冷冻干燥设备性能优化方案

6.5.3　冷冻干燥设备及性能选择

1.冷冻干燥设备

冷冻干燥机（简称冻干机）按系统分：由制冷系统、真空系统、加热系统和控制系统四部分组成；按结构分：由冻干箱（或称干燥箱、物料箱）、冷凝器（或称水气凝集器、冷阱）、真空泵组、制冷机组、加热装置、控制装置等组成，如图6-11所示。

产品的冻干在冻干箱内进行，箱内设有若干层搁板，搁板内置有冷冻管和加热管，分别对产品进行冷冻和加热。箱门四周镶嵌密封胶圈，临用前涂以真空脂，以保证箱体的密封。冷凝器内装有螺旋状冷凝蛇管数组，其操作温度应低于干燥箱内产品的温度，工作温度可达—60～—45℃，其作用是将来自干燥箱中产品所升华的水蒸气进行冷凝，以保证冻干过程的进行。每批操作完毕后，自冷凝器底部通过加热器吹入热风进行化霜，融化的水自底部排出。真空泵组对系统抽真空，冻干箱中绝对压强应保持在0. 13～13. 3Pa。小型冷冻干燥机组通常采用罗茨真空泵或扩散泵加前级泵组成；大型机组可采用多级蒸气喷射泵组成。制冷机组对冻干箱中的搁板及冷凝器中的冷冻盘管降温，冻干箱中的搁板可降至—40～—30℃。实验室冷冻干燥机组可采用一台制冷机供干燥器和冷凝器交替使用。工业用小型冷冻干燥机组对冻干箱和冷凝器应分别设置制冷机，以保证操作的正常进行。常用的冷冻剂有氨、氟利昂、二氧化碳等。加热装置供冻干箱中的产品在升华时升温用，应能保证干燥箱中搁板的温度达到80～100℃，加热系统可采用电热或循环油间接加热。先进的控制装置是利用计算机输出程序控制整个工作系统正常运转。控制装置先进程度最能体现整机水平。

图6-11　冷冻干燥机组示意图(www.xing528.com)

2.设备性能选择

（1）冻干机的容量、规格，包括搁板面积、冷凝器的捕水量、搁板尺寸、搁板间距等都应与生产量的大小相匹配。

（2）搁板正反面都要相当平整，板温应均匀，一般板与板之间，板的每个点温差应控制在±1℃以内，才能保证整批产品质量均一。

（3）冷凝器的温度应能在2.5小时内降至所需的温度。如果达不到要求，说明冷凝器捕集水蒸气的能力不够。

（4）箱体的真空度，空箱测定应在30分钟内达到2. 66Pa，并保证密闭不泄漏。

（5）箱体应采用优质不锈钢材质，设计应合理优美，不仅方便清洗，而且要高度耐腐蚀。