冷凍干燥的基本原理是基于水的三態(tài)變化 醫(yī)學教 育網(wǎng)收集整理 。水有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài),三種相態(tài)既可以相互轉換又可以共存。 當水在三相點(溫度為0.01℃,水蒸氣壓為610.5Pa)時,水、冰、水蒸氣三者可共存且相互平衡。在高真空狀態(tài)下,利用升華原理,使預先凍結的物料中的水分,不經(jīng)過冰的融化,直接以冰態(tài)升華為水蒸汽被除去,從而達到冷凍干燥的目的。凍干制品成海綿狀、無干縮、復水性、含水分極少,相應包裝后可在常溫下長時間保存和運輸。 由于真空冷凍干燥具有其它干燥方法無可比擬的優(yōu)點,因此該技術問世以來越來越 受到人們的青睞,在醫(yī)藥、生物制品和食品方面的應用已日益廣泛。血清、菌種、中西醫(yī)藥等生物制品多為一些生物活性物質(zhì),真空冷凍干燥技術也為保存生物活性提供了良好的解決途徑。
冷凍干燥機是由制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、電器儀表控制系統(tǒng)所組成的機器。冷凍干燥機主要部件分為干燥箱、凝結器、冷凍機組、真空泵、加熱/冷卻裝置等。
冷凍式干燥機工作原理是指由熱交換系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)三部分組成的原理。壓縮空氣首入預冷卻器進行氣-氣或氣-水的熱交換,除去一部分熱能,然后進入冷熱空氣交換器,和已經(jīng)從蒸發(fā)器出來被冷卻到壓力露點的冷空氣進行熱交換,使壓縮空氣的溫度進一步降低。
冷凍式干燥機運用了物理原理,將壓縮空氣中的水分冷凍至露點以下,使之從空氣中析出的空氣干燥機。受限于水的冰點溫度,理論上來說它的露點溫度可接近于0度,實際情況,好的冷凍干燥機露點溫度一般在5度左右。
換熱后的壓縮空氣流入蒸發(fā)器通過蒸發(fā)器的換熱功能與制冷劑熱交換,壓縮空氣中的熱量被制冷劑帶走,壓縮空氣迅速冷卻,潮濕空氣中的水份達到飽和溫度迅速冷凝,冷凝后的水分經(jīng)凝聚后形成水滴,經(jīng)過特氣水分離器高速旋轉,水分因離心力的作用與空氣分離,分離后水從自動排水閥處排出。經(jīng)降溫后的空氣壓力露點低可達2℃。 降溫后的冷空氣流經(jīng)空氣熱交換與入口的高溫潮濕熱空氣進行熱交換,經(jīng)熱交換的冷空氣因吸收了入口空氣的熱量提升了溫度,同時壓縮空氣還經(jīng)過冷凍系統(tǒng)的二次冷凝器(同行的設計)與高溫的冷媒再次熱交換使出口的溫度得到充分的加熱,確保出口空氣管路不結露。同時充分利用了出口空氣的冷源,了機臺冷凍系統(tǒng)的冷凝效果,確保了機臺出口空氣的質(zhì)量。
真空冷凍干燥技術是將濕物料或溶液在較低的溫度(-10℃~-50℃)下凍結成固態(tài),然后在真空(1.3~13帕)下使其中的水分不經(jīng)液態(tài)直接升華成氣態(tài),終使物料脫水的干燥技術。我國是原料藥生產(chǎn)大國,因此該技術應用前景十分廣闊。
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