買文檔就送您 01339828 或 11970985 摘 要 真空冷凍干燥（ 稱凍干）是將物體凍結(jié)到共晶點(diǎn)溫度以下，然后在較高的真空條件下通過升華干燥除去物體中水分的一種干燥方法。隨著制冷、真空、生物、電子等技術(shù)的發(fā)展，真空冷凍干燥設(shè)備現(xiàn)在已廣泛的應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，目前還應(yīng)用于分子生物學(xué)、基因工程學(xué)、新型生物醫(yī)學(xué)、中藥新制劑、高品質(zhì)方便食品、考古學(xué)、粉末材料制造等領(lǐng)域。目前對(duì)凍干設(shè)備性能的研究已引起廣泛的興趣和重視。該機(jī)廣泛用于食品工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、電子工業(yè)等行業(yè)的實(shí)驗(yàn)研究部門，已是基礎(chǔ)科 學(xué)研究中必不可少的基本手段，為生產(chǎn)小樣生物制品與實(shí)驗(yàn)研究提供了一種新型加工設(shè)備。 本文介紹了 構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)計(jì)算。機(jī)具有加熱和制冷的功能。能對(duì)物料進(jìn)行干燥。它由干燥箱、水汽凝結(jié)器（捕水器）、加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)六大部件組成。設(shè)計(jì)的主要部分是干燥箱、水汽凝結(jié)器（捕水器）、真空系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)。凍干箱中設(shè)工件架，工件架上設(shè)有擱板，用來擱置凍干的物料。凍干箱工作溫度范圍 -+80 左右。 擱板工作溫度范圍 +125。 水汽凝結(jié)器用來凝結(jié)物料升華產(chǎn)生的水汽，用接管和凍干箱相連。制冷循環(huán)一般為 復(fù)疊式 ， 制冷系統(tǒng)中涉及兩個(gè)熱力膨脹閥和兩個(gè)電磁截止閥，分別通向凍干箱和捕水器，兩個(gè)電磁截止閥相互連鎖，一個(gè)開啟時(shí)，兩一個(gè)關(guān)閉狀態(tài)。真空系統(tǒng)包括凍干箱，捕水器和真空管道，選擇真空泵，選旋葉泵。加熱系統(tǒng)，凍干箱的隔板的升溫采用管狀加熱器直接加熱。 關(guān)鍵詞： 凍干機(jī)；性能；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)； 買文檔就送您 01339828 或 11970985 of is a of is to to of of to as so to on of a to of of of of a to 60 - +80 C. 125 . is to of is in to to an of of to 買文檔就送您 01339828 或 11970985 目 錄 1 緒論 . 1 空冷凍干燥的原理、特點(diǎn)及其應(yīng)用領(lǐng)域 . 1 干歷史和發(fā)展概況 . 2 空冷凍干燥的發(fā)展概況 . 3 國(guó)凍干的歷史 . 3 國(guó)凍干的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 . 5 驗(yàn)用凍干機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 6 課題研究?jī)?nèi)容 . 7 2 真空冷凍干燥的理論基礎(chǔ) . 8 干的基本原理 . 8 空冷凍干燥的基本過程 . 8 物料制品的準(zhǔn)備及預(yù)凍過程 . 8 一次干燥（升華干燥）過程 . 9 二次干燥（解析干燥）過程 . 10 后處理 . 12 3 .體結(jié)構(gòu) . 13 燥室的設(shè)計(jì) . 14 擱板的設(shè)計(jì) . 15 擱物架架體的設(shè)計(jì) . 16 水管的設(shè)計(jì) . 17 箱體強(qiáng)度的計(jì)算 . 20 保溫層厚度的確定 . 21 觀察窗 . 21 真空規(guī) . 21 干燥室熱負(fù)荷的計(jì)算 . 21 空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 22 真空體放氣量的計(jì)算 . 23 真空泵的選擇 . 23 真空泵和真空閥門 . 23 汽凝結(jié)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 24 買文檔就送您 01339828 或 11970985 對(duì)水汽凝結(jié)器的要求 . 25 水汽凝結(jié)器的結(jié)構(gòu) . 25 水汽凝結(jié)器所需冷量的計(jì)算 . 25 水汽凝結(jié)器所需傳熱面積的計(jì)算 . 26 冷系統(tǒng)的選擇 . 26 制系統(tǒng) . 27 4 結(jié)論 . 28 參 考文獻(xiàn) . 29 致 謝 . 30 畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 . 31 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 . 32 買文檔就送您 01339828 或 11970985 1 緒論 點(diǎn)及其應(yīng)用領(lǐng)域 真空冷凍干燥 (以下簡(jiǎn)稱凍干 )技術(shù)是一門跨學(xué)科的復(fù)雜技術(shù)，技 術(shù)含量比較高、涉及知識(shí)面比較廣的一種技術(shù)，也是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的技術(shù)。它需要真空、制冷、流體、生物工程、傳熱傳質(zhì)和自動(dòng)控制等方面知識(shí)，它是交叉學(xué)科發(fā)展的產(chǎn)物，它的發(fā)展推動(dòng)著交叉學(xué)科的進(jìn)步。同時(shí)它還是一項(xiàng)高新應(yīng)用技術(shù)，在、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，凍干是先將含水物質(zhì)凍結(jié)，并在凍結(jié)狀態(tài)下于真空中使冰結(jié)晶升華而將物料干燥的方法，即使在低溫低壓下干燥。 真空冷凍干燥是先將濕物料凍結(jié)到共晶點(diǎn)溫度以下，使水份變成固態(tài)的冰，然后在適當(dāng)?shù)臏囟群驼婵斩认?，使冰升華為水蒸汽，再用真空系統(tǒng)的捕水器將水蒸氣冷凝，從而獲得干燥 制品的技術(shù)。干燥過程是水的物態(tài)變化和移動(dòng)過程。由于這種變化和移動(dòng)是發(fā)生在低溫和低壓下。因此，真空冷凍干燥的基本原理就是低溫低壓下傳熱傳質(zhì)的機(jī)理。真空冷凍干燥是物質(zhì)脫水干燥的一種工藝措施，冷凍干燥的基本工藝流程為：前處理 預(yù)凍結(jié) 真空干燥 真空包裝 成品。一般分預(yù)凍、升華、解析 3個(gè)主要過程。其中升華和解析是在真空條件下進(jìn)行的。與其他干燥方法 (自然風(fēng)干、曬干、熱風(fēng)干燥 )相比，具有以下特點(diǎn)：冷凍干燥在低溫下進(jìn)行，且處于高真空狀態(tài)，因此對(duì)于許多熱敏性的物質(zhì)特別適用，如蛋白質(zhì)、微生物之類不會(huì)發(fā)生變性或失去生物活力。一 些易氧化的物質(zhì)得到了保護(hù)，保留了新鮮食品的色、香、味及營(yíng)養(yǎng)成分。由于在凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行干燥，因此體積幾乎不變，保持了原來的結(jié)構(gòu)，不會(huì)發(fā)生濃縮現(xiàn)象。干燥后的物質(zhì)疏松多孔，呈海綿狀，加水后溶解迅速而完全，幾乎立即恢復(fù)原來的性狀。凍干產(chǎn)品脫水徹底，含水量低 (2%一 5%)，重量輕，貯運(yùn)方便；凍干制品采取真空或充氮?dú)獍b和避光保存，可保持 5年不變質(zhì)。由于重量輕，可室溫貯運(yùn)銷售，對(duì)營(yíng)銷十分有利。與速凍制品相比，免除了運(yùn)輸儲(chǔ)存、銷售過程中消耗很高的冷藏鏈。在升華過程中溶于水中的可溶性物質(zhì)就地析出，避免了一般干燥方法中的表 面硬化和營(yíng)養(yǎng)損失的現(xiàn)象。冷凍干燥產(chǎn)品價(jià)格高，設(shè)備投資大，成本高 1。 真空冷凍干燥設(shè)備的工作原理是：先將濕物料凍結(jié)到共晶點(diǎn)溫度以下，使水分變線達(dá)到規(guī)定的要求而停止供熱和抽真空，完成凍干全過程。 化學(xué)熱力學(xué)中的相平衡理論是真空冷凍干燥技術(shù)原理的基礎(chǔ)。在一定的壓力和溫度下，水的三種形態(tài)之間達(dá)到一定的相平衡，據(jù)此得到水的相圖 (圖 1相點(diǎn)顯示買文檔就送您 01339828 或 11970985 了水的氣、液、固三相共存的壓力和溫度條件。 圖 1當(dāng)蒸汽壓大于三相點(diǎn)壓力 ，冰首先融化為水然后再由水轉(zhuǎn) 化為水蒸氣，其過程為蒸發(fā)過程；如果低于三相點(diǎn)壓力，冰可直接升華為水蒸氣，這就是升華干燥的理論基礎(chǔ)。當(dāng)干燥室內(nèi)的真空度低于 6料溫度低于零度，物料內(nèi)的冰晶才能直接升華成水蒸氣。一般采用預(yù)凍結(jié)的方法：先將含水物品快速低溫凍結(jié)，然后在高真空的條件下，使物品中的冰晶升華，待冰晶升華后再除去物品中的吸附水，即成為冷凍干燥物品。冷凍干燥物品的殘留水量一般在 1 左右。 真空凍干技術(shù)起源于 19 世紀(jì)初，但由于制冷技 術(shù)與真空技術(shù)等限制，直至 20世紀(jì)初人們才開始用于干燥生物制品，第二次世界大戰(zhàn)中，由于急需人體血漿，真空凍干技術(shù)得以快速發(fā)展。二戰(zhàn)結(jié)束后，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家中先后將此技術(shù)用于加工上。一時(shí)間各種真空凍干廠蜂擁出現(xiàn)，有人當(dāng)時(shí)預(yù)言，真空凍干將很快取代其它干制?？沙晒虘B(tài)的冰，然后將經(jīng)過前處理的預(yù)凍裝入干燥倉(cāng)內(nèi)，在低溫真空狀態(tài)下，由加熱板導(dǎo)熱或輻射方式供給熱能，使中的水分直接由冰升華成水蒸氣，不斷升華出的水蒸氣，由于復(fù)雜的設(shè)備、巨大的能耗和很低的生產(chǎn)率，使其產(chǎn)品難以銷售。 60 年代中期，某些真空凍干廠出現(xiàn)倒閉和轉(zhuǎn)產(chǎn)。 70 年代 人們對(duì)真空凍干重新認(rèn)識(shí)，這個(gè)時(shí)期凍干研究報(bào)道與專利技術(shù)最多。真空凍干理論也很深入，如循環(huán)壓力法，均勻退卻理論模型，交替工作冷凝裝置，微波熱源作為強(qiáng)化換熱性能的試驗(yàn)探討等。 80 年代至今，真空凍干設(shè)備已經(jīng)商品化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。凍干面積從幾平方米至上千平方米。作業(yè)方式有間歇式和連續(xù)式。自動(dòng)控制程度高，有些真空凍干機(jī)實(shí)現(xiàn)微電腦管理，使真空凍干工藝更趨合理化 2。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 真空冷凍干燥是將物體凍結(jié)到共晶點(diǎn)溫度以下，然后在較 高的真空條件下通過升華干燥除去物體中水分的一種干燥方法。真空冷凍干燥技術(shù)是隨制冷、真空、生物、電子等技術(shù)的發(fā)展而迅速興起的多學(xué)科綜合性應(yīng)用技術(shù)，除了在傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用外，目前已向分子生物學(xué)、基因工程學(xué)、新型生物醫(yī)學(xué)、中藥新制劑、高品質(zhì)方便食品、考古學(xué)、粉末材料制造等領(lǐng)域發(fā)展。隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的迅速提高，對(duì)凍干技術(shù)的應(yīng)用和凍干產(chǎn)品的需求日益增長(zhǎng)。但在我國(guó)，凍干技術(shù)無論在理論研究還是工藝水平、設(shè)備制造等方面與國(guó)際水平比較均有很大差距，因而近年來對(duì) 凍干技術(shù)和凍干設(shè)備性能的研究已引起廣泛的興趣和重視。 我國(guó)已生產(chǎn)出多臺(tái)凍干機(jī)，但其性能和功能仍不能滿足市場(chǎng)的要求，與國(guó)外產(chǎn)品仍有很大的差距。如何縮小差距，使我國(guó)生產(chǎn)的凍干機(jī)也能走出國(guó)門，走向世界，應(yīng)該是我們真空冷凍干燥研究人員的責(zé)任和使命 3。 解放前，我國(guó)的凍干技術(shù)和設(shè)備都是進(jìn)口的，既沒有從事凍干技術(shù)研究的大專院校和科研院所，也沒有凍干設(shè)備的設(shè)計(jì)人員和制造工廠。 1951 年在上海由葛學(xué)煊工程師最先設(shè)計(jì)成功凍干機(jī)，并于 1953 年由上海合眾、五昌機(jī)器廠和上海醫(yī)療器械廠分工制造， 20 世紀(jì) 50 年代共生產(chǎn) 10 套，當(dāng)時(shí)由于質(zhì)量差、能耗大沒有發(fā)展起來。1965 年原北京人民廠、輕工部研究所和北京工業(yè)研究所合作對(duì)果蔬、肉類、對(duì)蝦、雞蛋粉等凍干進(jìn)行試驗(yàn)研究，并設(shè)計(jì)制造了每日脫水 500 1969年在原北京人民廠試車并投產(chǎn)。 20世紀(jì) 60年代，北京、天津、南京、上海、大連等地相繼建立了一些實(shí)驗(yàn)性凍干食品生產(chǎn)廠家并先后仿制了一批凍干機(jī)，特點(diǎn)是整體式，擱板溫度不均勻，手動(dòng)操作，能自動(dòng)記錄。 1965 年原北京人民廠、輕工部研究所和北京工業(yè)研究所合作對(duì)果蔬、肉類、對(duì)蝦、雞蛋粉等凍干 進(jìn)行試驗(yàn)研究，并設(shè)計(jì)制造了每日脫水 500板面積為 1969年在原北京人民廠試車并投產(chǎn)。 1974年上海梅林罐頭廠對(duì)凍干進(jìn)行開發(fā)，于 1978年建成了年產(chǎn) 300噸的冷凍升華干燥車間，這是當(dāng)時(shí)我國(guó)最大的凍干裝置。該裝置采用蒸汽噴射泵抽真空系統(tǒng)，加熱方式采用平板式加熱板，以水為載熱體，加熱板表面涂以黑色涂料，以增加輻射強(qiáng)度。在國(guó)產(chǎn)凍于機(jī)中是首次采用輻射加熱型式的機(jī)型。 1975 年，華中工學(xué)院的林秀誠(chéng)、趙鶴皋和湖北省生物藥品廠共同研制成功凍干面積為 37.4 用單機(jī)雙級(jí) 壓縮機(jī)，這是我國(guó)自行研制的第一臺(tái)能在凍干機(jī)內(nèi)加塞的凍干饑。 1977年廣東省江門冷凍廠建成冷凍干燥車間，最大日處理鮮蘑菇可達(dá) 600時(shí)的凍干買文檔就送您 01339828 或 11970985 因加工費(fèi)用高且未打入國(guó)際市場(chǎng)效益不佳而導(dǎo)致工廠停產(chǎn)。為加快我國(guó)凍干技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電部將工業(yè)真空冷凍干燥機(jī)列入 1988 年工業(yè)技術(shù)發(fā)展基金項(xiàng)目，由華中理工大學(xué)承擔(dān)并與浙江真空設(shè)備廠協(xié)作進(jìn)行研制，產(chǎn)品于 1989 羊通過部級(jí)鑒定，該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，功能齊全，擱板間距可調(diào)，采用微機(jī)程控。 80 年代后，凍干的生產(chǎn)在我國(guó)又有了較大的發(fā)展。經(jīng)濟(jì)效益比較好的是青島市第二廠 (青島大洋股份有限公 司 )，引進(jìn)了日本凍干設(shè)備生產(chǎn)凍干香蔥、姜片等，主要用于出口。 1990 年東北大學(xué)研制了人參真空冷凍干燥機(jī)，并于 1993 年獲遼寧省政府科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。萬保餛真空技術(shù) (深圳 )有限公司亦于 1992 年利用日本進(jìn)口的制冷機(jī)、真空泵、控制系統(tǒng)，在深圳制造了干燥箱、水汽凝結(jié)器，研制了一臺(tái) 裝在廣東汕頭市。1994年廣州長(zhǎng)城制冷設(shè)備廠與華中科技大學(xué)協(xié)作，研制開發(fā) 合于加工蔬菜、肉類、水產(chǎn)品、調(diào)料及保健品，這些產(chǎn)品的開發(fā)，開辟了農(nóng)副產(chǎn)品，開辟了農(nóng)副產(chǎn)品加工出口的國(guó)際市場(chǎng)。 1997 年，上海浦東冷凍干燥設(shè)備廠與日本共和真空株式會(huì)社進(jìn)行技術(shù)協(xié)作，研制了 2臺(tái) 100裝在浙江寧波永進(jìn)冷凍有限公司，至今運(yùn)行良好。 1998 年，煙臺(tái)冰輪集團(tuán)有限公司引進(jìn)俄羅斯技術(shù)成功地研制了 401996州科近真空凍干技術(shù)有限公司發(fā)展很快，共生產(chǎn)了 32 套 凍千機(jī)。煙臺(tái)冰輪集團(tuán)公司的 干機(jī)被列入一九九八年度國(guó)家火炬項(xiàng)目計(jì)劃， 2000年獲山東省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；蘭州科近真空凍干技術(shù)有限公司的 系列凍干機(jī)及生產(chǎn)線已編入國(guó)家科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃指 南項(xiàng)目 (2001)和 2001年國(guó)家級(jí)火炬計(jì)劃項(xiàng)目。 1998年以前，我國(guó)生產(chǎn)的凍干機(jī)沒有在位滅菌功能， 1998 年以后，上海東富龍、遠(yuǎn)東，北京的天利、速原等公司生產(chǎn)的凍干機(jī)基本上都帶有在位滅菌 (能。 20世紀(jì) 90年代以后生產(chǎn)的凍干機(jī)，絕大部分采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，從凍干機(jī)的運(yùn)行程序的設(shè)起、執(zhí)行、修改，凍干過程中溫度、真空度、時(shí)間、含水量等主要參數(shù)的采集、顯示、字儲(chǔ)、控制，配套設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，安全保護(hù)，故障處理等均能自動(dòng)進(jìn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，上海東奢龍科技有限公司近幾年產(chǎn)品銷售量已達(dá)到 200臺(tái) 4。在食品凍 干機(jī)發(fā)展上，沈陽新陽速東設(shè)備有限公司等有關(guān)單位，已經(jīng)生產(chǎn)出多臺(tái)大型食品凍干機(jī)，單臺(tái)最大凍干面積可達(dá) 100m。 近幾年來，國(guó)內(nèi)在凍干設(shè)備及凍干工藝和凍干產(chǎn)品上發(fā)展非常迅速。生產(chǎn)醫(yī)藥用凍干機(jī)的工廠由十年前的幾家，發(fā)展到現(xiàn)在的十幾家，醫(yī)藥用凍干機(jī)的水平也有了很大的是高，全部執(zhí)行了 本上都設(shè)置了自動(dòng)清洗裝置 (，自動(dòng)加蓋機(jī)構(gòu)。此外，清華大學(xué)核 能設(shè)計(jì)研究院引進(jìn)俄羅斯真空冷凍干燥設(shè)備的先進(jìn)技術(shù)，直接與國(guó)家一級(jí)企業(yè)煙臺(tái)冰輪集團(tuán)合作，共同探索出一條發(fā)展我國(guó)冷凍干燥事業(yè)的新路，優(yōu)點(diǎn)是：起點(diǎn)高、投資少、見效快。在引進(jìn)、消化、吸收的同時(shí)，對(duì)設(shè)備的改進(jìn)提出買文檔就送您 01339828 或 11970985 了切實(shí)可行的方案，特別是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從工藝要求出發(fā)，在考慮節(jié)能的同時(shí)，以進(jìn)一步提高效率為目的，采用現(xiàn)代化的儀表和先進(jìn)控制手段，對(duì)設(shè)備的控制系統(tǒng)重新進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，從根本上提高了我國(guó)冷凍干燥機(jī)的整體設(shè)計(jì)及控制水平。我國(guó)第一臺(tái)連續(xù)式冷凍干燥裝置在遼寧沈陽研制成功并通過了投產(chǎn)及技術(shù)鑒定，該裝置達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先 進(jìn)水平，為中國(guó)制冷史增添了新的一頁(yè) 5。 但是，目前我國(guó)凍干機(jī)還都是非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。大部分生產(chǎn)廠家走的是仿制道路，有些廠家在采用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，進(jìn)行了較大的改進(jìn)。如：加熱板內(nèi)采用了特殊導(dǎo)流裝置，使板內(nèi)流體的流量均勻，保證了加熱的均勻和穩(wěn)定；捕水器在工作中可實(shí)現(xiàn)交替捕水和融冰，捕水器盤管內(nèi)氨液制冷方式由傳統(tǒng)的氨液相變制冷改為氨液無相變制冷，使捕水器盤管內(nèi)溫度均勻，結(jié)霜性能良好。除仿制之外，國(guó)內(nèi)自己的研制能力也在提高，有些單位已經(jīng)脫離了仿制國(guó)外機(jī)型，抽氣系統(tǒng)采用低架式水蒸氣噴射泵抽水蒸氣，省去了捕水器和制冷 系統(tǒng)，降低了設(shè)備價(jià)格。但國(guó)產(chǎn)凍干設(shè)備還有許多不足，例如：主要控制元件和可靠的功能元件靠進(jìn)口；連續(xù)式凍干備太少；實(shí)驗(yàn)用凍干設(shè)備功能、精度不能滿足要求；互相重復(fù)的東西太多，創(chuàng)新性成果太少。 為提高我國(guó)凍干設(shè)備的整體技術(shù)水平，保設(shè)備質(zhì)量，由中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織，煙臺(tái)冰輪集團(tuán)有限公司起草了我國(guó)凍干設(shè)備方面的第一份行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 10285空冷凍干燥設(shè)備并已于 2001 年發(fā)布實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)俄羅斯全境禽類加工工業(yè)科學(xué)研究院轉(zhuǎn)讓的 列凍干設(shè)備技術(shù)而制定，參數(shù)指標(biāo)參照了丹麥 性能指標(biāo)，且達(dá)到了該公司及俄羅斯全境禽類加工工業(yè)科學(xué)研究院的指標(biāo)水平。該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布實(shí)施無疑將對(duì)我國(guó)凍干設(shè)備行業(yè)的發(fā)展起較大的促進(jìn)作用。 全國(guó)各地涌現(xiàn)出大大小小不少于 30 家的凍干設(shè)備的生產(chǎn)廠，這其中，有一部分是真正的凍干設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，促進(jìn)國(guó)內(nèi)凍干行業(yè)進(jìn)步而努力攻關(guān)的大專院校和科研單位，以及有一定技術(shù)基礎(chǔ)和科研力量的軍工企業(yè)，真空設(shè)備、速凍設(shè)備制造廠等。但是，也有一些是與凍干行業(yè)不相關(guān)，以為生產(chǎn)凍干設(shè)備有利可圖而匆 匆上馬的機(jī)械加工等單位，所以，一時(shí)間魚目混珠，打出生產(chǎn)凍干設(shè)備的廣告而從未設(shè)計(jì)和銷售一臺(tái)凍干設(shè)備的廠家比比皆是。大部分國(guó)產(chǎn)凍干機(jī)生產(chǎn)廠家走的是仿制道路。有的廠家在采用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，進(jìn)行了很大的改進(jìn)。如加熱板內(nèi)采用了特殊導(dǎo)流裝置，使板內(nèi)流體的流量均勻，保證了加熱的均勻和穩(wěn)定：捕水器在工作中可實(shí)現(xiàn)交替捕水和融冰，捕水器盤管內(nèi)氨液制冷方式由傳統(tǒng)的氨液相變制冷改為氨液無相變制冷，使捕水器盤管內(nèi)溫度均勻，結(jié)霜性能良好。除仿制之外，國(guó)內(nèi)自己的研制能力也在提高，有的單位己經(jīng)脫離了仿制國(guó)外機(jī)型，抽氣系統(tǒng)采用低架式水蒸 氣噴射泵抽水蒸氣，省買文檔就送您 01339828 或 11970985 去了捕水器和制冷系統(tǒng)，使設(shè)備價(jià)格有所降低。但是國(guó)產(chǎn)凍干機(jī)存在的一些不足之處：(1)擱板溫度不均勻，造成凍干產(chǎn)品含水率不均勻，產(chǎn)品合格率受影響。造成溫度不均勻的原因各不相同：或者是擱板結(jié)構(gòu)和材料質(zhì)量不好；或者是加熱流體分流或流程有欠缺；或者是捕水器在干燥箱內(nèi)絕熱不好。 (2)干燥速率低，干燥箱內(nèi)各點(diǎn)干燥快慢不一致，反映在產(chǎn)品上仍然是合格率受影響。其原因除擱板溫度不均勻外，還與真空系統(tǒng)配置得不合理有關(guān)。主要體現(xiàn)在：捕水器配置得不合理；水蒸氣噴射泵性能不穩(wěn)定：抽氣口位置不合理等。 (3)水汽凝結(jié)器 效率低。主要體現(xiàn)在水汽凝結(jié)器面積大而捕水量小有部分無效面積，其根本原因是水汽凝結(jié)器設(shè)計(jì)不合理。 目前國(guó)內(nèi)單箱凍干面積在 內(nèi)一些制造商以制造雙箱擱板面積 2 這種雙箱和單一水汽凝結(jié)器組合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 從生產(chǎn)過程管理角度來看，由于二個(gè)干燥箱體本身制造質(zhì)量即真空泄漏率上存在差異，故雙箱凍干成品同一批質(zhì)量上如殘余含水量等存在差異； 當(dāng)凍干產(chǎn)品產(chǎn)量不足時(shí)，停止一個(gè)干燥箱工作，只有一個(gè)干燥箱參與工作，水汽凝結(jié)結(jié)器容量富裕一半，如用一 臺(tái)壓縮機(jī)工作的話浪費(fèi)能耗，一般為雙套壓縮機(jī)組； 干燥箱內(nèi)凍結(jié)產(chǎn)品升華的水蒸汽運(yùn)行至水汽凝結(jié)器的通道彎曲、阻力較大； 水汽凝結(jié)器為直接膨脹供液方式，應(yīng)對(duì)負(fù)荷變動(dòng)能力差，以犧勝冷凝器溫度為代價(jià)，使凍結(jié)制品升華溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓與冷凝器溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓的兩者壓差減小，水蒸汽運(yùn)行時(shí)推動(dòng)力減小，凍結(jié)制品升華速率也降低，導(dǎo)致凍干周期延長(zhǎng)。 總的來說，限于國(guó)內(nèi)機(jī)械制造業(yè)的水平和自動(dòng)控制技術(shù)等的因素，雖然一些國(guó)產(chǎn)的凍干設(shè)備經(jīng)過了國(guó)家鑒定，達(dá)到了一定的水平，但跟進(jìn)口凍干設(shè)備相比，無論在外形，還是在節(jié)能方面都有一 定的差距。大型凍干機(jī)，存在的主要問題是設(shè)計(jì)上模仿國(guó)外進(jìn)口機(jī)型制造出的設(shè)備雖能滿足使用，但仍未能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)和節(jié)能，盡管制造成本低，售價(jià)低，可是運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。小型凍干機(jī)存在的問題主要是性能不好，往往達(dá)不到實(shí)際要求。這就要求我們努力改進(jìn)設(shè)備，縮短與國(guó)外設(shè)備之間的差距，完善國(guó)產(chǎn)的凍干機(jī) 6。 國(guó)外實(shí)驗(yàn)用凍干機(jī)的特點(diǎn)是： 1、產(chǎn)品嚴(yán)格按有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、制造。例如目前國(guó)際制藥業(yè)權(quán)威 準(zhǔn)，美國(guó)衛(wèi)生部和食品藥品管理局 準(zhǔn)以及 動(dòng)清洗 )技術(shù)。隨著 程檢驗(yàn) )概念的引入，對(duì)凍干設(shè)備提出了更高的要求。 2、凍干過程自動(dòng)化裝置的實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)安全性 (無菌、無傳染 )綜合發(fā)展蒸汽滅菌，自動(dòng)清洗技術(shù)并研制出自動(dòng)裝料、運(yùn)載、凍干、輸出、封蓋的全自動(dòng)無人操作裝置，使凍干無菌室實(shí)現(xiàn)無人自動(dòng)化，該裝置在德國(guó)、日本己投入使用。 3、高性能、高可靠性及經(jīng)濟(jì)性，為了確保凍干機(jī)無故障運(yùn)行，除了在制造過程中實(shí)現(xiàn)全面質(zhì)量控制外，設(shè)計(jì)時(shí)米用備用機(jī)，凍干過程中設(shè)有制品取樣分析裝置。經(jīng)疥性指標(biāo)是指制取同樣凍干買文檔就送您 01339828 或 11970985 制品時(shí)的電、汽及水耗量最低。食品凍干機(jī)中，丹麥的阿特拉斯的 間歇式和連續(xù)式凍干機(jī)，日本共和真空株式會(huì)社的無隔離干燥過 程水汽凝結(jié)器除冰再生技術(shù)和 。 設(shè)計(jì)一臺(tái)試驗(yàn)型凍干設(shè)備，擱板面積為 體方案的設(shè)計(jì)，干燥室的設(shè)計(jì)計(jì)算，捕水器的設(shè)計(jì)計(jì)算，水汽凝結(jié)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算，制冷系統(tǒng)的選擇，真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，制冷系統(tǒng)的選擇， 控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)， 其余零部件的設(shè)計(jì) 。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 2 真空冷凍干燥的理論基礎(chǔ) 真空冷凍干燥（簡(jiǎn)稱凍干）是將含水物質(zhì)先凍結(jié)成固態(tài)，然后使其中的水份從固態(tài)升華成氣態(tài)，從而除去水份而保存物質(zhì)的方法。 真空冷凍干燥工藝流程主要包括以下幾個(gè)方面： (1)制品的制備 (前處理 )：如藥物的培養(yǎng)、滅菌、分裝、洗瓶、半加塞等； 食品原料的挑選清洗、切分、滅酶、分裝等； (2)制品的凍結(jié) (預(yù)凍 )：將制品凍結(jié)成固態(tài)； (3)第一階段干燥 (升華干燥 )：將制品中的冰晶以升華方式除去； (4)第二階段干燥 (解吸干燥 )：將殘留于制品的水分在較高溫度下蒸發(fā)一 部分，使殘余水分達(dá)到預(yù)定要求； (5)密封包裝 (后處理 )：已干制品一般應(yīng)在真空或充惰性氣體條件下密封包裝，以利于儲(chǔ)存。 物料制品的準(zhǔn)備及預(yù)凍過程：如藥物的培養(yǎng)、滅菌、分裝、洗瓶、半加塞等，食品原料的挑選、清洗、切分、滅酶、分裝殺菌、添加反應(yīng)劑和抗氧化劑等。將制品凍結(jié)成固態(tài) 8。 其目的是清除雜物，使之易升華干燥；清除醇素引起的變質(zhì)；防止脂肪氧化和酵母引起的化學(xué)變質(zhì)。同時(shí)切分尺寸及切口方位影響凍干速率。如在物料的切制成片時(shí)，應(yīng)垂直于食品的纖維方向切斷，這有利于干燥時(shí)產(chǎn)生的 水蒸氣逸出和提高部分傳熱系數(shù)，可減少能耗。且物料厚度越小，消耗的能量也隨著降低。在下階段凍結(jié)過程中，食品的初始溫度直接影響到凍結(jié)結(jié)束時(shí)平均溫度，因此在預(yù)處理時(shí)應(yīng)對(duì)食品進(jìn)行預(yù)冷處理。方法是將物料浸入溫度為 5 的水中快速冷卻不同的食品，有不同的預(yù)處理工藝。預(yù)處理對(duì)凍干制品質(zhì)量影響很大，需嚴(yán)格按工藝要求操作。 預(yù)凍是將溶液中的自由水固化，使干燥后產(chǎn)品與干燥前有相同的形態(tài)，防止抽真買文檔就送您 01339828 或 11970985 空干燥時(shí)起泡、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。 一般來說預(yù)凍之前應(yīng)確定三個(gè) 數(shù)據(jù)：一是預(yù)凍速率，產(chǎn)品不同，其最優(yōu)冷凍速率也不同，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)來確定；預(yù)凍的最低溫度，應(yīng)根據(jù)該產(chǎn)品的共熔點(diǎn)來決定，預(yù)凍的最低溫度應(yīng)低于共熔點(diǎn)溫度；是預(yù)凍時(shí)間，根據(jù)設(shè)備的情況來決定，保證抽真空之前所有產(chǎn)品均已凍實(shí)。果沒有凍實(shí)，則抽真空時(shí)產(chǎn)品會(huì)沒有一定的形狀；凍干箱的每一板層之間的溫差小，則預(yù)凍時(shí)間可以相應(yīng)縮短，一般產(chǎn)品的溫度達(dá)到預(yù)凍最低溫度之后 1干是工藝要求最復(fù)雜的一道工序，要嚴(yán)格按一定的工藝要求 (即凍干曲線 )進(jìn)行。凍干曲線是指凍干物料溫度和凍干箱內(nèi)壓力隨時(shí)間變化的曲線。不同的物 料、同的品種、不同的凍干設(shè)備，都有不同的凍干曲線，一般都是由實(shí)驗(yàn)確定，再用來指導(dǎo)凍干生產(chǎn)。 干燥（升華干燥）過程 升華干燥也稱為第一階段干燥，將凍結(jié)后的產(chǎn)品置于密閉的真空容器中加熱，當(dāng)全部冰晶除去時(shí)，第一階段干燥就完成了，此時(shí)約除去全部水分的 90。干燥是從外表面開始，逐步向內(nèi)推移的，冰晶升華后殘留下的空隙變成其后升華水蒸氣的逸出通道。 第一階段干燥（升華干燥）：將制品中的冰晶以升華方式除去。將凍結(jié)后的產(chǎn)品置于密閉的真空容器中加熱 ，其冰晶就會(huì)升華成水蒸氣逸出而使產(chǎn)品脫水干燥。干燥是從外表面開始，逐步向內(nèi)推移的，冰晶升華后殘留下的。在產(chǎn)品凍干的第一階段，除了要保持凍結(jié)產(chǎn)品的溫度不能超共晶點(diǎn)以外，產(chǎn)品干燥部分的溫度也必須低于其干燥層表面容許的最高溫度 (不燒焦或變性 )，還要保持已干燥的產(chǎn)品溫度不能超過崩解溫度。 當(dāng)溫度上升到共晶點(diǎn)溫度以上時(shí)，產(chǎn)品就會(huì)發(fā)生熔化或產(chǎn)生發(fā)泡現(xiàn)象，致使凍干失敗，這時(shí)的溫度叫崩解溫度，崩解溫度主要由溶液的成分所決定 過低的崩解溫度會(huì)延長(zhǎng)干燥時(shí)間，而且可能是設(shè)備能力所不能達(dá)到的，可以通過選擇合適的添加劑來提高崩解溫度 。 空隙變成爾后升華水蒸氣的逸出通道。已干燥層和凍結(jié)部分的分界面（實(shí)際上是一薄層）稱為升華界面。在生物制品干燥中，升華界面約為 1mm/全部冰晶除去時(shí)，升華干燥就完成了，此時(shí)可除去全部水分的 90左右。 析干燥）過程 解吸干燥也稱為第二階段干燥。第二次干燥（解析干燥）過程：將殘留于制品的水分在較高溫度下蒸發(fā)一部分，使殘余水分達(dá)到預(yù)定要求。解吸干燥也稱第二階段干燥。在第一階段干燥后，在干燥物質(zhì)的毛細(xì)管壁和極性基因上還吸附有一部分水分，買文檔就送您 01339828 或 11970985 這些水分是未被凍結(jié)的。當(dāng)它們達(dá)到 一定含量時(shí)，就為微生物的生長(zhǎng)繁殖和某些化學(xué)反應(yīng)提供了條件。實(shí)驗(yàn)證明，即使是單分子層吸附的低含水量，也可能成為某些化合物的溶液，產(chǎn)生與水溶液相同的移動(dòng)性和反應(yīng)性。因此為了改善產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，延長(zhǎng)其保存期，需要除去這些水分中的大部分，只留下單分子層的水分。這就是解吸干燥的目的。 第一階段干燥是將水以冰晶形式除去的，因此凍干層的溫度和升華界面的壓力都必須控制在產(chǎn)品共熔點(diǎn)（或崩解溫度）以下，才不致使冰晶溶化。但對(duì)于吸附水，其吸附能量高，如果不給它們提供足夠的能量，它們就不可能從吸附中解吸出來。因此，這一階段產(chǎn)品的 溫度應(yīng)足夠地高，只要不超過允許的最高溫度，不燒毀產(chǎn)品和不造成產(chǎn)品過熱而變性就可。同時(shí)，為了使解吸出來的水蒸氣有足夠的推動(dòng)力逸出產(chǎn)品，必須使產(chǎn)品內(nèi)外形成較大的蒸氣壓差，因此此階段中箱內(nèi)必須高真空。 增加會(huì)使細(xì)胞脫水而死亡。溶質(zhì)效應(yīng)在某一溫度范圍最為明顯，這個(gè)溫度范圍是在水的冰點(diǎn)和該液體的全部固化溫度之間，為了減弱溶質(zhì)效應(yīng)，需要以最高的凍結(jié)速率越過這個(gè)溫度范圍。機(jī)械效應(yīng)就是預(yù)凍速度慢，產(chǎn)生冰晶大而不規(guī)則；干燥時(shí)對(duì)于水蒸氣擴(kuò)散阻力小，有利于升華。但會(huì)對(duì)細(xì)胞組織產(chǎn)生嚴(yán)重的機(jī)械損傷，影響成品的彈性和復(fù)水性，且復(fù)水性差。 而快速冷凍產(chǎn)生的冰晶較小，形成的晶核數(shù)量越多，孔隙度越小，阻力越大，水蒸氣只有靠滲透穿過己干的固體膜層，干燥時(shí)間大大延長(zhǎng)，不利于升華，但干后復(fù)水性好。解決這個(gè)問題只需要增大冰晶體的體積。從實(shí)驗(yàn)得知，食品溫度在 ，其絕大部分從液相變?yōu)楣滔?，被稱為最大冰晶生成帶。有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)員會(huì)在凍結(jié)階段將預(yù)先設(shè)置的溫度 ()保留一段時(shí)間，以促進(jìn)冰晶的生長(zhǎng)。一旦產(chǎn)品內(nèi)的 冰升華完畢，產(chǎn)品的干燥就進(jìn)入了第二階段。在第一階段干燥后，在干燥物質(zhì)的毛細(xì)管壁和極性基團(tuán)上還吸附有一部分水分，這些水分是未被凍結(jié)的 。當(dāng)它們達(dá)到一定含量時(shí)，就為微生物的生長(zhǎng)繁殖和某些反應(yīng)提供了條件。為了使產(chǎn)品達(dá)到合格的殘余水份含量，改善產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，延長(zhǎng)保存期，必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)一步干燥。在解吸干燥階段，可以使產(chǎn)品的溫度迅速地上升到該產(chǎn)品的最高允許溫度，并在該溫度下一直維持到凍干結(jié)束為止。同時(shí)，為了使解析出來的水蒸氣有足夠的推動(dòng)力逸出產(chǎn)品，必須使產(chǎn)品內(nèi)外形成較大的蒸汽壓差，因此在此階段中箱內(nèi)必須高真空。 第二階段干燥后，產(chǎn)品內(nèi)殘余水分的含量視產(chǎn)品種類和要求而定。一般在 4之間。干燥的傳熱方式 主要是傳導(dǎo)和輻射，其傳熱效率低。近年也 有采用循環(huán)壓力法，其基本原理是降低真空度以增加強(qiáng)制對(duì)流的效能來決定，保證抽真空之前所有產(chǎn)品均已凍實(shí)。一般產(chǎn)品的溫度達(dá)到預(yù)凍最低溫度之后 1凍的速度影響真空凍干食品的質(zhì)量與凍干速率，為了獲得不同的降溫速度，就要采用不同的預(yù)凍方法；例如有時(shí)需裝箱之后才開始凍干箱的降溫；有時(shí)需要讓機(jī)器預(yù)先降到低溫，再將產(chǎn)品裝入凍干箱內(nèi)。由試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，預(yù)凍過程中會(huì)產(chǎn)生溶質(zhì)效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。溶質(zhì)效應(yīng)就是在預(yù)凍過程中，水分慢慢凍結(jié)而減少，導(dǎo)致溶液中電解質(zhì)濃度買文檔就送您 01339828 或 11970985 逐漸升高，電解質(zhì)濃度的增加引起蛋白質(zhì)的變性，而使細(xì)胞 死亡；另外電解質(zhì)濃度的 食品第