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冷凍干燥機(jī)(凍干機(jī))由制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、電器儀表控制系統(tǒng)所組成。主要部件為干燥箱、凝結(jié)器、冷凍機(jī)組、真空泵、加熱/冷卻裝置等。冷凍干燥簡稱凍干，就是將含水物質(zhì)，先凍結(jié)成固態(tài)，而后使其中的水分從固態(tài)升華成氣態(tài)，以除去水分而保存物質(zhì)的方法。
速凍原料經(jīng)過挑選、漂洗、整形、放盤等前道工藝后，便可以進(jìn)入凍干階段。凍干的第一步必須對(duì)凍干物料進(jìn)行速凍，把放了物料的料盤置于凍干機(jī)中進(jìn)行速凍(有的凍干機(jī)不帶速凍功能，要另配速凍機(jī))。速凍工藝有以下幾種：
浸泡法：將物料浸泡于液氮、液態(tài)氟里昂、低溫鹽水等介質(zhì)中進(jìn)行快速凍結(jié)。此法凍結(jié)速度快。
風(fēng)冷法：對(duì)物料吹低溫冷風(fēng)，使物料在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)凍結(jié)到一定的溫度。
直冷法：將制冷劑或冷媒置于蒸發(fā)排管中，吸收物料的熱量達(dá)到制冷目的。
真空制冷法：利用抽真空使物料中水份蒸發(fā)帶走熱量，冷卻物料達(dá)到制冷目的。
不管采取何種方式，都應(yīng)該保證物料在基本不變形的前提下在規(guī)定時(shí)間內(nèi)凍結(jié)到一定的溫度。
為保證物料中的冰不溶化而直接汽化(升華)，并不斷移走汽體，保證升華正常進(jìn)行，必須使箱內(nèi)真空度低于某一溫度下冰的飽和蒸汽壓(610pa以下)。
采用冷阱是為了捕捉水汽，降低真空泵的負(fù)荷，設(shè)計(jì)合理的冷阱基本不會(huì)導(dǎo)致真空泵失效，能耗也低，不過對(duì)制冷系統(tǒng)、冷阱的設(shè)計(jì)要求較嚴(yán)。
隨著冰不斷升華汽體的移走，也帶走物料的熱量，使物料溫度(冰溫)持續(xù)走低，從而引汽冰的飽和蒸汽壓降低，升華速度放慢。為保持一定的升華速率，就必須不斷給物料補(bǔ)充熱量。熱量補(bǔ)充太少會(huì)降低升華速率，熱量補(bǔ)充太快會(huì)引起冰的溶化，導(dǎo)致物料塌陷凍干失敗。
由于凍干機(jī)凍干過程較復(fù)雜，且工作狀態(tài)范圍較窄，稍有不慎便會(huì)造成凍干品質(zhì)量下降，因此要求采用自控系統(tǒng)。凍干機(jī)自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求操作簡便，從物料放入按鈕開機(jī)，速凍真空升華干燥一氣呵成，提示凍干完成后關(guān)機(jī)出料。有關(guān)的溫度、壓力控制點(diǎn)要精心選擇、合理控制，速凍、真空保持、加熱的關(guān)聯(lián)應(yīng)控制恰當(dāng)，針對(duì)不同的物料設(shè)置工藝曲線。
真空冷凍干燥技術(shù)在生物工程、醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、材料科學(xué)和農(nóng)副產(chǎn)品深加工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。藥品冷凍干燥包括西藥和中藥兩部分。西藥冷凍干燥在國內(nèi)已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，很多較大型的制藥廠都有冷凍干燥設(shè)備。在中藥方面，目前還只局限在人參、鹿茸、山藥、冬蟲夏草等少量中藥材的凍干，大量的中成藥還沒有采用凍干工藝，與國外差距較大。 在生物技術(shù)產(chǎn)品領(lǐng)域，凍干技術(shù)主要用于血清、血漿、疫苗、酶、抗生素、激素等藥品的生產(chǎn)；生物化學(xué)的檢查藥品、免疫學(xué)及細(xì)菌學(xué)的檢查藥品；血液、細(xì)菌、動(dòng)脈、骨骼、皮膚、角膜、神經(jīng)組織及各種器官長期保存等。
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