冷冻干燥机是一种重要设备。它基于水的三相点原理工作,先冷冻物料使水结冰,再抽真空让冰升华实现干燥。由制冷、真空、加热等系统及干燥室、控制系统构成。特点是能保留物料品质、稳定性好、适用范围广。分不同容量、搁板控制方式、冻干方式等类型,在食品、制药、生物等多领域应用广泛,作用显著。
冷冻干燥机是基于水的三相点原理进行工作的。首先,将需要干燥的物料进行低温冷冻,使其中的水分冻结成固态冰。然后,在真空环境下,通过加热系统对物料进行适当升温,让固态冰不经液态直接升华成为气态水蒸气,这些水蒸气被真空泵抽出,从而实现物料的干燥。这个过程能最大程度地保留物料的原有特性,如营养成分、生物活性、物理结构等。
二、结构组成
制冷系统:通常采用压缩机制冷,包含压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器等部件,其作用是为物料提供低温环境,使其快速冷冻,确保水分冻结成冰。
真空系统:由真空泵、真空阀门、真空管道等构成,负责营造出高度的真空状态,保障冰升华过程能够顺利进行,并且能及时抽走升华产生的水蒸气。
加热系统:一般利用电加热或其他加热方式,可精确控制温度,对冷冻后的物料进行适度加热,促使冰升华,同时避免温度过高对物料品质造成破坏。
物料干燥室:这是放置待干燥物料的空间,其设计要便于物料摆放、利于热量传递以及水蒸气排出,有的干燥室还配备有物料托盘、搁板等辅助部件。
控制系统:通过智能控制面板,可对冷冻温度、真空度、加热温度、干燥时间等关键参数进行精准设定与调控,还能实时监测设备运行状态,保证干燥过程稳定、高效地进行。
三、产品特点
保留物料品质:能很好地保存物料的营养成分、活性物质、外观形状等,比如在食品冻干中,可让水果、肉类等保持原有的色泽、风味和营养;在生物制药领域,能确保药物的活性成分不被破坏。
干燥后物料稳定性好:经过冻干处理的物料,由于去除了水分且结构未被破坏,所以在储存和运输过程中更不易变质、霉变,保质期得以延长,像冻干疫苗便于长期保存和运输分发。
适用范围广:可以处理多种形态的物料,如固体、液体、半固体,广泛应用于食品、制药、生物、化工、电子等众多行业,像冻干咖啡、冻干血浆、冻干化妆品原料等都可通过它来制备。
便于后续加工:冻干后的物料呈多孔疏松状,容易复水还原,并且溶解性好,在使用时只要加入适量的水就能恢复到接近原来的状态,方便进行下一步的加工、调配或应用。
四、应用领域
食品行业:用于生产冻干水果、蔬菜、肉类、速溶饮品(如咖啡、茶等),不仅保留了美味和营养,还方便储存与携带,拓展了产品的销售范围和保质期。
制药邻域:对疫苗、生物制剂、抗生素等药物进行冻干处理,保证药物活性和稳定性,利于长期保存、运输以及在临床使用时的复溶。
生物工程:可处理细胞、酶、蛋白质等生物样本,便于后续的研究、分析以及长期保存这些珍贵的生物材料。
化工与电子行业:在化工上可干燥一些对温度和水分敏感的化学试剂;在电子领域能对一些特殊的电子材料进行干燥,去除水分,保障产品性能。