装置的实现。为了实现安全性(无菌、无传染)综合发展蒸汽灭菌，自动清洗技术并研制出自动装料、运载、冻干、输出、封盖的全自动无人操作装置，使冻干无菌室实现无人自动化，该装置在德国、日本己投入使用。3、高性能、高可靠性及经济性，为了确保冻干机无故障运行，除了在制造过程中实现全面质量控制外，设计时米用备用机，冻干过程中设有制品取样分析装置。经疥性指标是指制取同样冻干制品时的电、汽及水耗量最低。食品冻干机中，丹麦的阿特拉斯的RAY型间歇式和CONRAD型连续式冻干机，日本共和真空株式会社的无隔离干燥过程水汽凝结器除冰再生技术和TL型液体食品密闭系统管式冻干机可代表世界食品冻干机的先进技术[7]。

1.7本课题研究内容

设计一台试验型冻干设备，搁板面积为0.4m2。整体方案的设计，干燥室的设计计算，捕水器的设计计算，水汽凝结器的设计与计算，制冷系统的选择，真空系统的设计与计算，制冷系统的选择，控制系统的设计，其余零部件的设计。

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