一、凍干技術(shù)概述
凍干技術(shù)又稱低溫干燥技術(shù)、減壓干燥技術(shù)或冷凍干燥技術(shù)，是一種利用物質(zhì)從固態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程，用于制備粉末、顆粒或微粒狀的物質(zhì)。凍干技術(shù)在食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點是可以在溫度較低、壓力較低的條件下完成干燥過程，從而保留物質(zhì)的活性成分，保持產(chǎn)品的品質(zhì)。
凍干技術(shù)的干燥過程是由三個步驟組成的，首先是物質(zhì)的冷凍階段，通過使物質(zhì)冷卻至其冰點以下溫度來將其凍結(jié)。隨著溫度的降低，物質(zhì)中的水分逐漸形成冰晶，由于冰固體體積擴(kuò)大，使得固體內(nèi)部產(chǎn)生較大的應(yīng)力，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上的破壞。其次是物質(zhì)的真空干燥階段，通過連續(xù)排除冰晶周圍的水分，使物質(zhì)從冰狀態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，此時系統(tǒng)處于真空狀態(tài)。最后是物質(zhì)的恢復(fù)階段，將產(chǎn)品從真空狀態(tài)轉(zhuǎn)化為大氣壓環(huán)境，在此過程中，使物質(zhì)在低溫下分解化學(xué)分子結(jié)構(gòu)，接著在低壓干燥室內(nèi)通過吸附獲得在真空條件下產(chǎn)生的水分，從而結(jié)束凍干過程。
二、構(gòu)成和工作原理
中試凍干機(jī)通常由以下三個部分組成：冷凍單元、真空干燥單元和恢復(fù)單元。
1.冷凍單元
冷凍單元通常由制冷系統(tǒng)、冷凍器和控制系統(tǒng)組成。制冷系統(tǒng)通過降低制冷劑的溫度來提供冷卻能力。制冷劑在冰水夾層中循環(huán)，并通過冷卻水循環(huán)來移除熱量，從而產(chǎn)生所需低溫。冷凍器通常是個圓柱體，包含一個供冷劑流過的內(nèi)部蒸發(fā)界面。冷凍器被分成若干個段，每個段可獨立控制。為了提高制冷效率，通常采用三段連續(xù)制冷的方式，從而使制冷器能夠以最大效率工作。
2.真空干燥單元
真空干燥單元主要包括真空室、制冷裝置、加熱系統(tǒng)、反應(yīng)室、減壓泵和濕度傳感器。其中，制冷裝置廣泛應(yīng)用于精密的溫度控制場合，能夠快速準(zhǔn)確地控制干燥室的溫度和濕度。加熱系統(tǒng)通常是由電熱絲、電磁加熱或氣候控制室等組成，用于快速和準(zhǔn)確控制干燥室的溫度。反應(yīng)室用于在干燥室內(nèi)制備物質(zhì)，通常是一個圓柱形容器，可以容納凈重數(shù)千克的物質(zhì)。減壓泵與真空干燥器相連，主要用于制造高度真空的環(huán)境。濕度傳感器用于監(jiān)測干燥室內(nèi)的濕度并控制您的操作，從而使您的操作更加精確。
3.恢復(fù)單元
恢復(fù)單元通常由調(diào)溫、制冷和真空恢復(fù)三個階段組成。調(diào)溫階段通過將溫度升高至一定程度來恢復(fù)產(chǎn)品的動力學(xué)性質(zhì)，從而使產(chǎn)品在后續(xù)處理階段中更加穩(wěn)定。制冷階段通過降低產(chǎn)品的溫度來冷卻其表面，這樣可以減少產(chǎn)品的損失并提高產(chǎn)品的保質(zhì)期。真空恢復(fù)階段通過恢復(fù)大氣壓力，將制品或物質(zhì)從冰晶狀態(tài)恢復(fù)為固體狀態(tài)。
三、在實際應(yīng)用中的性能分析
中試凍干機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中具有規(guī)模化生產(chǎn)、高品質(zhì)產(chǎn)品和低能耗等優(yōu)點，因此得到了廣泛應(yīng)用。在食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域，凍干技術(shù)已成為生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品的重要工具。由于工藝所需的能量和制冷能量較大，能耗是該技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域重要的問題。
1.低能耗設(shè)計
中試凍干機(jī)是一種高效低能耗設(shè)備，能夠快速完成大規(guī)模的低溫干燥和保存操作。在設(shè)計時，重要的是確保各個部分的工作協(xié)調(diào)一致，配合制定適當(dāng)?shù)墓に嚵鞒蹋瑴p少能量消耗、加快產(chǎn)量。
2.易于操作
中試凍干機(jī)應(yīng)具有操作簡便、生產(chǎn)靈活等特點。設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計和選擇，確保用戶能夠輕松設(shè)置和控制所有操作和參數(shù)，并輕松地啟動和關(guān)閉系統(tǒng)。為使操作人員能夠快速上手，應(yīng)提供詳細(xì)的操作說明、流程圖和控制面板，以便管理人員能夠快速識別問題并選擇響應(yīng)的措施。
3.高品質(zhì)產(chǎn)品
凍干技術(shù)能夠在極低的溫度和壓力下制備高品質(zhì)產(chǎn)品，這種技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域。例如，在食品行業(yè)中，凍干技術(shù)可以保持食品的滋味、質(zhì)量和傳統(tǒng)烹飪中存在的風(fēng)味，同時還能保留食品中的營養(yǎng)成分，延長食品的保質(zhì)期。在醫(yī)藥界中，凍干技術(shù)可以保持藥品的活性和穩(wěn)定性，從而保證藥品的質(zhì)量。在化妝品行業(yè)中，凍干技術(shù)可以幫助保留化妝品中的特性和營養(yǎng)素，從而保證其高品質(zhì)。
四、經(jīng)濟(jì)性能分析
凍干機(jī)是一種能夠快速干燥食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域物質(zhì)的高效低耗能設(shè)備。凍干技術(shù)在實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中所需的耗材和能源投入成本很高，因此經(jīng)濟(jì)性能分析是該技術(shù)使用中的重要問題。
1.操作費用
操作費用包括勞動力、水、電、燃料和其他成本等。在凍干技術(shù)應(yīng)用中，這些操作費用的支出通常較高。例如，在食品工業(yè)中，操作人員需要對食品進(jìn)行加工、包裝和儲存等操作，這些操作需要大量人力和物力投入。因此，在選擇中，應(yīng)考慮操作費用，并在滿足產(chǎn)品要求的同時，控制成本的投入。
2.能耗
能耗是主要成本。在運行期間，制冷系統(tǒng)是重要部分之一。高效冷卻系統(tǒng)通常具有更高的能量利用率。在設(shè)計和選擇中，應(yīng)考慮控制能耗，優(yōu)先選擇高能效設(shè)備。
3.維護(hù)和維修成本
隨著使用次數(shù)的增加，中試凍干機(jī)需要進(jìn)行定期的檢查和維修，以確保其正常運行。維護(hù)和維修成本通常包括人力、材料和其他相關(guān)成本。在選擇中應(yīng)考慮維護(hù)和維修成本，并采取有效措施來降低維修成本。
