冻干机设备组成及工艺流程
一、冻干机设备组成
全称：真空冷冻干燥机
①按系统划分：由制冷系统、真空系统、加热系统和控制系统四个主要部分组成。
②按结构划分：由冻干室（或者叫冻干箱）、冷凝器或称水汽凝结器、制冷机、真空泵和阀门、电气控制元件等组成。
圆舱型食品级冻干机冻干室是一个能够制冷到-55℃左右，能够加热到+80℃左右的高低温箱，也是一个能抽成真空的密闭容器。它是冻干机的主要部分，需要冻干的产品就放在箱内分层的金属板层上，对产品进行冷冻，并在真空下加温，使产品内的水分升华而干燥。
压盖型真空冷冻干燥机冻干室冷凝器同样是一个真空密闭容器，在它的内部有一个较大表面积的金属吸附面，吸附面的温度能降到-40℃—-70℃以下，并且能维持这个低温范围。冷凝器的功用是把冻干箱内产品升华出来的水蒸气冻结吸附在其金属表面上。 冻干室、冷凝器、真空管道、阀门、真空泵等构成冻干机的真空系统。真空系统要求没有漏气现象，真空泵是真空系统建立真空的重要部件。真空系统对于产品的迅速升华干燥是必不可少的。
方舱型真空冷冻干燥机组成系统介绍：
①制冷系统：
是冻干机中最主要的一个作用部位，它是由制冷压缩机以及辅助设施等构成的，可以为冻干室和冷阱提供冷源，在制冷系统中除了装有显示的高低压压力表之外，还装有压力控制器，当高压压力过高的时候，高压继电器就会开始进行工作，此时，压缩机就会停止工作；
②控制系统：
主要是由可编程程序控制器、触摸屏、外围继电器、传感器等组成的；
③循环系统：
在冻干机中，循环系统也是必不可少的一个部分，冻干机的冷冻干燥和加热都是依靠温差来引起物质进行传递的一种工艺技术，搁板的制冷和加热都是通过导热油的传热来进行的，为了使导热油能够不断地在整个系统中进行循环，就需要屏蔽式循环系统来进行工作了；
④真空系统：
是由冻干室、冷阱、真空阀门、真空泵、真空管道、真空测量规管等几个部分组成，其中真空泵组拥有强大的抽吸能力，一方面能够促进干燥箱的水分在真空状态下进行升华，另一方面该系统在冷阱和干燥箱之间会形成一个真空度的压力差，使得干燥箱中的水分在升华后能够被冷阱成功捕获；
⑤液压系统：
这个是压盖型冻干机设备特有的动力系统，主要是用来进行干燥结束时，将西林瓶的瓶塞压入到瓶口中。
二、工艺流程
主要几个流程包括前处理、预冻、升华干燥、解析干燥、后处理等几个步骤。
2.1、前处理：真空冷冻干燥前，物料首先要进行必要的预处理，如瓜果蔬菜的挑拣漂洗-去皮、切片、液体的浓缩等等。完成后，还需要将物料均匀分装在合适的容器内，保证物料的蒸发表面要尽量大而且厚度要尽量薄。具体的参数需要依据具体的物料特性以及冷干设备的能耗等因素而定。
随后这些准备好的物料要放入与冻干箱板层相适应的金属盘内。金属盘一般用铝板或薄不锈钢板，保证底面平整，有良好的热传递效果。这些都完成后，就要开始进入预冻阶段。
2.2、预冻：开始预冻前，可以对冻干箱进行空箱降温，然后将产品放入进行预冻，也可以直接放入产品进行预冻。这个过程中，要保证物料全部冻结，其预冻的温度一般要低于物料的共晶点5～10℃，一般都在-30℃以下。预冻过程还分速冻（每分钟降温10～15℃）与慢冻（每分钟降温1℃）。物料在降到了预冻的最低温度后，再在此温度下停留1～2小时后，使制品彻底冻结，才能转入升华阶段。另外螺杆真空泵厂家补充一点就是，真空冷冻干燥中的预冻与干燥模块有可能是一体的，也有可能是分离的（就是预冻与升华干燥是分开不在一个容器里的）。
2.3、升华干燥：预冻结束前30～50分钟左右，冻干设备中的冷阱或者说捕水器就需要开始进行降温，准备进入升华阶段。冷阱的降温通常从开始之后一直持续到冻干结束为止，温度一般在-40℃以下。这个设备有可能是内置，也有可能是外置。
当冷阱的温度低于-40℃后，真空泵开启进行抽真空作业。真空系统需要在一定的时间内将冻干箱从大气压抽至10～30Pa左右的压力，甚至更低。当真空度达到工艺所需时，就会对箱内物料进行加热，以提供水升华所需热量，开始升华。真空系统在过程中需要通过调压、充气法等控制冻干箱内的压力，使之既能保证升华的速率，同时要利于热量的传递。而加热需要保证升华温度不能超过物料的共晶点，同时要低于干燥物料的崩解温度。
升华干燥的具体时间和物料的厚度、形状以及供热的多少、水蒸气的排除快慢有关，一般都在10～30小时。升华干燥初步结束后，需要继续延长干燥0.5～1h，以彻底消除制品中的残留冰晶及制品干燥的不均衡性。
冻干原理图2.4、解析干燥：升华干燥去除的是物料中的游离水。当升华干燥结束后，就进入了解吸干燥阶段，去除物料中的结合水和吸附于干燥层中的水。这个过程中可以使产品温度迅速上升到最高许可温度，并在该温度下保持一段时间后，即可结束冻干。但由于这个阶段的水蒸气量减少，冷阱温度下降，冻干箱内压力降低，不利于传热，需要通过前面的调压、充气等方式将加速升华解吸。
2.5、后处理：解吸结束后，就是卸料，最后会通过真空包装或真空充气包装等方式，对物料进行后处理。采用真空冷冻干燥工艺处理的物料，不需低温保藏，即可长期保存不变质，且质量轻，便于长途运输。到此为止，整个工艺的流程也就全部完成了。
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