一、引言
凍干機是一種在真空環(huán)境下，利用升華原理將物質(zhì)中的水分直接由固態(tài)轉化為氣態(tài)，從而達到干燥目的的設備。自從凍干技術問世以來，其干燥方式在多個領域得到了廣泛的應用，尤其在食品加工、醫(yī)藥制造、生物制品保存等領域發(fā)揮著重要的作用。
二、凍干機的工作原理
凍干機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)之間的轉換。當水在三相點(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。凍干機的工作過程大致可分為三個階段：預凍階段、升華階段和解析階段。
1、預凍階段：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)部的水分凍結成冰晶。這一步驟對于后續(xù)的升華過程至關重要，因為冰晶的均勻分布和細小顆粒有助于升華過程的高效進行。
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)表面重新凝結成冰晶。
3、解析階段：在升華階段結束后，物質(zhì)中可能還存在部分結合水或吸附水。此時，需要進一步加熱物質(zhì)，使其中的結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、結構組成
凍干機通常由制冷系統(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)通過冷凍機和冷凝器等設備，將物質(zhì)冷凍至所需溫度，確保水分凍結成冰晶。
2、真空系統(tǒng)：真空系統(tǒng)由真空泵、吸附罐等設備組成，負責在凍干過程中創(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，其設計應考慮到物質(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)是整個凍干機的核心部分，負責設定預凍溫度、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、應用領域
1、食品加工領域：凍干技術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，凍干機在食品加工領域得到了廣泛應用，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)藥制造領域：凍干技術可以保持藥物的活性和穩(wěn)定性，因此制藥凍干機在醫(yī)藥制造領域具有重要地位。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、手術器械等。
3、生物制品領域：凍干技術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、科研等領域具有廣泛應用前景。
五、實操機型：Pilot10-15S凍干機使用說明
1、準備工作
(1)準備好待凍干燕窩樣品。
(2)準備配套凍干托盤。
(3)準備博醫(yī)康Pilot10-15S凍干機。
2、燕窩樣品擺盤
將待凍干燕窩樣品擺放到凍干盤內(nèi)。
3、凍干機運行前檢查操作
(1)凍干機通上電源，打開機身側門查看電路盤個空氣開關是否閉合。
(2)檢查真空泵和凍干機機體是否接好。
(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時應把船型或按鈕開關按到開的位置。
(4)擰開鑰匙開關，凍干機整機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、樣品進倉及凍干機運行操作
(1)將樣品托盤放在置物車上推至凍干機的凍干倉門前，運輸途中應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好，側面觀看是否有縫隙。
(4)檢查冷阱內(nèi)部的水分是否已擦干凈，如果有水應先放掉并擦拭干凈。以免影響真空泵壽命。
(5)檢查完畢確認沒有問題后點擊凍干機主頁面的程序凍干按鈕，進入凍干曲線設置頁面。
6、凍干曲線設置完畢后將程序凍干左側的手動按鈕按下，凍干機將進入自動運行模式，預凍階段后進入升華干燥階段。升華干燥階段時間后轉入解析干燥的階段。
凍干機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)，關閉壓縮機、循環(huán)泵、真空泵、冷阱閥，打開回填閥對凍干倉進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 |
| 壓縮機功率 | 1.5HP |
| 真空泵 | 6L/S |
| 整機尺寸（約） | W760×D1040×H1400 |
