第十九篇：關於冷凍幹（gàn）燥機（jī）的選型原（yuán）則

一、前言

  冷凍幹燥是將含水物質，預先凍結成固態，而後在真空狀態下使其中的水分從固態升華成氣態（tài），以除去水分而保存物質的方法。這種（zhǒng）幹燥方法得（dé）到的物品（pǐn），原（yuán）有的化學、生物（wù）特性基本不變，易於長期保存（cún），加水後能恢複（fù）到凍幹前的形態，並且能保持其原有的生化特性，是一種優質的幹燥方（fāng）法。現代冷凍幹燥技術的主要用途有（yǒu）：離體生物組織的凍幹貯藏；活菌活（huó）毒的凍幹保存；中草藥、西藥（yào）、生物藥（yào）品和血液（yè）製品的凍幹；方（fāng）便食品、保健食（shí）品、功能食品的凍幹儲運；納米（mǐ）陶（táo）瓷（cí）材料和各種金屬微粉材料（liào）的凍幹（gàn）製備。因此，冷凍幹燥技術已經在化工、食品、材料、醫藥、生物製（zhì）品等領域得到廣泛應用。真（zhēn）空冷凍幹燥機(簡稱凍幹機)，是實現冷凍幹燥技術的設備，是一種（zhǒng）結構比較複雜的機器（qì），它涉及到製冷、真空、熱工、機械、流體、電器（qì）控製和壓力容（róng）器等領域的知識。因此，用（yòng）戶采購凍幹設備時（shí）往往會遇到不少問題，筆者站在用戶的角度，主要介紹一些實驗係（xì）列凍幹機（jī）的選型技（jì）術。

  二、實驗係列凍（dòng）幹機的分類（lèi）

  實（shí）驗係列凍（dòng）幹機追求的性能指標是（shì）體積小、重量輕、功能多、性能穩（wěn）定、測（cè）試係統準確度高，^好是一機多用，能適應多種物料的凍幹實驗（yàn）。實驗係列凍（dòng）幹機種類的主要（yào）劃分方法有：

  1、從結構上分（fèn）

  l鍾罩型凍幹機：凍幹腔和冷阱（jǐng）為（wéi）分立的上下結構，凍幹腔沒有（yǒu）預凍功（gōng）能。該類型的凍幹（gàn）機在物料預凍結束後轉（zhuǎn）入幹燥（zào）過程時需要人工操作。大部（bù）分（fèn）實驗型（xíng）凍幹機都為鍾罩型，其（qí）結構簡單、造價低。凍幹腔多數使用（yòng）透明有機玻璃（lí）罩，便於觀察物料（liào）的凍幹情況（kuàng）。

  l原位型凍幹機：凍幹腔和冷阱為兩（liǎng）個獨（dú）立的腔體（tǐ），凍幹腔中的擱板帶製冷功能，物料置入凍幹腔後，物料的預凍、幹（gàn）燥過程無需人工操作。該類型凍幹機的（de）製作工藝複雜，製造成本高，但原位型凍幹機是凍幹機發展方向，是進行凍幹工藝摸索的理想選擇，特別適用於醫藥、生物製品及其他特殊產品的凍幹。

  a、普（pǔ）通型b、多歧（qí）管型c、壓蓋型

  2、從功能上（shàng）分

  普通擱板（bǎn）型（xíng）：物料散裝於物料盤中，適用（yòng）於食品、中草藥、粉末材料的凍幹。

  帶壓蓋裝置型：適合西林瓶裝物料的幹燥，凍幹準備時，按需要將物料分裝（zhuāng）在西林瓶（píng）中，浮蓋好瓶蓋後進行冷凍（dòng）幹燥，幹燥結束（shù）後操作（zuò）壓（yā）蓋機構壓緊瓶蓋，可避免二次汙染、重（chóng）新吸附水分，易於長期保存。

  多（duō）歧管型：在幹燥室外部接裝燒瓶，對旋凍在瓶內（nèi）壁的物料進行幹燥，這時（shí）燒瓶（píng）作（zuò）為容器接在幹燥箱外的歧管上，燒瓶（píng）中的物料靠室溫加熱，通過多歧（qí）管開（kāi）關裝置，可按（àn）需要隨時取下或（huò）裝上燒（shāo）瓶，不需要停（tíng）機。

  帶預凍功能型：物料預凍（dòng）過程，冷阱（jǐng）作為預凍（dòng）腔預凍物料，在幹（gàn）燥（zào）過程，冷阱為捕水（shuǐ）器，捕獲物料溢出的水分。帶預凍功能的凍幹機，冷凍幹燥過程物料的預凍（dòng）、幹燥等均在（zài）凍幹機上完（wán）成，凍幹機使用效率高，節省了低溫冰箱的費用。

  三、選購凍幹機時應注重的幾個參（cān）數

  1、凍幹麵積

  凍幹機型號中的（de）數字代表該型號凍幹機的凍幹麵積，例如，FD-1A-50型凍幹機的凍（dòng）幹麵積為0.12㎡。用戶應根據自己的需要，通過計算來確定需用多（duō）大凍（dòng）幹（gàn）麵積的凍（dòng）幹機。例如每批需凍幹1.2公斤(升)液體量的產品（pǐn）,用物料盤裝載物料，每（měi）盤裝載10㎜厚，則（zé）可計算得（dé）凍幹板層的負荷麵積：

  A(麵積，㎡)=V(體（tǐ）積，m3)/H(高度，m)=0.0012m3/0.01m=0.12㎡

  即需選用板層負荷麵積為0.12㎡的（de）凍（dòng）幹機。

  2、冷阱溫度

  冷阱是冷凍幹燥過程捕獲水分的（de）裝置，理論上講，冷阱溫度越低，冷阱（jǐng）的捕水（shuǐ）能力（lì）越強，但冷阱溫度低，對製冷要求高，機器成本及運（yùn）轉費用高。實驗係（xì）列冷凍幹燥機的冷阱溫度主要有-50℃左（zuǒ）右、-80℃左右等幾（jǐ）個檔次。冷阱溫度為-50℃的凍幹適用於一些容易凍幹的產品，冷阱溫度為-80℃的凍幹適用於一些特殊產品的凍幹。冷（lěng）阱（jǐng）溫度對捕水能力的影響實驗表明冷（lěng）阱溫度從-35℃下降到-55℃，捕水能力有提（tí）升明顯，冷阱溫度低於-55℃，冷阱的（de）捕水能力提升不明顯。因此，在沒有特殊需求（qiú）的情況下，選用冷阱溫度-50℃左右是理想的選擇。

  3、降溫速率

  降溫速率體（tǐ）現製冷係統的製冷能力，在空載情況下,冷阱溫度應在1小時（shí）內達到（dào）指（zhǐ）標規定的^低溫度。例如，冷阱溫度-50℃的凍幹機，機器從打開製冷開始計時，冷阱溫度（dù）達到-50℃的（de）時間應不大於1小時。

  4、極限（xiàn）真（zhēn）空度

  極限真空度體現凍幹機的泄漏情況及真（zhēn）空泵（bèng）的抽氣效率。凍幹箱的真空度（dù），過去的觀點認為真空（kōng）度是越（yuè）高越好，現在的觀點認為真空（kōng）度應在一個合理的範圍之內。真空度太高（gāo）了，不利（lì）於傳熱，幹燥速度反而下降，但無論如何凍幹箱（xiāng）的（de）空載極限真空（kōng）度應達到15Pa以上。

  5、抽真空時間（jiān）

  凍幹箱空載的（de）抽空速度，應在半小時之內從大氣壓抽到15Pa。

  6、板層溫度均勻性及平整（zhěng）度：

  板層溫度的均勻（yún）性和平整度,對產品（pǐn）質量的均一性有很大的影響,溫（wēn）度均勻性和平整度越好，則凍（dòng）幹產品質量的均一性也越好。凍幹機擱板溫度（dù）控製（zhì）有加熱器型和中間流體型，采用中間流（liú）體控製板（bǎn）層的凍（dòng）幹機擱板溫度均勻性和平整度好，這種凍（dòng）幹機板層（céng）為空心夾層結構，板層的製冷和加熱均通過中間流體在板層內部的流體通道循環來實現，因（yīn）此板層溫度均勻一致。四環凍幹機中LGJ-50C型冷凍幹燥機就采用擱板中間流體的技術。鍾罩型（xíng）凍幹機（jī）的（de）擱板溫度（dù）控製基本上都是（shì）采用加（jiā）熱器，板層（céng）溫度一致性稍（shāo）差。但總體而言，醫藥用凍幹機板層溫差應控製在1．5℃，板內溫差為l℃，食品凍幹機可適當放寬。

  7、控製係統

  凍幹機的控製（zhì）係統類型及功（gōng）能各異，對於實驗（yàn）係列的凍幹機（jī），主要應用於物料的凍幹工藝摸索和少（shǎo）量試生（shēng）產。因此，控製係統應可（kě）實時（shí）顯示凍幹過程（chéng）參數並自動記錄；設定、修改及有（yǒu）效（xiào）地執行凍幹工藝程序；具備通訊接口，便於數據采集、保存。