東富龍凍干機(jī)(真空冷凍干燥機(jī))作為制藥、食品等行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備,憑借高效的凍干工藝和穩(wěn)定的性能,能實(shí)現(xiàn)物料“低溫脫水保鮮”。其核心在于通過科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),精準(zhǔn)完成“冷凍-升華-干燥”的全流程。以下從結(jié)構(gòu)組成和工作原理兩方面,拆解東富龍凍干機(jī)的運(yùn)作邏輯。
一、核心結(jié)構(gòu)組成:各司其職的“凍干單元”
東富龍凍干機(jī)主要由干燥倉(cāng)、冷凍系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)、控制系統(tǒng)六大核心部件組成,各部分協(xié)同配合完成凍干作業(yè):
1. 干燥倉(cāng):物料凍干的“主戰(zhàn)場(chǎng)”。干燥倉(cāng)是密閉的不銹鋼容器,內(nèi)部裝有多層擱板,用于放置待凍干的物料托盤。擱板采用食品級(jí)或制藥級(jí)不銹鋼材質(zhì),表面平整光滑,確保物料受熱均勻;倉(cāng)體配備觀察窗和壓力、溫度傳感器,方便實(shí)時(shí)監(jiān)控內(nèi)部工況。部分型號(hào)還集成在線清洗(CIP)和在線滅菌(SIP)接口,滿足制藥行業(yè)潔凈需求。
2. 冷凍系統(tǒng):物料結(jié)冰的“制冷源”。由制冷壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器等組成,核心功能是將干燥倉(cāng)內(nèi)的物料快速冷凍至設(shè)定溫度(通常-40℃至-60℃)。東富龍凍干機(jī)多采用雙級(jí)制冷壓縮機(jī)組,能實(shí)現(xiàn)快速降溫,且溫度控制精度高,避免物料因冷凍速度過慢形成大冰晶,破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。
3. 真空系統(tǒng):水分升華的“助推器”。包括真空泵、真空閥和真空儀表,作用是將干燥倉(cāng)內(nèi)抽成高真空環(huán)境(真空度通?!?0Pa)。高真空能降低水的升華溫度,使物料中的冰不經(jīng)過液態(tài)直接轉(zhuǎn)化為水蒸氣,同時(shí)帶走升華產(chǎn)生的水蒸氣,為升華過程創(chuàng)造條件。東富龍選用的真空泵多為羅茨-旋片組合泵,抽真空速度快、真空度穩(wěn)定。
4. 加熱系統(tǒng):升華過程的“能量供給”。通過加熱介質(zhì)(如導(dǎo)熱油、乙二醇溶液)對(duì)干燥倉(cāng)內(nèi)的擱板進(jìn)行加熱,再通過擱板將熱量傳遞給物料。加熱溫度需精準(zhǔn)控制在物料的共晶點(diǎn)以上、熔點(diǎn)以下,確保冰能持續(xù)升華,同時(shí)避免物料融化或受熱變性。東富龍采用PID溫度控制系統(tǒng),加熱均勻性誤差可控制在±1℃以內(nèi)。
5. 冷凝系統(tǒng):水蒸氣的“捕捉器”。又稱冷阱,是一個(gè)低溫容器(溫度通常-50℃至-70℃),位于干燥倉(cāng)與真空泵之間。升華產(chǎn)生的水蒸氣進(jìn)入冷阱后,會(huì)被快速冷凝成固態(tài)冰,避免水蒸氣進(jìn)入真空泵影響真空度,同時(shí)實(shí)現(xiàn)水分的分離收集。冷阱配備除霜裝置,凍干結(jié)束后可將冷凝的冰融化排出。
6. 控制系統(tǒng):設(shè)備運(yùn)行的“大腦中樞”。采用PLC可編程邏輯控制器,搭配人機(jī)交互觸摸屏,可預(yù)設(shè)凍干工藝曲線(如冷凍速率、真空度、加熱溫度、保溫時(shí)間等參數(shù)),實(shí)現(xiàn)全流程自動(dòng)化控制。系統(tǒng)能實(shí)時(shí)采集各傳感器數(shù)據(jù),繪制溫度-時(shí)間曲線,且具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、打印和追溯功能,滿足制藥行業(yè)GMP合規(guī)要求。
二、工作原理:“三步法”完成物料凍干
東富龍凍干機(jī)的核心原理是“真空冷凍干燥”,通過三個(gè)連續(xù)階段實(shí)現(xiàn)物料脫水:
第一步:預(yù)凍階段——物料“凍結(jié)定型”。將預(yù)處理后的物料(如藥液、果蔬切片)均勻平鋪在物料托盤上,放入干燥倉(cāng)的擱板上。啟動(dòng)冷凍系統(tǒng),將倉(cāng)內(nèi)溫度快速降至-40℃以下,使物料中的自由水和部分結(jié)合水凍結(jié)成冰,物料形成穩(wěn)定的固態(tài)結(jié)構(gòu),為后續(xù)升華做準(zhǔn)備。預(yù)凍速度和最終溫度需根據(jù)物料特性調(diào)整,確保凍結(jié)充分。
第二步:升華干燥階段——冰“直接變汽”。預(yù)凍完成后,啟動(dòng)真空系統(tǒng),將干燥倉(cāng)內(nèi)抽至高真空狀態(tài);同時(shí)啟動(dòng)加熱系統(tǒng),緩慢升高擱板溫度。在高真空和適當(dāng)加熱的共同作用下,物料中的冰開始升華,轉(zhuǎn)化為水蒸氣。水蒸氣在真空作用下流向冷阱,被冷阱冷凝成冰,從而從物料中分離出去。此階段是凍干的核心,耗時(shí)較長(zhǎng),需持續(xù)監(jiān)控真空度和溫度,確保升華順利進(jìn)行。
第三步:解析干燥階段——?dú)埩羲吧疃热コ?/strong>。當(dāng)物料中大部分自由水升華完成后,進(jìn)入解析干燥階段。此時(shí)適當(dāng)提高加熱溫度,使物料中殘留的結(jié)合水(與物料分子結(jié)合較緊密的水)繼續(xù)升華,進(jìn)一步降低物料含水量(通常降至5%以下)。解析干燥結(jié)束后,停止加熱和真空系統(tǒng),向干燥倉(cāng)內(nèi)充入無菌空氣或氮?dú)饣謴?fù)常壓,即可取出干燥后的物料。
通過科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和“預(yù)凍-升華-解析”的凍干原理,東富龍凍干機(jī)既能最大限度保留物料的營(yíng)養(yǎng)成分、活性物質(zhì)和原有形態(tài),又能實(shí)現(xiàn)高效脫水,成為各行業(yè)實(shí)現(xiàn)物料長(zhǎng)期保鮮和深加工的關(guān)鍵設(shè)備。
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