真空冷冻干燥机系统分析以及对比优势分析
来源:管理员 日期:2021-3-2 点击:275  字体:

所谓冻干,就是在通过降温将物质中水分冻结为固体,然后在通过降低真空及轻加热的方式,使得固态的水冰直接升华为水蒸气而达到脱水的目的。相对加热干燥的脱水方式,冻干有很多优点,比如挥发性损失低、不用添加防腐剂保鲜(微生物的生长和酶的作用极低)、保持物质结构、保持物质中活性成分、保持物质中易氧化的成分等。因此,冻干技术在制药、食品、科研等领域应用极广。


一般来说真空冷冻干燥机主要由制冷系统、真空系统、加热系统及控制系统组成。当然,这是主要部分,如果要细说那就很多了,各部分主要功能如下:


1、制冷系统:顾名思义,就是用来给冻干机降温的,是冻干机的核心部件,主要包括压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀(也叫膨胀阀)、管路、制冷剂等,其原理和空调、冰箱的制冷原理差不多。一般常用冻干机最低可降温到-40℃~-55℃之间。


2、真空系统:也是冻干机的重要组成部分,用于给冻干机抽真空的。主要由真空泵、罗茨泵、阀门、压力控制系统、汽水分离器、管路等组成,一般冻干机极限真空在3pa左右。当然,进行冻干机选型的时候,并非极限真空度越低越好,满足要求即可。另外,除了真空度外,真空速率(抽气率)及真空泄漏率也是重要的指标。


3、加热系统:主要用于升华过程补充热量。如果升华过程不供给热量,那么制品只有降低内能来补偿升华的吸热。当然,温度控制对于冻干机是一个很重要的过程,要求控制精度很高,并保证制品温度要低于其共晶点温度某个范围。


4、控制系统:如同所有精密设备一样,控制系统是整台设备的灵魂。冻干机的一切操作几乎都是通过控制系统完成,包括冻干机的自动降温、抽真空、升温等过程,控制相关参数跟随理想干曲线的特性变化。控制系统一般包括控制器(PLC)、输入输出模块、传感器、执行机构、人机界面(HMI)等。


那么,真空冷冻干燥机与吸附式干燥机之间存在的区别有哪些呢?


真空冷冻干燥机是将含水物质先冷冻成固态,再将固态水分升华成气态,从而除去水分,保存物质。在压缩空气干燥过程中,其冷冻干燥是为了降低压缩空气的温度,使压缩空气中的水分分离出来。


真空冷冻干燥机工作原理是利用制冷剂将压缩空气冷却到一定的露点,分离过饱和的水,通过汽水分离器将液态水分离,达到干燥的目的,但设备出口压力的露点值不能达到水的冰点以下的温度。它的显着特点是可以连续工作,无需再生,能耗低。


吸附式干燥机采用硅胶、活性氧化铝、分子筛等各种吸附剂吸附压缩空气中的水分,达到干燥目的。这种方法可以很容易地将压缩空气的压力露点处理到低于水的冰点的温度。但由于吸附剂本身的吸附能力有限,必须采用两塔或两塔以上交替吸附的方法,压缩空气的干燥应连续进行。市场上有很多种干燥机,但都采用吸附脱水的原理。区别在于再生的方式。


他们之间的差别可不只是原理这一块,同时还有性能、运行成本、维护成本,以下是详细分析:


1、性能区别


冷冻式干燥机较吸附式干燥机的能耗和运行成本低,而且它的压力露点通常在3℃以上,对于一般的制造工艺而言,选择冷冻式干燥机是足够的;而对于一些要求更高、需要更干燥的压缩气体时可以选择吸附式干燥机。


2、运行成本区别


两款设备由于处理的压缩空气所能达到的露点值是有区别的,并不能简单的替换,因此运行成本没有对比性。他们的区别更多是在同类型设备间的对比,如选用不同类型的换热器、不同的制冷剂等等


3、维护成本


冷冻干燥机使用密封制冷系统,制冷剂不暴露在大气中,因此系统维护成本较低。


吸附式干燥机涉及到吸附塔之间频繁的阀门切换,且有热再生的吸干机还存在高低温的切换,因此对于阀门的维护成本相对较高。另外吸附式干燥机需要定期更换吸附剂,导致维护费用更高。


文章内容仅供参考,不做商用!

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