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技術(shù)支持

鐵皮石斛真空凍干機(jī)的原理和技術(shù)特點(diǎn)介紹


     一  鐵皮石斛真空冷凍干燥機(jī),凍干設(shè)備組成

本機(jī)主要由干燥箱、冷凝器(捕水器)、加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)六大部件組成。

干燥箱
是一能抽真空和加熱的密閉器,物料的升華干燥過(guò)程是在干燥室內(nèi)完成的,物料是放在干燥室內(nèi)擱板上的不銹鋼托盤(pán)內(nèi)的,按每平方托盤(pán)面積8~12公斤的比例裝料,每一層擱板上都有一個(gè)可供測(cè)量物料溫度的探頭,用以監(jiān)測(cè)整個(gè)凍干過(guò)程中的物料溫度。門(mén)采用橡膠密封條,應(yīng)注意關(guān)門(mén)時(shí)要把門(mén)上的手柄擰緊,確保箱內(nèi)密封。
冷凝器(捕水器)
是凝結(jié)升華水氣的密閉裝置,內(nèi)部有一個(gè)較大面積的金屬吸附面,從干燥箱物料中升華出來(lái)的水蒸氣可凝結(jié)吸附在其金屬表面上,吸附面的工作溫度可達(dá)-45℃~-55℃,冷凝器外形是不銹鋼或鐵制成的圓筒,內(nèi)部盤(pán)有冷凝管,分別與制冷機(jī)組相連,組成制冷循環(huán)系統(tǒng)。冷凝器與干燥箱連接采用真空蝶閥;采用不銹鋼管與真空泵組連接組成真空系統(tǒng),筒內(nèi)冷凝管上部裝有化霜噴水管,它通過(guò)真空隔膜閥與水管連接,這是為了保證化霜水等不進(jìn)入干燥箱和真空管道。在冷凝器外部采用泡沫塑料板保溫絕熱,zui外層包以不銹鋼板。
加熱系統(tǒng)
凍干機(jī)加熱系統(tǒng)的作用是對(duì)干燥箱內(nèi)物料進(jìn)行加熱,以便使物料不斷地得到升華熱,使物品以達(dá)到規(guī)定的含水率要求,凍干機(jī)加熱系統(tǒng)有不同的加熱方法,在接觸式加熱中,我們采用的是循環(huán)介質(zhì)加熱法。循環(huán)加熱系統(tǒng)由管道泵、循環(huán)介質(zhì)箱、加熱器、進(jìn)出管路、液溫控制器等組成。循環(huán)液由水4份、乙醇2份,乙二醇4份配置成循環(huán)不凍液,其凝固點(diǎn)為-120℃,在使用時(shí)液溫zui高不超過(guò)60℃,當(dāng)加熱系統(tǒng)工作時(shí),先對(duì)循環(huán)液進(jìn)行加熱,液溫通過(guò)液箱控制調(diào)節(jié)儀選定的溫度自動(dòng)控制加熱, 管道泵開(kāi)啟后,可將循環(huán)液送入干燥箱內(nèi)擱板中,對(duì)擱板加熱,然后返回液箱進(jìn)行加熱循環(huán)。而在輻射或加熱中我們采用蒸氣加熱zui高溫度為120℃,由蒸氣電磁閥自動(dòng)控制溫度。
真空系統(tǒng)
真空系統(tǒng)有旋片真空泵或水環(huán)泵和羅茨真空泵組成,羅茨泵為增壓泵不能單獨(dú)使用,必須首先啟動(dòng)旋片泵或水環(huán)泵,使其工作一段時(shí)間,當(dāng)系統(tǒng)中的真空度達(dá)到1Kpa以下時(shí),再自動(dòng)啟動(dòng)羅茨泵。旋片泵結(jié)構(gòu)、羅茨泵結(jié)構(gòu)等見(jiàn)說(shuō)明書(shū)。該真空系統(tǒng)的真空表可使用電接點(diǎn)真空表,可根據(jù)預(yù)先選定的真空度值,自動(dòng)控制羅茨泵的啟動(dòng)。干燥箱與冷凝器之間真空管道中,裝有真空蝶閥,可根據(jù)使用要求隨時(shí)開(kāi)、關(guān)。真空泵管路上,裝有電磁放氣截止閥,當(dāng)真空泵停止工作時(shí)可自動(dòng)關(guān)閉真空管路,同時(shí)將空氣放入泵內(nèi),避免真空泵油因負(fù)壓作用回放至真空管路中,真空泵的連接管路之間裝有波紋軟管,防止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)。
制冷系統(tǒng)
凍干機(jī)制冷系統(tǒng)由制冷壓縮機(jī)組(包括:水冷冷凝器,油分離器、高壓管路、干燥過(guò)濾器、膨脹閥、蒸發(fā)器、低壓管路組成),采用氟利昂機(jī)組和R22制冷劑或氟制冷機(jī)組,制冷機(jī)組組成使凍干品速凍用的制冷系統(tǒng)和捕水器制冷系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)工作,接觸加熱方式中擱板溫度可降至-35℃。當(dāng)制冷系統(tǒng)工作時(shí),冷凝盤(pán)管的表面溫度可達(dá)-35~-55℃,根據(jù)客戶(hù)需要采用單級(jí)或雙級(jí)制冷壓縮機(jī)組,制冷效果好。
電氣控制系統(tǒng)
本設(shè)備電氣控制系統(tǒng)由電腦顯示記錄儀、控制臺(tái)、控制儀表、調(diào)節(jié)儀表等自動(dòng)裝置和電路組成。它的功能是對(duì)凍干機(jī)進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)控制,控制設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
控制臺(tái)是溫度、真空度巡檢儀的記錄控制儀表及各機(jī)組開(kāi)關(guān)的集中集團(tuán),控制臺(tái)的儀表板裝有溫度,真空度巡檢儀,干燥箱和真空泵的真空計(jì),溫度指示調(diào)節(jié)儀,液溫控制調(diào)節(jié)儀,計(jì)時(shí)鐘等。按鈕板上裝有各機(jī)組的開(kāi)關(guān)等。凍干機(jī)還設(shè)有連鎖保護(hù)裝置,如①前箱制冷時(shí)加熱管不能工作;②真空表不到設(shè)定值,羅茨泵不能啟動(dòng)。③冷卻水未提供,制冷機(jī)組不啟動(dòng)。④真空泵、電磁閥帶放氣截止閥與真空泵電源表連在一起,同時(shí)工作。⑤擱板加熱恒溫,由溫度指示調(diào)節(jié)儀控制。 
二  凍干設(shè)備技術(shù)

凍干是從凍結(jié)的物料產(chǎn)品中去除水分的過(guò)程,凍干分為真空冷凍干燥和常壓冷凍干燥二種,由于一些條件限制目前采用的是真空冷凍干燥。凍干目的是保留產(chǎn)品的完整的生物和化學(xué)結(jié)構(gòu)及其活性。象其它許多的技術(shù)步驟,一種凍干的類(lèi)型被稱(chēng)做升華,是自然發(fā)生的。升華指的是溶劑,比如水,象干冰一樣,直接從固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程。傳統(tǒng)的干燥會(huì)引起材料皺縮,破壞細(xì)胞。這種情況將不會(huì)發(fā)生在凍干里,因?yàn)楣腆w構(gòu)成被在其位置上的堅(jiān)冰支承著。在冰升華時(shí),它會(huì)留下孔隙在干燥的剩余物質(zhì)里。

  凍干過(guò)程分為冷凍、升華、解析干燥三個(gè)階段,每一個(gè)階段都有相應(yīng)的要求,不同的物料其要求各不相同,各階段工藝設(shè)計(jì)及控制手段的差異直接關(guān)系凍干產(chǎn)品的質(zhì)量和凍干設(shè)備的性能。

1、冷凍階段

  冷凍干燥首先要把原料進(jìn)行凍結(jié),使原料中的水變成冰,為下階段的升華做好準(zhǔn)備。凍結(jié)溫度的高低及凍結(jié)速度是控制目的,溫度要達(dá)到物料的凍結(jié)點(diǎn)以下,不同的物料其凍接點(diǎn)各不相同。凍結(jié)速度的快慢直接關(guān)系到物料中冰晶顆粒的大小,冰晶顆粒的大小對(duì)固態(tài)物料的結(jié)構(gòu)及升華速率有直接關(guān)聯(lián)。一般情況下,要求1--3小時(shí)完成物料的凍結(jié),進(jìn)入升華階段。

2、升華階段

  升華干燥是冷凍干燥的主要過(guò)程,其目的是將物料中的冰全部汽化移走,整個(gè)過(guò)程中不允許冰出現(xiàn)溶化,否則便告凍干失敗。升華的二個(gè)基本條件:一是保證冰不溶化;二是冰周?chē)乃羝仨毜陀?10帕(正確的說(shuō)法應(yīng)是低于物料凍結(jié)點(diǎn)的飽和蒸汽壓)。升華干燥一方面要不斷移走水蒸氣,使水蒸汽壓低于要求的飽和蒸汽壓,另一方面為加快干燥速度,要連續(xù)不斷地提供維持升華所需的熱量,這便需要對(duì)水蒸氣壓和供熱溫度進(jìn)行*化控制,以保證升華干燥能快速、低能耗完成。

3、解析干燥

  物料中所有的冰晶升華干燥后,物料內(nèi)留下許多空穴,但物料的基質(zhì)內(nèi)還留有殘余的未凍結(jié)水分(它們以結(jié)合水和玻璃態(tài)形式存在)。解析干燥就是要把殘余的未凍結(jié)水分除去,zui終得到干燥物料。
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