一、引言
凍干機(jī)是一種在真空環(huán)境下，利用升華原理將物質(zhì)中的水分直接由固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，從而達(dá)到干燥目的的設(shè)備。自從凍干技術(shù)問世以來，其干燥方式在多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在食品加工、醫(yī)藥制造、生物制品保存等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。
二、凍干機(jī)的工作原理
凍干機(jī)的工作原理基于水的三態(tài)變化，即固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。當(dāng)水在三相點(溫度為0.01℃，水蒸氣壓為610.5Pa)時，水、冰、水蒸氣三者可共存且相互平衡。凍干機(jī)的工作過程大致可分為三個階段：預(yù)凍階段、升華階段和解析階段。
1、預(yù)凍階段：在這一階段，物質(zhì)被放入冷凍室中，通過降低溫度快速冷凍至物質(zhì)共晶點以下，使其內(nèi)部的水分凍結(jié)成冰晶。這一步驟對于后續(xù)的升華過程至關(guān)重要，因為冰晶的均勻分布和細(xì)小顆粒有助于升華過程的高效進(jìn)行。
2、升華階段：在真空系統(tǒng)的作用下，凍干倉體內(nèi)形成低氣壓環(huán)境，使冰晶不經(jīng)過融化過程而直接升華成水蒸氣。這一過程中，加熱系統(tǒng)為物質(zhì)提供升華所需的熱量，而真空系統(tǒng)則通過真空泵將水蒸氣及時排出，以避免在物質(zhì)表面重新凝結(jié)成冰晶。
3、解析階段：在升華階段結(jié)束后，物質(zhì)中可能還存在部分結(jié)合水或吸附水。此時，需要進(jìn)一步加熱物質(zhì)，使其中的結(jié)合水或吸附水脫離并升華。此階段同樣需要真空系統(tǒng)的支持，以確保水蒸氣的及時排出。
三、結(jié)構(gòu)組成
凍干機(jī)通常由制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、物料倉、冷凝器和控制系統(tǒng)等組成。
1、制冷系統(tǒng)：制冷系統(tǒng)通過冷凍機(jī)和冷凝器等設(shè)備，將物質(zhì)冷凍至所需溫度，確保水分凍結(jié)成冰晶。
2、真空系統(tǒng)：真空系統(tǒng)由真空泵、吸附罐等設(shè)備組成，負(fù)責(zé)在凍干過程中創(chuàng)造并保持干燥室內(nèi)的真空環(huán)境，以促進(jìn)水蒸氣的升華和排出。
3、加熱系統(tǒng)：加熱系統(tǒng)通過加熱器和加熱板等設(shè)備，為升華和解析過程提供必要的熱量。
4、物料倉：物料倉是放置待凍干物質(zhì)的空間，其設(shè)計應(yīng)考慮到物質(zhì)的均勻受熱和易于裝卸等因素。
5、冷凝器：冷凝器用于將排出的水蒸氣凝結(jié)成水，以便于后續(xù)處理或排放。
6、控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)是整個凍干機(jī)的核心部分，負(fù)責(zé)設(shè)定預(yù)凍溫度、真空度、運行時間等凍干工藝數(shù)據(jù)，并監(jiān)控和調(diào)節(jié)整個凍干過程。
四、應(yīng)用領(lǐng)域
1、食品加工領(lǐng)域：凍干技術(shù)可以最大限度地保留食品的營養(yǎng)成分、口感和原有特性，同時延長食品的保質(zhì)期。因此，凍干機(jī)在食品加工領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，如凍干果蔬、肉類制品、奶制品、咖啡和茶葉等的生產(chǎn)。
2、醫(yī)藥制造領(lǐng)域：凍干技術(shù)可以保持藥物的活性和穩(wěn)定性，因此制藥凍干機(jī)在醫(yī)藥制造領(lǐng)域具有重要地位。它可用于制備各種藥品，如抗生素、疫苗、生物制品等，以及醫(yī)療用品如敷料、手術(shù)器械等。
3、生物制品領(lǐng)域：凍干技術(shù)還可用于保存各種生物制品，如蛋白質(zhì)、酶、抗體等。這些生物制品在醫(yī)療、科研等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。
五、實操機(jī)型：Pilot10-15S凍干機(jī)使用說明
1、準(zhǔn)備工作
(1)準(zhǔn)備好待凍干燕窩樣品。
(2)準(zhǔn)備配套凍干托盤。
(3)準(zhǔn)備博醫(yī)康Pilot10-15S凍干機(jī)。
2、燕窩樣品擺盤
將待凍干燕窩樣品擺放到凍干盤內(nèi)。
3、凍干機(jī)運行前檢查操作
(1)凍干機(jī)通上電源，打開機(jī)身側(cè)門查看電路盤個空氣開關(guān)是否閉合。
(2)檢查真空泵和凍干機(jī)機(jī)體是否接好。
(3)檢查真空泵油位及泵油質(zhì)量是否正常，如果真空泵自身帶開關(guān)時應(yīng)把船型或按鈕開關(guān)按到開的位置。
(4)擰開鑰匙開關(guān)，凍干機(jī)整機(jī)通電后檢查觸摸屏主界面各個溫度及真空度數(shù)值是否正常。
4、樣品進(jìn)倉及凍干機(jī)運行操作
(1)將樣品托盤放在置物車上推至凍干機(jī)的凍干倉門前，運輸途中應(yīng)避免磕碰及顛簸以免影響樣品凍干后的美觀。
(2)打開凍干機(jī)倉門將托盤平穩(wěn)放入隔板上，將樣品探頭插入樣品以檢測樣品溫度。
(3)燕窩樣品放好后查看凍干倉門是否關(guān)好，側(cè)面觀看是否有縫隙。
(4)檢查冷阱內(nèi)部的水分是否已擦干凈，如果有水應(yīng)先放掉并擦拭干凈。以免影響真空泵壽命。
(5)檢查完畢確認(rèn)沒有問題后點擊凍干機(jī)主頁面的程序凍干按鈕，進(jìn)入凍干曲線設(shè)置頁面。
6、凍干曲線設(shè)置完畢后將程序凍干左側(cè)的手動按鈕按下，凍干機(jī)將進(jìn)入自動運行模式，預(yù)凍階段后進(jìn)入升華干燥階段。升華干燥階段時間后轉(zhuǎn)入解析干燥的階段。
凍干機(jī)解析干燥運行完成后通過樣品溫度及真空度判斷燕窩樣品已經(jīng)干燥完畢。退出自動運行狀態(tài)，關(guān)閉壓縮機(jī)、循環(huán)泵、真空泵、冷阱閥，打開回填閥對凍干倉進(jìn)行潔凈空氣的填充使倉體內(nèi)氣壓與外界氣壓平衡后打開倉門取出樣品封裝。實驗過程完畢。
技術(shù)參數(shù)：
| 型號 | Pilot5-8S |
| 凍干面積 | 0.525㎡ |
| 板層數(shù)量： | 3+1 |
| 盤裝物料量 | 5L |
| 板層尺寸（mm） | 350*500 |
| 冷阱溫度（空載） | -55℃ |
| 真空度（空載） | <6Pa |
| 板層溫度（空載） | -40℃ |
| 捕水能力 | 8L |
| 凍干效率 | 5L/24H |
| 板層間距 | 50mm |
| 壓縮機(jī)功率 | 1.5HP |
| 真空泵 | 6L/S |
| 整機(jī)尺寸（約） | W760×D1040×H1400 |
