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Ningbo Guante Refrigeration Technology Co., Ltd
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冷凍乾燥機の仕組み
日付:2012-05-22読み:1

圧縮空気中の水蒸気の量は圧縮空気の温度によって決定される:圧縮空気の圧力を基本的に一定に維持する場合、圧縮空気の温度を下げることは圧縮空気中の水蒸気の含有量を減らすことができ、余分な水蒸気は凝縮して液体になる。冷凍乾燥機は、この原理を利用して冷凍技術を用いて圧縮空気を乾燥するものである。従って、冷乾機は冷凍システムを有する。グリコ冷凍乾燥機の原理正面図冷凍乾燥機の冷凍システムは圧縮式冷凍に属し、冷凍圧縮機、凝縮器、蒸発器、膨張弁など4つの基本部品から構成されている。それらの間はパイプで次から次へと接続され、密閉されたシステムを形成し、冷媒はシステムの中で絶えず循環して流れ、状態変化が発生して冷凍乾燥機の原理分析図を分析し、圧縮空気と冷却媒体と熱交換を行った。冷凍圧縮機は蒸発器内の低圧(低温)冷媒を圧縮機シリンダ内に吸い込み、冷媒蒸気は圧縮され、圧力、温度は同時に上昇する、高圧高温の冷媒蒸気は凝縮器に圧され、凝縮器内では温度の高い冷媒蒸気が温度の低い冷却水や空気と熱交換され、冷媒の熱は水や空気に連れ去られて凝縮され、冷媒蒸気は液体になった。この部分の液体は再び膨張弁に送られ、膨張弁を経て低温低圧の液体に絞り、蒸発器に入る、蒸発器内の低温、低圧の冷媒液は圧縮空気の熱を吸収して気化し(通称「蒸発」)、圧縮空気は冷却されて大量の液体水を凝縮する、蒸発器の冷媒蒸気はまた圧縮機に吸い込まれ、これにより冷媒はシステムの中で圧縮、凝縮、絞り、蒸発の4つの過程を経て、1つのサイクルを完成した。冷凍乾燥機の冷凍システムにおいて、蒸発器は冷却量を輸送する設備であり、冷媒はその中で圧縮空気の熱を吸収し、脱水乾燥の目的を実現する。圧縮機は心臓であり、冷媒蒸気を吸入、圧縮、輸送する役割を果たす。凝縮器は熱を放出する装置であり、蒸発器で吸収された熱を圧縮機の入力電力で変換された熱とともに冷却媒体(水や空気など)に伝達して持ち去る。膨張弁/スロットル弁は冷媒に対してスロットル降圧作用を発揮し、同時に蒸発器に流入する冷媒液体の数を制御し、調節し、システムを高圧側と低圧側の2つの大部分に分ける。
  
一製品の凍結
  
溶液の急速凍結時(毎分10〜50℃)、結晶粒は顕微鏡下で見られる大きさに維持される、逆に徐凍時(1℃/分)には、形成された結晶が肉眼的に見える。粗結晶は昇華に大きな隙間を残し、凍結乾燥の効率を高めることができ、細結晶は昇華後に残る隙間が小さく、下層の昇華を阻害し、速成凍結の完成品粒子は繊細で、外観は均一で、比表面積は大きく、多孔構造は良く、溶解速度は速く、完成品の濡れ性も相対的に強い。薬品は凍結乾燥機の中で2つの方法で予凍する:1つは製品と乾燥箱が同時に温度を下げるので、もう1つは乾燥箱の棚が-40℃ぐらいまで温度を下げるので、更に製品を入れて、前者は徐凍に相当して、後者は速凍と徐凍の間に介在して、だからよく採用されて、凍結乾燥効率と製品品質を両立させる。この方法の欠点は、製品が箱に入ると、空気中の水蒸気が棚に急速に凝縮することであるが、昇華初期には、板の昇温が比較的速いと、大面積の昇華が凝縮器の正常な負荷を超える可能性があるためである。この現象は特に夏に顕著である。製品の凍結は静止状態にある。経験的に、過冷却現象は製品の温度が共晶点に達しているが、発生しやすいことが証明された。しかし、溶質は結晶化しておらず、過冷却現象を克服するためには、製品の凍結温度は共晶点以下の範囲より低く、製品*の凍結を待つためにしばらく保持する必要があります。
  
二昇華の条件と速度
  
氷の一定温度における飽和蒸気圧が環境の水蒸気分圧よりも大きいと昇華を開始することができる、製品温度よりも低い凝縮器による水蒸気の吸引と捕獲作用は、リットルを維持するために必要な条件である。2回の連続衝突の間をガス分子が歩く距離は平均自由行程と呼ばれ、圧力に反比例する。常圧では、その値は小さく、昇華した水分子はガスと衝突しやすく、蒸気源の表面に戻るため、昇華速度は非常に速い。圧力が13.3 Pa以下低下するにつれて、平均自由行程は105倍増加し、昇華速度を著しく加速させ、飛び出した水分子は自分の側面をほとんど変えず、それによって配向した蒸気流を形成した。真空ポンプは、昇華に必要な低圧強度を維持するために、凍結乾燥機において*ガスを吸引除去する役割を果たす。1 gの水蒸気は常圧で1.25 Lであるのに対し、13.3 Paでは10000リットルに膨張し、通常の真空ポンプでは単位時間当たりにこのような大量の体積を抽出することは不可能である。凝縮器は実際に水蒸気を捕集するための真空ポンプを形成している。物品と凝縮の温度は、通常、−25℃〜−50℃である。氷のこの温度での飽和蒸気圧はそれぞれ63.3 Paと1.1 Paであるため、昇華面と凝縮面の間にかなりの圧力差が生じ、もしこの時システム内の非凝縮性ガス分圧が無視できるならば、それは製品を昇華させた水蒸気を促進し、一定の流速で凝縮器表面に方向付けて氷霜を結ぶ。氷の昇華熱は約2822 J/gであり、昇華過程で熱を供給しなければ、最終製品は内部エネルギーを下げて昇華熱を補償し、その温度が凝縮器の温度とバランスするまで昇華を停止するしかない。昇華と凝縮による温度差を維持するためには、製品に十分な熱を供給しなければならない。
  
さんしょうかてい
  
昇温する*段階(大量昇華段階)では、製品温度はその共晶点の範囲より低い。そのため棚の温度は制御しなければならない。製品が部分的に乾燥しているが、温度はその共晶点を超えており、この時製品の溶解現象が発生するが、この時溶解した液体は、氷に飽和しているが、溶質に飽和していないため、乾燥した溶質は急速に溶解し、zui後に薄く縮んで硬直し、外観は極めて不良で、溶解速度は非常に悪く、製品の溶解が大量昇華後期に発生すると、溶解した液体の数が少ないため、乾燥した孔性固体に吸収され、凍結乾燥後に塊が欠損し、加水溶解時に溶解速度が遅くなる。大量昇華過程では、棚と製品の温度に大きな差があるが、板温、凝縮器温度と真空温度は基本的に変わらないため、昇華吸熱は比較的安定しており、製品の温度は相対的に一定である。製品の上から下へ乾燥するにつれて、氷の昇華の抵抗力は徐々に増大してきた。製品温度もその分小幅に上昇する。肉眼では氷の結晶の存在が見えなくなるまで。このとき90%以上の水分が除去された。大量昇華の過程はこれでほぼ終了し、箱全体の製品の大量昇華が完了したことを確保するためには、板温を1段階保持してから第2段階の昇温を行う必要がある。残りの数パーセントの水分は残留水分と呼ばれ、自由状態の水とは物理化学的性質が異なり、残留水分には化学的に結合された水と物理的に結合された水、例えば化合された結晶水結晶、タンパク質が水素結合によって結合された水、固体表面または毛細管に吸着された水などが含まれている。残留水分はある引力に束縛されているため、その飽和蒸気圧は異なる程度の低下であるため、乾燥速度は明らかに低下している。製品温度の上昇は残留水分の気化を促進するが、ある限界温度を超えると生物活性も急激に低下する可能性がある。製品の安全を保証するzui高乾燥温度は実験によって決定する。通常、私たちは第2段階で板温を+30℃程度にし、一定に維持します。この段階の初期には、板温が上昇し、残留水分が少なく気化しにくいため、製品温度の上昇が速い。しかし、製品の温度と板温が徐々に近づくにつれて、熱伝導がより遅くなり、かなり長い時間を辛抱強く待つ必要があり、実践経験によると、残留水分が乾燥する時間は大量に昇華する時間とほぼ等しく、時にはそれを超えることもある。
  
よんとうけつかんそうきょくせん
  
棚の温度と製品の温度の経時変化を記録すると、凍結乾燥曲線が得られる。典型的な凍結乾燥曲線系を比較すると、棚の昇温は2つの段階に分けられ、大量の昇華時に棚の温度は低く維持され、実際の状況に応じて、一般的には-10から+10の間に制御できる。第2段階では、製品の性質に応じて棚の温度を適切に高くし、この方法は融点の低い製品に適している。製品の性能が不明で、機械の性能が劣っている場合、またはその作業が安定していない場合は、この方法を使用するのも妥当である。製品の共晶点が高く、システムの真空度も良好に保つことができ、凝縮器の冷凍能力に余裕があれば、一定の昇温速度を採用して、棚の温度を許容のzui高温度に上げて、凍結乾燥が終わるまで、しかし製品の大量昇華時の温度が共晶点を超えてはならないことを保証する必要がある。製品が熱に対して不安定である場合、第2段階の板温は高すぎるべきではない。*段階の昇華速度を高めるために、棚の温度を製品が許容するzuiの高温以上に一度に上昇させることができ、大量昇華段階が基本的に終了すると、板温を許容されるzui高温度に下げ、その後の2つの方法は大量の昇華速度を若干向上させるが、その耐干渉能力はそれに応じて低下し、真空度と冷房能力の突然の低下や停電は製品を溶かす可能性がある。*の方法を合理的かつ柔軟に把握することは、現在一般的に使用されている方法です。
  
冷凍乾燥機の特徴:
  
1、液晶表示、中国語インタフェース、サンプル乾燥曲線付き、
  
2、圧縮機を輸入し、熱交換器を別途設置した後、冷房量を増加し、捕水能力を高めた、
  
3、コールドトラップは開口が大きく、内盤管がなく、サンプルの予凍機能を持っている、
  
4、予冷棚、ガイドバケツとして、乾燥速度を速めることができる、
  
5、コールドトラップと操作面はオールステンレスで、耐腐食性があり光沢があり、透明時計カバーである。
  
6、透明時計カバー式乾燥室、安全で直感的;
  
7、ステンレス鋼サンプル棚、普通型サンプル皿の間隔を調整することができる、
  
8、設計が斬新で、体積が小さくて操作が便利で、実験室のテーブルの占用を減らす;
  
9、窒素ガス充填バルブをオプションで追加する。
  
冷凍乾燥機の使用上の注意:
  
電源を入れる
  
1筐体の左側の総電源スイッチを入れ、気圧数は大気圧110 pkである。2制御パネルの総スイッチを3秒以上押し、温度はコールドトラップの実際の温度である。3冷凍機を起動し、30分以上予冷する。4サンプルをサンプル棚に入れ、有機ガラスカバーをかぶせ、真空ポンプを起動する。5気圧数が顕著に安定したら、温度と気圧値を記録する。
  
停機
  
1停止前の温度と気圧値を記録する、2制御パネルのガス充填バルブを押さえ、直ちに真空ポンプを閉鎖する。3気圧数が大気圧になった場合、有機ガラスカバーを開き、サンプルを取り出す。4冷凍機をオフにし、総オンキーを3秒以上押し続け、zui後に総電源スイッチをオフにする、5等冷トラップ中の氷*が水になった後、キャビネット左側の出水バルブを開けて水を流し、冷トラップ内壁を乾布で清掃し、大きなろ紙を被せて防塵する。
  
その他の注意すべき問題
  
1製造サンプルはできるだけその表面積を拡大しなければならず、その中に酸塩基物質と揮発性有機溶媒を含有してはならない、
  
2試料は必ず*凍結して氷にしなければならない、もし残留液体の体積が気化噴射をもたらす場合、
  
3コールドトラップは約マイナス65度であり、低温冷蔵庫として使用することができるが、保温手袋を着用して凍傷を防止しなければならない。
  
4真空ポンプを起動する前に、出水バルブが締め付けられているか、空気入りバルブが閉じているか、有機ガラスカバーとゴムリングの接触面が汚れがなく、良好に密封されているかどうかを検査する。
  
5一般的には、同機は48時間以上連続して使用してはならない。
  
6サンプルは冷凍中、温度が徐々に低下し、サンプルを取り出して一定時間温めた後(まだ凍結状態)、乾燥を継続し、乾燥時間を短縮することができる。