②按结构划分:由冻干室(或者叫冻干箱)、冷凝器或称水汽凝结器、制冷机、真空泵和阀门、电气控制元件等组成。
冻干室是一个能够制冷到-55℃左右,能够加热到+80℃左右的高低温箱,也是一个能抽成真空的密闭容器。它是冻干机的主要部分,需要冻干的产品就放在箱内分层的金属板层上,对产品进行冷冻,并在真空下加温,使产品内的水分升华而干燥。
组成系统介绍: ①制冷系统: 是冻干机中*主要的一个作用部位,它是由制冷压缩机以及辅助设施等构成的,可以为冻干室和冷阱提供冷源,在制冷系统中除了装有显示的高低压压力表之外,还装有压力控制器,当高压压力过高的时候,高压继电器就会开始进行工作,此时,压缩机就会停止工作; ②控制系统: 主要是由可编程程序控制器、触摸屏、外围继电器、传感器等组成的; ③循环系统: 在冻干机中,循环系统也是必不可少的一个部分,冻干机的冷冻干燥和加热都是依靠温差来引起物质进行传递的一种工艺技术,搁板的制冷和加热都是通过导热油的传热来进行的,为了使导热油能够不断地在整个系统中进行循环,就需要屏蔽式循环系统来进行工作了; ④真空系统: 是由冻干室、冷阱、真空阀门、真空泵、真空管道、真空测量规管等几个部分组成,其中真空泵组拥有强大的抽吸能力,一方面能够促进干燥箱的水分在真空状态下进行升华,另一方面该系统在冷阱和干燥箱之间会形成一个真空度的压力差,使得干燥箱中的水分在升华后能够被冷阱成功捕获;
2.2、预冻:开始预冻前,可以对冻干箱进行空箱降温,然后将产品放入进行预冻,也可以直接放入产品进行预冻。这个过程中,要保证物料全部冻结,其预冻的温度一般要低于物料的共晶点5~10℃,一般都在-30℃以下。预冻过程还分速冻(每分钟降温10~15℃)与慢冻(每分钟降温1℃)。物料在降到了预冻的*低温度后,再在此温度下停留1~2小时后,使制品彻底冻结,才能转入升华阶段。另外螺杆真空泵厂家补充一点就是,真空冷冻干燥中的预冻与干燥模块有可能是一体的,也有可能是分离的(就是预冻与升华干燥是分开不在一个容器里的)。 ⑤液压系统: 这个是压盖型冻干机设备特有的动力系统,主要是用来进行干燥结束时,将西林瓶的瓶塞压入到瓶口中。 二、工艺流程 主要几个流程包括前处理、预冻、升华干燥、解析干燥、后处理等几个步骤。 2.1、前处理:真空冷冻干燥前,物料首先要进行必要的预处理,如瓜果蔬菜的挑拣漂洗-去皮、切片、液体的浓缩等等。完成后,还需要将物料均匀分装在合适的容器内,保证物料的蒸发表面要尽量大而且厚度要尽量薄。具体的参数需要依据具体的物料特性以及冷干设备的能耗等因素而定。
当冷阱的温度低于-40℃后,真空泵开启进行抽真空作业。真空系统需要在一定的时间内将冻干箱从大气压抽至10~30Pa左右的压力,甚至更低。当真空度达到工艺所需时,就会对箱内物料进行加热,以提供水升华所需热量,开始升华。真空系统在过程中需要通过调压、充气法等控制冻干箱内的压力,使之既能保证升华的速率,同时要利于热量的传递。而加热需要保证升华温度不能超过物料的共晶点,同时要低于干燥物料的崩解温度。
升华干燥的具体时间和物料的厚度、形状以及供热的多少、水蒸气的排除快慢有关,一般都在10~30小时。升华干燥初步结束后,需要继续延长干燥0.5~1h,以彻底消除制品中的残留冰晶及制品干燥的不均衡性。
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