冷冻干燥机设备的选型 冷冻干燥机是如何工作的

第第页冷冻干燥机设备的选型冷冻干燥机是如何工作的在采购冷冻干燥机设备时往往会碰到不少问题，站在用户的角度，上海知信仪器介绍一些试验系列冻干机的选型技术。冷冻干燥机冷冻干燥是将含水物质，预先冻结成固

在采购冷冻干燥机设备时往往会碰到不少问题，站在用户的角度，上海知信仪器介绍一些试验系列冻干机的选型技术。冷冻干燥机冷冻干燥是将含水物质，预先冻结成固态，在真空状态下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。这种干燥方法取得的物品，原有的化学、生物特性基本不变，易于长期保存，加水后能恢复到冻干前的形态，并且能保持其原有的生化特性，是一种较好的的干燥方法。现代冷冻干燥技术的紧要用途有：离体生物组织的冻干贮藏；活菌活毒的冻干保存；中草药、西药、生物药品和血液制品的冻干；便利食品、保健食品、功能食品的冻干储运；纳米陶瓷材料和各种金属微粉材料的冻干制备。因此，冷冻干燥技术已经在化工、食品、材料、医药、生物制品等领域获得广泛应用。真空冷冻干燥机（简称冻干机），是实现冷冻干燥技术的设备，是一种结构比较多而杂的机器，它涉及到制冷、真空、热工、机械、流体、电器掌控和压力容器等领域的学问。试验系列冻干机的分类：试验系列冷冻干燥机努力探求的性能指标是体积小、重量轻、功能多、性能稳定、测试系统精准度高，一机多用，能适应多种物料的冻干试验。

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一、前言

冷冻干燥是将含水物质，预先冻结成固态，而后在真空状态下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。这种干燥方法得到的物品，原有的化学、生物特性基本不变，易于长期保存，加水后能恢复到冻干前的形态，并且能保持其原有的生化特性，是一种的干燥方法。现代冷冻干燥技术的紧要用途有：离体生物组织的冻干贮藏；活菌活毒的冻干保存；中草药、西药、生物药品和血液制品的冻干；便利食品、保健食品、功能食品的冻干储运；纳米陶瓷材料和各种金属微粉材料的冻干制备。因此，冷冻干燥技术已经在化工、食品、材料、医药、生物制品等领域得到广泛应用。真空冷冻干燥机（简称冻干机），是实现冷冻干燥技术的设备，是一种结构比较多而杂的机器，它涉及到制冷、真空、热工、机械、流体、电器掌控和压力容器等领域的学问。因此，用户采购冻干设备时往往会碰到不少问题，笔者站在用户的角度，紧要介绍一些试验系列冻干机的选型技术。

二、试验系列冻干机的分类

试验系列冻干机努力探求的性能指标是体积小、重量轻、功能多、性能稳定、测试系统精准度高，是一机多用，能适应多种物料的冻干试验。试验系列冻干机种类的紧要划分方法有：

1、从结构上分

l钟罩型冻干机：冻干腔和冷阱为分立的上下结构，冻干腔没有预冻功能。该类型的冻干机在物料预冻结束后转入干燥过程时需要人工操作。大部分试验型冻干机都为钟罩型，其结构简单、造价低。冻干腔多数使用透亮有机玻璃罩，便于察看物料的冻干情况。

l原位型冻干机：冻干腔和冷阱为两个独立的腔体，冻干腔中的搁板带制冷功能，物料置入冻干腔后，物料的预冻、干燥过程无需人工操作。该类型冻干机的制作工艺多而杂，制造成本高，但原位型冻干机是冻干机进展方向，是进行冻干工艺摸索的理想选择，特别适用于医药、生物制品及其他特别产品的冻干。

a、一般型b、多歧管型c、压盖型

2、从功能上分

一般搁板型：物料散装于物料盘中，适用于食品、中草药、粉末材料的冻干。

带压盖装置型：适合西林瓶装物料的干燥，冻干准备时，按需要将物料分装在西林瓶中，浮盖好瓶盖后进行冷冻干燥，干燥结束后操作压盖机构压紧瓶盖，可避开二次污染、重新吸附水分，易于长期保存。

多歧管型：在干燥室外部接装烧瓶，对旋冻在瓶内壁的物料进行干燥，这时烧瓶作为容器接在干燥箱外的歧管上，烧瓶中的物料靠室温加热，通过多歧管开关装置，可按需要随时取下或装上烧瓶，不需要停机。

带预冻功能型：物料预冻过程，冷阱作为预冻腔预冻物料，在干燥过程，冷阱为捕水器，捕获物料溢出的水分。带预冻功能的冻干机，冷冻干燥过程物料的预冻、干燥等均在冻干机上完成，冻干机使用效率高，节省了低温冰箱的费用。

三、选购冻干机时应重视的几个参数

1、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，FD—1A—50型冻干机的冻干面积为0.12㎡。用户应依据本身的需要，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1.2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，m3）/H（高度，m）=0.0012m3/0.01m=0.12㎡

即需选用板层负荷面积为0.12㎡的冻干机。

2、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，冷阱的捕水本领越强，但冷阱温度低，对制冷要求高，机器成本及运转费用高。试验系列冷冻干燥机的冷阱温度紧要有—50℃左右、—80℃左右等几个档次。冷阱温度为—50℃的冻干适用于一些简单冻干的产品，冷阱温度为—80℃的冻干适用于一些特别产品的冻干。冷阱温度对捕水本领的影响试验表明冷阱温度从—35℃下降到—55℃，捕水本领有提升明显，冷阱温度低于—55℃，冷阱的捕水本领提升不明显。因此，在没有特别需求的情况下，选用冷阱温度—50℃左右是理想的选择。

3、降温速率

降温速率体现制冷系统的制冷本领，在空载情况下,冷阱温度应在1小时内达到指标规定的zui低温度。例如，冷阱温度—50℃的冻干机，机器从打开制冷开始计时，冷阱温度达到—50℃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，现在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。冻干机搁板温度掌控有加热器型和中心流体型，接受中心流体掌控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心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型冷冻干燥机就接受搁板中心流体的技术。钟罩型冻干机的搁板温度掌控基本上都是接受加热器，板层温度一致性稍差。但总体而言，医药用冻干机板层温差应掌控在1．5℃，板内温差为l℃，食品冻干机可适当放宽。

7、掌控系统

冻干机的掌控系统类型及功能各异，对于试验系列的冻干机，紧要应用于物料的冻干工艺摸索和少量试生产。因此，掌控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。

真空冷冻干燥机也称为冻干机，是目前比较先进的一种干燥设备，可用于食品、医药、化工新材料的冻干制备。

真空冷冻干燥机高压报警是冷冻干燥机制冷系统常见的故障之一，显现高压报警的紧要原因有:

①冷却水水温过高或冷却水量不足。

解决方法:降低冷却水温度或加添水流量。

②冷凝器内部结垢，导致换热效率降低。

解决方法:清洗冷凝器的冷却水管路。

③压缩机工作时，低压管道发生泄漏，从而导致外界空气进入制冷系统。

解决方法:对制冷