硅油型凍干機(硅油凍干機)屬于原位凍干機,是一種采用硅油作為傳熱介質的真空冷凍干燥設備,通過硅油循環實現精準控溫,確保物料在低溫真空環境下完成凍結、升華和解析干燥過程。
一、定義與核心原理
硅油型凍干機基于真空冷凍干燥技術,利用硅油作為熱傳導介質,通過循環泵將熱量均勻傳遞至物料擱板,實現溫度控制精度達±1℃,溫度均勻性≤1℃。其核心優勢在于:
非熱損傷干燥:在低溫(通常低于-40℃)和真空環境下操作,避免高溫對熱敏性物質(如蛋白質、酶、疫苗)的活性破壞。
硅油傳熱:硅油具有高沸點、低粘度、化學穩定性強的特點,確保溫度控制精準,干燥效果均勻。
原位凍干設計:物料的預凍、升華干燥和解析干燥均在同一腔體內完成,避免物料轉移過程中的污染風險。
二、其他類型凍干機及區別
1.電加熱型凍干機
特點:直接通過電加熱元件對物料加熱,溫度控制精度較低,溫差可達±3℃。
區別:硅油加熱通過循環介質實現均勻控溫,避免電加熱的局部過熱或過冷問題,尤其適用于對溫度敏感的生物制品。
2.鐘罩凍干機
特點:非原位凍干,一般不能控溫,可以控溫的通常只有加熱功能,通過冷阱低溫冷凝,抽真空干燥。主要用于實驗室小測試,適合溫度不敏感的食品,材料,原料等。
區別:硅油凍干機可以精確控制溫度,實現各種樣品的凍干,可以設計凍干曲線,而鐘罩凍干機通常就是簡單的抽真空干燥,不能精確控溫。
3.鋁板熱輻射凍干機 適合各種食品凍干,核心應用就是凍干食品如果蔬、原料、咖啡、方便面、方便粥等,對溫度不太敏感的。適合大批量凍干,一般都是大型凍干機,通常凍干面積50-200平方,一般電加熱或者蒸汽,水加熱。
三、硅油凍干機的優點
1. 溫度控制精準:硅油傳熱介質確保擱板溫差≤1℃,避免物料因溫度波動導致的活性破壞或結構塌陷。
2. 干燥效率高:硅油的高熱導率加速水分升華,縮短凍干時間30%-50%。
3. 污染風險低:原位凍干設計減少物料轉移,透明觀察窗(如亞克力材質)支持實時監控。
4. 維護成本低:硅油循環系統全密封設計,減少泄漏和維護需求。
四、常見分類、結構與功能
1. 分類
按用途:實驗室型(如FD-0.2)、中試型(如FD-1、生產型(FD-20)。
按結構:方倉(制藥、醫療行業)、圓倉(食品行業應用多),箱阱一體式和箱阱分離式。
2. 結構
凍干箱:不銹鋼材質,支持預凍和干燥,配備透明觀察窗(如亞克力材質門),不銹鋼門帶視鏡 。
冷阱:低溫捕水裝置,溫度≤-80℃,捕水能力達10kg/24h。
硅油循環系統:包括循環泵、加熱器和換熱器,確保溫度均勻傳遞。
真空系統:真空泵和真空管路,極限真空度≤1Pa。
控制系統:觸摸屏操作,支持PLC編程,可存儲多組工藝配方,數據可U盤導出。
3. 功能
預凍:快速降溫至-50℃以下,確保物料凍結。
升華干燥:在真空環境下,固態水分直接升華,溫度控制在-20℃至+70℃。
解析干燥:進一步去除殘留水分,溫度控制在+20℃至+70℃。
自動化控制:支持手動/自動模式切換,實時監控溫度、真空度等參數。
五、典型應用場景
生物制藥:疫苗、抗體、酶制劑等熱敏性藥物的凍干。
食品工業:食品(如凍干咖啡、水果)的營養保留與長期儲存。
材料科學:納米材料、催化劑的制備,確保結構均勻性。
文物保護:脆弱文獻、藝術品的脫水定型,避免傳統加熱導致的損壞。
硅油型凍干機憑借其精準控溫、高效干燥和低污染特性,已成為生物制藥、食品加工等領域的核心設備,未來在智能化、綠色化方向將持續發展。