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棚式冷冻干燥机:技术原理与应用解析

更新时间:2024-07-12      点击次数:999
  引言:随着科学技术的不断发展,冷冻干燥技术在各行业中的应用愈发广泛。特别是在食品、药品和生物制品等领域,对物料保持其原有形态、颜色、味道、营养成分和活性等方面的要求越来越高。棚式冷冻干燥机作为一种先进的干燥设备,凭借其技术原理和显著的应用优势,成为了现代干燥技术的重要设备。
 
  一、技术原理
 
  棚式冷冻干燥机是一种利用低温蒸发原理进行物料干燥的设备。其工作原理主要包括以下几个阶段:
 
  1、预冻阶段:首先,将待干燥的物料置于棚式冷冻干燥机的预冻室内,通过制冷系统的作用,将物料快速冷却至其共晶点以下,使物料中的水分结成冰晶。预冻阶段的目的是固定物料的结构,防止在后续的干燥过程中发生形变或破裂。
 
  2、升华干燥阶段:当物料预冻完成后,进入升华干燥阶段。在这一阶段,通过开启真空系统,创造出一个低压环境,使得物料中的冰晶能够直接升华为水蒸气。升华干燥过程中,物料中的水分被逐渐去除,而物料的形态、颜色、味道、营养成分和活性得以保持。
 
  3、解析干燥阶段:当物料中的冰晶升华后,进入解析干燥阶段。在这一阶段,通过继续加热和降低真空度,将物料中残留的微量水分去除。解析干燥的目的是进一步提高物料的干燥度,确保物料在常温下的长期保存。
 
  二、结构组成
 
  1、制冷系统:制冷系统是棚式冷冻干燥机的核心部分,负责为预冻阶段提供低温环境。制冷系统通常采用全封闭压缩机组及制冷系统,无氟利昂排放,环保节能。
 
  2、真空系统:真空系统用于创造升华干燥所需的低压环境。真空系统包括真空泵、真空管道和真空计等部件,确保在干燥过程中维持稳定的真空度。
 
  3、控制系统:控制系统负责整个设备的自动化运作。控制系统采用智慧型PLC控制,触控式人机界面,操作简单方便。控制系统能够实时监测设备的运行状态,对温度、真空度等参数进行精确控制,确保干燥过程的稳定性和可靠性。
 
  4、加热系统:加热系统用于为解析干燥阶段提供热源。加热系统通常采用电加热或蒸汽加热方式,能够快速均匀地加热物料,提高干燥效率。
 
  5、机械传动系统:机械传动系统负责物料的输送和翻动。机械传动系统通常采用传送带或翻板机构,能够确保物料在干燥过程中均匀受热,避免物料粘连或结块。
 
  三、应用优势
 
  1、保持物料原有品质:在干燥过程中能够保持物料的原有形态、颜色、味道、营养成分和活性,特别适用于食品、药品和生物制品等领域的干燥需求。
 
  2、节能环保:采用全封闭压缩机组及制冷系统,无氟利昂排放,符合环保要求。同时,设备在运行过程中能耗较低,降低了生产成本。
 
  3、自动化程度高:采用智慧型PLC控制,触控式人机界面,操作简单方便。设备能够实现自动化运行,减少了人力成本和时间成本。
 
  4、结构紧凑合理:采用模块化设计,结构紧凑合理,占用场地少。同时,设备具有较高的可靠性和稳定性,减少了维修和保养的工作量。
 
  四、应用案例
 
  1、食品加工领域:用于干燥水果、蔬菜、肉类等食品。通过冷冻干燥技术,可以保持食品的原有风味和营养价值,延长食品的保质期。
 
  2、制药行业:用于制造药品和疫苗。通过冷冻干燥技术,可以保持药品和疫苗的活性和稳定性,提高药品的质量和安全性。
 
  3、生物技术领域:用于保存生物样本和细胞等。通过冷冻干燥技术,可以长期保存生物样本和细胞的活性和稳定性,为生物研究和应用提供了有力的支持。
 

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