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12 月
凍干機(jī)工作原理和工作流程
凍干機(jī)的工作原理主要是利用物質(zhì)相變?cè)恚ㄟ^(guò)冷卻和真空處理將水分從物料中移除。其工作流程包括預(yù)冷、加載物料、冷卻、真空、加熱、干燥和取料等步驟。在整個(gè)工作流程中,需要嚴(yán)格控制溫度、真空度和時(shí)間等參數(shù),以保證凍干效果的良好。
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12 月
凍干機(jī)的使用方法和注意事項(xiàng)
準(zhǔn)備物料:選擇需要凍干的食物、草藥或原料藥品,大體積的食品和草藥切成適當(dāng)?shù)拇笮?,以便放入凍干機(jī)。
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12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥特性參數(shù)測(cè)量與分析(四)
Carrington等人利用熱力學(xué)分析(TMA)研究了30%質(zhì)量分?jǐn)?shù)果糖、蔗糖和葡萄糖在有和沒(méi)有羧甲基纖維素鈉(CMC)存在時(shí)冰的結(jié)晶溫度。TMA被用來(lái)測(cè)量冷凍和復(fù)溫過(guò)程樣品的膨脹,利用DSC也做了類似的研究。用TMA測(cè)得果糖在有和沒(méi)有CMC存在,以5℃/min的速率冷凍時(shí)的具有代表性的結(jié)果如圖4-39所示。圖4-40表示的是由TMA確定的30%蔗糖溶液慢速冷凍和熱處理后的加熱曲線。圖4-41表示
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12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥特性參數(shù)測(cè)量與分析(二)
Hsu等將重組CD4-IgG(CD4-免疫球蛋白G)用四級(jí)串聯(lián)的帕耳帖組件冷卻至-60℃,用一架低溫顯微鏡觀察到了它的再結(jié)晶過(guò)程。他的觀察室也可以被抽成真空而用于冷凍干燥研究。
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12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥特性參數(shù)測(cè)量與分析(一)
溶液的導(dǎo)電是靠帶電離子在溶液中定向移動(dòng)來(lái)進(jìn)行的。在溶液凍結(jié)過(guò)程中,離子的漂移率隨溫度的下降而逐漸降低,使電阻增大。只要還有液體存在,電流就可流動(dòng)。但一旦全部?jī)鼋Y(jié)成固體,帶電離子不能移動(dòng),電阻就會(huì)突然增大。根據(jù)電阻由小突然變大這一現(xiàn)象,就可測(cè)出溶液的共晶點(diǎn)。反之,當(dāng)凍結(jié)物料的溫度升高時(shí),物料的電阻值會(huì)突然減小,這一過(guò)程可用于測(cè)定物料的熔融點(diǎn)溫度。
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12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥設(shè)備(六)
凍干機(jī)的控制系統(tǒng)是控制工藝參數(shù)準(zhǔn)確運(yùn)行,保證凍干工藝過(guò)程按時(shí)完成的核心部分。常用的控制系統(tǒng)有手動(dòng)控制、半自動(dòng)控制、全自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)控制和智能控制等。前兩種控制方式已經(jīng)逐漸被淘汰,現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的凍干機(jī)均已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能控制。
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12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥設(shè)備(五)
被凍結(jié)的制品,不論其凍結(jié)體為大塊、小塊、顆粒、片狀或其他任何形狀,開(kāi)始升華時(shí)總是在表面上進(jìn)行的,這時(shí)升華的表面積就是凍結(jié)體的外表面。在升華進(jìn)行過(guò)程中,水分逐漸逸出,留下不能升華的多孔固體狀的基體,于是升華表面逐漸向內(nèi)部退縮。在升華表面的外部形成已干層,內(nèi)部為凍結(jié)層。凍結(jié)層內(nèi)部的冰晶是不可能升華的,故升華表面是升華前沿。升華前沿所需供給的熱能,相當(dāng)于冰晶升華潛熱。不論采用什么熱源,也不論這些熱量以什
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12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥設(shè)備(四)
一個(gè)完整的真空系統(tǒng)包括真空容器、真空泵、真空儀表、真空閥門和真空管道。凍干箱和捕水器是凍干機(jī)真空系統(tǒng)的大容器,真空泵通過(guò)抽空閥抽捕水器,再通過(guò)主閥抽凍干箱;在真空泵頭和凍干箱及捕水器上均裝有真空測(cè)量裝置,以便測(cè)量系統(tǒng)的真空。
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12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥設(shè)備(三)
凍干箱或稱凍干倉(cāng)、凍干室,它是凍干機(jī)的核心部件。醫(yī)藥用凍干機(jī)的物料冷凍和干燥都在凍干箱內(nèi)完成;食品用凍干機(jī)的物料預(yù)凍后也在凍干箱內(nèi)完成真空干燥。為完成上述功能,凍干箱內(nèi)需要有加熱和(或)制冷的擱板,需要有熱或冷液體的導(dǎo)入,有電極引入部件,有觀察窗等部件。還有些凍干機(jī)的捕水器也布置在凍干箱內(nèi)。
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12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥設(shè)備(二)
凍干機(jī)按用途可以分成食品用凍干機(jī)、藥品用凍干機(jī)、實(shí)驗(yàn)用凍干機(jī)等
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12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥設(shè)備(一)
真空冷凍干燥設(shè)備簡(jiǎn)稱冷干機(jī),它是實(shí)現(xiàn)凍干藝術(shù)必備的裝置。凍干工藝對(duì)凍干機(jī)的要求主要有:實(shí)用性、安全性、可靠性和先進(jìn)性。設(shè)計(jì)和制造凍干機(jī)時(shí)需要考慮節(jié)能、環(huán)保、降低成本、維修容易、使用方便。生物制品和醫(yī)藥用凍干機(jī)所生產(chǎn)的產(chǎn)品價(jià)值很高,在凍干過(guò)程中一旦出現(xiàn)放障,造成的損失嚴(yán)重,因此要求凍干機(jī)有很好的可靠性。凍干過(guò)程的監(jiān)控非常重要,為保證凍干產(chǎn)品的質(zhì)量,測(cè)量和控制元件需要有較高的精度。
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12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥傳熱傳質(zhì)原理(七)
通常流體的擴(kuò)散滿足Fick定律,固相中的擴(kuò)散也常常沿襲出流體擴(kuò)散過(guò)程的處理方法。但分形多孔介質(zhì)中非均勻孔隙的復(fù)雜性,若仍沿用傳統(tǒng)方法描述,將與實(shí)際情況相差太大。根據(jù)文獻(xiàn)可知,若用ρ(r,t)表示擴(kuò)散概率密度,在d維歐氏空間的一般擴(kuò)散方程
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12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥傳熱傳質(zhì)原理(六)
以往的研究大都是研究宏觀參數(shù),如壓力、溫度和物料的宏觀尺寸等對(duì)凍干過(guò)程熱傳遞的影響,物料微觀結(jié)構(gòu)的影響忽略不計(jì)或被簡(jiǎn)化,因此,只是對(duì)于均質(zhì)的液態(tài)物料和結(jié)構(gòu)單一固態(tài)物料比較適用。對(duì)于一般生物材料,凍干過(guò)程已干層多孔介質(zhì)實(shí)際上不是均勻的,而是具有分形的特點(diǎn)。然而分形多孔介質(zhì)中的擴(kuò)散已不再滿足歐式空間的Fick定律,擴(kuò)散速率較歐式空間減慢了,擴(kuò)散系數(shù)不是常數(shù),與擴(kuò)散距離還有關(guān)。已干層分形特征如何確定,以
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12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥傳熱傳質(zhì)原理(五)
1979年利亞皮斯(Liapis))和利奇菲爾德(Litchfield)等提出了冷凍干燥過(guò)程的升華-解析模型。該模型的思想是把已干層當(dāng)做多孔介質(zhì),利用多孔介質(zhì)內(nèi)熱質(zhì)傳遞理論建立已干層內(nèi)的熱質(zhì)傳遞模型。該模型的特點(diǎn)是:簡(jiǎn)化條件相對(duì)來(lái)說(shuō)比較少,能較好地模擬凍干過(guò)程,與實(shí)際情況比較接近,但求解較困難,所需物性參數(shù)較多。近年來(lái)有不少學(xué)者在此基礎(chǔ)又做了進(jìn)一步改進(jìn),多數(shù)是為了提高藥品的質(zhì)量和干燥速率而建的模型
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12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥傳熱傳質(zhì)原理(四)
凍干過(guò)程的傳熱傳質(zhì)應(yīng)包括干燥過(guò)程中物料內(nèi)水分的固氣相變及物料內(nèi)的傳熱傳質(zhì);被凍干物料外、凍干機(jī)內(nèi)非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)和稀薄氣體流動(dòng)的理論;捕水器內(nèi)水蒸氣的氣-固相變理論等。目前,就第一部分內(nèi)容國(guó)內(nèi)外研究的較多,下面主要針對(duì)第一部分做一詳細(xì)闡述。
27
12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥傳熱傳質(zhì)原理(三)
低溫貯藏是當(dāng)前有效的保存生物活性的方法,研究冷凍過(guò)程熱質(zhì)傳遞機(jī)理的人較多,已深人到微尺度領(lǐng)域。這些人關(guān)心的是冷凍過(guò)程對(duì)生物的活性造成的影響,冷凍對(duì)細(xì)胞和生命體的破壞作用機(jī)理是非常復(fù)雜的,目前尚無(wú)統(tǒng)一的理論,但一般認(rèn)為主要是由機(jī)械效應(yīng)和溶質(zhì)效應(yīng)引起的。
27
12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥傳熱傳質(zhì)原理(二)
凍干食品時(shí), 冷凍階段通常在冷庫(kù)內(nèi)進(jìn)行。運(yùn)用CFD數(shù)值模擬理論, 建立合理的冷庫(kù)模型,模擬冷庫(kù)在瞬態(tài)啟動(dòng)機(jī)組預(yù)冷、停機(jī)除霜及冷庫(kù)大門處開(kāi)關(guān)門這三種情況對(duì)庫(kù)內(nèi)氣流布置及流場(chǎng)參數(shù)(如溫度、濕度、空氣組成等)對(duì)冷凍過(guò)程的冷量分布、傳熱效率、產(chǎn)品的品質(zhì)有著極為重要的作用,并可為冷庫(kù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
27
12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥傳熱傳質(zhì)原理(一)
真空冷凍干燥的基本原理是在低溫低壓條件下的傳熱傳質(zhì)。由于被凍干物料性質(zhì)、凍干方法和對(duì)凍干產(chǎn)品質(zhì)量要求的不同,描述凍干過(guò)程的模型及其解法也不相同。隨著研究的深入,有些問(wèn)題宏觀傳熱傳質(zhì)公式不能解決,從而發(fā)展了微納尺度的傳熱傳質(zhì);有些問(wèn)題常規(guī)傳熱傳質(zhì)定律已經(jīng)不能描述,于是出現(xiàn)了超常傳熱傳質(zhì)。通常情況冷凍真空干燥過(guò)程的三大階段冷凍階段,升華干燥階段,解析干燥階段需要分別描述。
27
12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥技術(shù)概述(四)
凍干加工成本雖然高,但產(chǎn)品的附加值也高。與其他高新技術(shù)一樣,隨著凍干技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步成本會(huì)有所降低,同時(shí)隨著社會(huì)生活水平的提高,人們對(duì)高品質(zhì)干燥產(chǎn)品需求越來(lái)越強(qiáng)烈,凍干產(chǎn)品在市場(chǎng)上的潛力巨大,冷凍干燥技術(shù)應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。
27
12 月
四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥技術(shù)概述(三)
真空冷凍干燥過(guò)程主要分為冷凍、升華干燥和解析干燥三個(gè)階段。真空冷凍干燥過(guò)程的第一步就是預(yù)凍結(jié)。預(yù)凍結(jié)是將物料中的自由水固化,使干燥后產(chǎn)品與干燥前有相同的形態(tài),防止抽真空干燥時(shí)起泡、濃縮、收縮和溶質(zhì)移動(dòng)等不可逆變化產(chǎn)生,減少因溫度下降引起的物質(zhì)可溶性降低和生命特性的變化。凍結(jié)過(guò)程關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)是凍結(jié)速率、凍結(jié)溫度和凍結(jié)時(shí)間,這些參數(shù)不僅影響干燥過(guò)程所需時(shí)間、能耗,還影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。
共190條
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