應用領域 | 醫療衛生,環保,食品/農產品,石油,制藥/生物制藥 |
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冷凍干燥的基本原理是基于水的三態變化。水有固態、液態和氣態,三種狀態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。在高真空狀態下,利用升華原理,使預先凍結的物料中的水分,不經過冰的融化,直接以冰態升華為水蒸汽被除去,從而達到冷凍干燥的目的。
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參考價 | ¥13000 |
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更新時間:2019-07-29 21:37:35瀏覽次數:203
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閑置二手真空冷凍干燥機
冷凍干燥的基本原理是基于水的三態變化。水有固態、液態和氣態,三種狀態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。在高真空狀態下,利用升華原理,使預先凍結的物料中的水分,不經過冰的融化,直接以冰態升華為水蒸汽被除去,從而達到冷凍干燥的目的。 干燥箱是真空密閉低壓容器,材料全部采用不銹鋼,能承受正負壓,符合蒸汽滅菌的要求,密封采用耐高溫、耐低溫的硅橡膠,保溫層采用閉泡彈性絕熱保溫材料。
1)箱體:采用空間利用率高的矩形箱體,底部設置排水口,側面開一觀察窗,箱體上還裝有壓力計、測溫電阻、放氣閥、滲氣閥、安全閥、噴淋進口接頭。
2)擱板:食品的降溫與開溫所需的能量都是通過換熱媒體傳導給擱板,再到食品。擱板采用特殊空心夾板,強度高,密封性好。擱板組件通過支架安裝在凍干燥箱內,上層要設置一塊板層作為熱量輻射補償板,確保箱內食品的空間都處在相同的溫度環境下國,另外,擱板兩側和后面都設置擋軌,以避免食品盤或食品脫離擱板。
3)箱門:采用氣缸自動鎖緊裝置。確保箱體內部壓過程中所需要的真空度。真空泵工作時打開千箱蝶間,真空干燥室內的空氣及水蒸汽經過捕水器捕提水分后進入真空泵,由真空泵排氣口排出系統,在真空泵的排氣口裝有油霧捕集器,以防止排出氣體中的煙霧污染室內環境。為了防止水蒸氣進入泵內,系統配置了氣鎮閥,干燥過程中打開氣鎮閥。
一 制品的凍結
溶液速凍時(每分鐘降溫10~50℃),晶粒保持在顯微鏡下可見的大小;相反慢凍時(1℃/分),形成的結晶肉眼可見。粗晶在升華留下較大的空隙,可以提高凍干的效率,細晶在升華后留下的間隙較小,使下層升華受阻,速成凍的成品粒子細膩,外觀均勻,比表面積大,多孔結構好,溶解速度快,便成品的引濕性相對也要強些。 藥品在凍干機中預凍在兩種方式:一種是制品與干燥箱同時降溫;另一種是待干燥箱擱板降溫至-40℃左右,再將制品放入。前者相當于慢凍,后者則介于速凍與慢凍之間,因而常被采用,以兼顧凍干效率與產品質量。此法的缺點是制品入箱時,空氣中的水蒸氣將迅速地凝結在擱板上,而在升華初期,若板升溫較快,由于大面積的升華將有可能超越凝結器的正常負荷。此現象在夏季尤為顯著。 制品的凍結處于靜止狀態。經驗證明,過冷現象容易發生至使制品溫度雖已達到共晶點。但溶質仍不結晶,為了克服過冷現象,制品凍結的溫度應低于共晶點以下一個范圍,并需保持一段時間,以待制品*凍結。,板溫仍需保持一個階段后再進行第二階段的升溫。剩余百分之幾的水分稱殘余水分,它與自由狀態的水在物理化學性質上有所不同,殘余水分包括了化學結合之水與物理結合之水,諸如化合的結晶水結晶、蛋白質通過氫鍵結合的水以及固體表面或毛細管中吸附水等。由于殘余水分受到某種引力的束縛,其飽和蒸汽壓則是不同程度的降低,因而干燥速度明顯下降。
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二 升華的條件與速度
冰在一定溫度下的飽和蒸汽壓大于環境的水蒸氣分壓時即可開始升華;比制品溫更低的凝結器對水蒸氣的抽吸與捕獲作用,則是維護升所必需的條件。 氣體分子在兩次連續碰撞之間所走的距離稱為平均自由程,它與壓力成反比。在常壓下,其值很小,升華的水分子很容易與氣體碰撞又返回到蒸汽源表面,因而升華速度很漫。隨著壓力降低13.3Pa以下,平均自由程增大105倍,使升華速度顯著加快,飛離出來的水分子很少改變自己的方面,從而形成了定向的蒸汽流。 真空泵在凍干機中起著抽除氣體的作用,以維護升華所必需的低壓強。1g水蒸氣在常壓下為1.25L而在13.3Pa時卻膨脹為10000升,普通的真空泵在單位時間內抽除如此大量的體積是不可能的。凝結器實際上形成了專門捕集水蒸氣的真空泵。 制品提供足夠的熱量。
三 升華過程
在升溫的*階段(大量升華階段),制品溫度要低于其共晶點一個范圍。因此擱板溫要加以控制,若制品已經部分干燥,但溫度卻超過了其共晶點,此時將發生制品融化現象,而此時融化的液體,對冰飽和,對溶質卻未飽和,因而干燥的溶質將迅速溶解進去,后濃縮成一薄僵塊,外觀極為不良,溶解速度很差,若制品的融化發生在大量升華后期,則由于融化的液體數量較少,因而被干燥的孔性固體所吸收,造成凍干后塊狀物有所缺損,加水溶解時仍能發現溶解速度較慢。
四 凍干曲線
將擱板溫度與制品溫度隨時間的變化記錄下來,即可得到凍干曲線。比較典型的凍干曲線系將擱板升溫分為兩個階段,在大量升華時擱板溫度保持較低,根據實際情況,一般可控制在-10至+10之間。第二階段則根據制品性質將擱板溫度適當調高,此法適用于其熔點較低的制品。若對制品的性能尚不清楚,機器性能較差或其工作不夠穩定時,用此法也比較穩妥。 如果制品共晶點較高,系統的真空度也能保持良好,凝結器的制冷能力充裕,則也可采用一定的升溫速度,將擱板溫度升高至允許的溫度,直至凍干結束,但也需保證制品在大量升華時的溫度不得超過共晶點。
食品的降溫與升溫所需的能量都是由循環泵驅動通過換熱媒體傳導給擱板,再到食品。食品降溫的冷源由制冷系統提供,食品升溫的熱源由加熱罐提供,降溫與升溫的切換通過控制冷源和熱源的電磁閥門開關來完成。升溫時蒸汽進人加熱罐加熱媒體,用氣動三通調節閥調節來自加熱罐的熱媒和擱板回流熱媒的混合比,并控制板式換熱器冷卻水電做閥的開閉來控制擱板的溫度。系統有熱媒加熱罐板式換熱器,氣動調節閥、冷卻水電磁閥、循環泵、管路、電磁閥、溫度傳感器等。
(1)啟動凍干機。根據凍干產品工藝需求設置凍干機真空度為25Pa,并進行抽真空測試,需3次重復測試。
(2)合格標準。真空度達到25 Pa以下,所需時間≤40 min(參考藥用真空冷凍干燥機行業標準JB/T20032- 2012, 同時結合產品工藝要求)。凍干機在線清洗CIP覆蓋率
(1)在整個凍干腔體的內表面噴灑層維生素B2水溶液,濃度為15 mg/L,特別注意難以清洗部位(如管口,箱體頂部和板層下方)要噴酒*。開啟注射用水,啟動CIP循環,完成CIP后,用熒光燈照射檢查腔體內表面,尋找是否殘留有維生素B,熒光物部位,進行3次重復的測試。
(2)合格標準。CIP清洗后的腔體內部表面無可見熒光物,清洗覆蓋率*(參考藥用真空冷凍干燥機行業標準JB/T20032-2012)。