CN109323536A - 一种真空冷冻干燥机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种真空冷冻干燥机，包括:干燥冷冻箱体；至少两个冷阱舱；制冷系统，连接冷阱管；所述制冷系统用于对干燥冷冻箱内物料进行冷冻；真空系统，用于维持干燥冷冻箱内真空度；融冰系统，用于融解冷阱舱内结冻的霜；控制系统，所述控制系统电性连接融冰系统、真空系统和制冷系统，用于控制融冰系统、真空系统或制冷系统的开启或关闭；在生产过程中，所述控制系统控制融冰系统和制冷系统，使得其中一个冷阱舱进行冷阱捕水操作，另一个冷阱舱进行真空状态下低压蒸汽融冰操作，并交替切换。本发明解决了现有的真空冷冻干燥机其冷阱舱需要先进行冷阱捕水，待冷冻结束后再进行真空状态下低压蒸汽融冰，其耗时时间长的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及干燥机技术领域，具体涉及一种真空冷冻干燥机。
背景技术
传统的干燥会引起材料皱缩，破坏细胞。而冷冻干燥是指通过升华从冻结的生物产品中去除水分或其他溶剂的过程。升华指的是溶剂，比如水，像干冰一样，不经过液态，从固态直接变为气态的过程。冷冻干燥得到的产物称作冻干物（lyophilizer），该过程称作冻干。在冰冻干燥过程中样品的结构不会被破坏，因为固体成份被在其位置上的坚冰支持着。在冰升华时，它会留下孔隙在干燥的剩余物质里。这样就保留了产品的生物和化学结构及其活性的完整性。在实验室中，冻干有很多不同的用途，它在许多生物化学与制药应用中是不可缺少的。它被用来获得可长时期保存的生物材料，例如微生物培养、酶、血液、与药品，除长期保存的稳定性以外，还保留了其固有的生物活性与结构。为此，冻干被用于准备用做结构研究（例如电镜研究）的组织样品。冷冻干燥也应用于化学分析中，它能得到干燥态的样品，或者浓缩样品以增加分析敏感度。冻干使样品成分稳定，也不需改变化学组成，是理想的分析辅助手段。冷冻干燥可以自然发生。在自然情况下，这一过程缓慢而且不可预测。通过冷冻干燥系统，人们改进、细分了很多步骤，加速了这一过程。真空冷冻干燥机将制冷系统，真空系统，导热油加热系统，排湿系统组合一体，较大地利用箱体内存放物料空间进行干燥的冷冻真空干燥。
现有的申请号为CN201420045688.0的专利文献公开了《冻干机板层温度监控装置及冻干机》的专利文献，其公开了其使用时，其冷阱舱需要先进行冷阱捕水，待冷冻结束后再进行真空状态下低压蒸汽融冰，如此反复，其耗时时间长。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种真空冷冻干燥机，解决了现有的真空冷冻干燥机其冷阱舱需要先进行冷阱捕水，待冷冻结束后再进行真空状态下低压蒸汽融冰，其耗时时间长的缺陷。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供的一种真空冷冻干燥机，包括: 干燥冷冻箱体；
至少两个冷阱舱，位于干燥冷冻箱体外侧，所述冷阱舱内设有冷阱管，一对所述冷阱舱一侧均装有真空电动阀，一对所述冷阱舱上的真空电动阀均外接三通管其中两个接口；该三通管的第三个接口连接干燥冷冻箱体；
制冷系统，连接冷阱管；所述制冷系统用于对干燥冷冻箱内物料进行冷冻；
真空系统，用于维持干燥冷冻箱内真空度；
融冰系统，用于融解冷阱舱内结冻的霜；
控制系统，所述控制系统电性连接融冰系统、真空系统和制冷系统，用于控制融冰系统、真空系统或制冷系统的开启或关闭；在生产过程中，所述控制系统控制融冰系统和制冷系统，使得其中一个冷阱舱进行冷阱捕水操作，另一个冷阱舱进行真空状态下低压蒸汽融冰操作，并交替切换。本发明采用两台独立控制的冷阱舱，并利用控制系统控制融冰系统和真空系统和制成系统，使得在生产过程中，一个冷阱舱进行冷阱捕水操作，另一个冷阱舱进行真空状态下低压蒸汽融冰操作，并交替切换；该技术可以节省时间；同时节省冲霜水，做到了连续不间断的生产。本发明的控制系统用西门子PLC，触摸屏和PC电脑；有序的控制各个系统的运行，PLC通过传感器采集信号，根据工艺要求，处理信号，输出控制命令；除吊轨运转系统需人手动操作外，其他都可以实现自动化，智能化控制。本电控系统可触摸屏和电脑同时操作，也可以分别操作，提高了系统的可靠。触摸屏控制的灵活易操作性和电脑强大的监控能力，数据记录和分析能力，保证生产和工艺要求的顺利进行。
优选的，多个并列布置且处于同一水平高度的冷阱管组成一组冷阱排，同一个冷阱排各个冷阱管依次连通。
优选的，不同高度的冷阱排的最外侧的冷阱管自上而下依次连通。本发明设置冷阱排，使得其冷冻效果更均匀。
优选的，所述融冰系统包括融冰罐，所述融冰罐通过融冰管路连接冷阱舱的底部。
优选的，所述融冰罐外接出水管，所述出水管上装有抽水泵；所述融冰罐内穿过一组蒸汽管。
优选的，所述真空系统通过真空管路连接干燥冷冻箱内部；所述真空管路位于干燥冷冻箱顶部。
优选的，所述冷阱管为两组，所述冷阱舱通过独立的两组制冷管路外接制冷系统。
优选的，所述制冷系统包括多组并列布置的压缩机组，所述压缩机组通过冷冻管路连接冷阱管，所述冷冻管路上装有电子膨胀阀。本发明采用并联压缩机组，电子式膨胀阀，智能控制蒸发温度和压力，保证冷阱和速冻冷库的温度符合工艺要求，可靠性高，稳定节能。
优选的，所述真空冷冻干燥机还包括加热系统，所述加热系统连接蒸发排管；所述蒸发排管伸入干燥仓内；所述干燥冷冻箱内部设有干燥仓；所述加热系统用于对干燥仓进行加热。
（三）有益效果
本发明提供的一种真空冷冻干燥机，其具有以下优点：
1、本发明采用干燥仓和冷阱舱位于同一个相连通的干燥冷冻箱中，其操作在同一台设备上进行，简化了操作，同时其清洁操作在同一箱体内进行，其内部结构更简单，死角通多台相比会更少，更容易符合GMP的标准。
2、本发明中的控制系统采用西门子PLC，触摸屏和PC电脑；有序的控制各个系统的运行，PLC通过传感器采集信号，根据工艺要求，处理信号，输出控制命令；除吊轨运转系统需人手动操作外，其他都可以实现自动化，智能化控制。本电控系统可触摸屏和电脑同时操作，也可以分别操作，提高了系统的可靠。触摸屏控制的灵活易操作性和电脑强大的监控能力，数据记录和分析能力，保证生产和工艺要求的顺利进行。
3、本发明采用并联压缩机组，电子式膨胀阀，智能控制蒸发温度和压力，保证冷阱和速冻冷库的温度符合工艺要求，可靠性高，稳定节能。
附图说明
图1是本发明的实施例1的真空冷冻干燥机的冷阱舱结构示意图；
图2是本发明的实施例1的真空冷冻干燥机的结构流程图；
图3是本发明的实施例1的真空冷冻干燥机的融冰系统结构图；
图4是本发明的实施例1的真空冷冻干燥机的侧板侧视图；
图5是本发明的实施例1的真空冷冻干燥机的破冰器结构图；
图6是本发明的实施例1的真空冷冻干燥机的控制系统流程示意图。
1、干燥冷冻箱体，2、冷阱舱，3、冷阱管，4、真空电动阀，5、三通管，6、制冷系统，7、真空系统，8、融冰系统，9、控制系统，10、冷阱排，11、融冰罐，12、出水管，13、抽水泵，14、蒸汽管路，15、压缩机组，16、冷冻管路，17、加热系统，18、侧板，19、固定孔，20、加热腔，21、破冰器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
冷阱捕水：在真空状态下，原料内部的固态冰不经过液态的转化，直接升华成水汽；干燥仓和冷阱舱因为有真空泵组不断在抽真空，形成一定的压差，水汽不断向冷阱舱流动，此时冷阱盘管温度在-25摄氏度以下，把水汽直接凝结在盘管上，变成冰包裹在盘管上面，俗称为冷阱捕水。
实施例1：
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明提供的一种真空冷冻干燥机，包括: 干燥冷冻箱体1和两个冷阱舱2，位于干燥冷冻箱体外侧，所述冷阱舱内设有冷阱管3，一对所述冷阱舱一侧均装有真空电动阀4，一对所述冷阱舱上的真空电动阀均外接三通管5其中两个接口；该三通管的第三个接口连接干燥冷冻箱体；制冷系统6，连接冷阱管；所述制冷系统用于对干燥冷冻箱内物料进行冷冻；真空系统7，用于维持干燥冷冻箱内真空度；融冰系统8，用于融解冷阱舱内结冻的霜；控制系统9，所述控制系统电性连接融冰系统、真空系统和制冷系统，用于控制融冰系统、真空系统或制冷系统的开启或关闭；在生产过程中，所述控制系统控制融冰系统和制冷系统，使得其中一个冷阱舱进行冷阱捕水操作，另一个冷阱舱进行真空状态下低压蒸汽融冰操作，并交替切换。本发明的控制系统用西门子PLC，触摸屏和PC电脑；有序的控制各个系统的运行，PLC通过传感器采集信号，根据工艺要求，处理信号，输出控制命令；除吊轨运转系统需人手动操作外，其他都可以实现自动化，智能化控制。本电控系统可触摸屏和电脑同时操作，也可以分别操作，提高了系统的可靠。触摸屏控制的灵活易操作性和电脑强大的监控能力，数据记录和分析能力，保证生产和工艺要求的顺利进行。
多个并列布置且处于同一水平高度的冷阱管组成一组冷阱排10，同一个冷阱排各个冷阱管依次连通。不同高度的冷阱排的最外侧的冷阱管自上而下依次连通。本发明设置冷阱排，使得其冷冻效果更均匀。
所述融冰系统包括融冰罐11，所述融冰罐通过融冰管路连接冷阱舱的底部。所述融冰罐外接出水管12，所述出水管上装有抽水泵13；所述融冰罐内穿过一组蒸汽管14。
所述真空系统通过真空管路连接干燥冷冻箱内部；所述真空管路位于干燥冷冻箱顶部。所述冷阱管为两组，所述冷阱舱通过独立的两组制冷管路外接制冷系统。所述制冷系统包括多组并列布置的压缩机组15，所述压缩机组通过冷冻管路16连接冷阱管，所述冷冻管路上装有电子膨胀阀。本发明采用并联压缩机组，电子式膨胀阀，智能控制蒸发温度和压力，保证冷阱和速冻冷库的温度符合工艺要求，可靠性高，稳定节能。所述真空冷冻干燥机还包括加热系统17，所述加热系统连接蒸发排管；所述蒸发排管伸入干燥仓内；所述干燥冷冻箱内部设有干燥仓；所述加热系统用于对干燥仓进行加热。本发明的真空泵组的作用：一、使罐体的真空度始终保持在一定的真空压力下，二、干燥仓和冷阱舱产生压差，水汽不断向冷阱舱流动。真空一般需保持在120Pa以下，根据产品的不同有所不同；如果真空度过高，原料内部的固态冰，就会转化成水，水再变成汽，这样做出来的产品就容易产生萎缩和塌陷，影响质量，而且水又不容易去除，影响生产效率。
所述冷阱舱内设有一个侧板18，所述侧板上设有多个与冷阱管一一对应放入固定孔19，多个所述冷阱管穿套在固定孔内，进而可滑动地相对固定在侧板上，该侧板可沿冷阱管滑动，所述侧板还设有围绕在固定孔上相互连通的加热腔20，所述加热腔外接蒸汽管路，所述固定孔两端外侧周边固定有四个破冰器21，所述破冰器为尖锥形。本发明通过蒸汽加热侧板，通过推动侧板运动快速破除了挂在冷阱管上冰霜，配合其他的蒸汽加热除冰，其除冰快，操作便捷。
本发明的制冷系统可采用风冷式罗茨泵+旋片泵作为工作泵组，单个旋片泵作为预抽泵，油封泵对水汽较为敏感，抽气速度快，压力低，每个泵价格高。
本发明的实施例实施时，当融冰罐工作时，其中一个冷阱融冰的时候，冷阱融化的水从上往下流入融冰罐，水位上限时，抽水泵启动，水位下限时，抽水泵停止，融冰罐内是真空状态，保证水温在30度左右的水蒸汽往上升至冷阱，去融化包裹在盘管上面的冰。控制系统控制融冰系统和真空系统和制成系统，使得在生产过程中，一个冷阱舱进行冷阱捕水操作，另一个冷阱舱进行真空状态下低压蒸汽融冰操作，并交替切换；该技术可以节省时间；同时节省冲霜水，做到了连续不间断的生产；同时通过蒸汽加热侧板，通过推动侧板运动快速破除了挂在冷阱管上冰霜，配合其他的蒸汽加热除冰。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (9)
1.一种真空冷冻干燥机，其特征在于，包括:
干燥冷冻箱体；
至少两个冷阱舱，位于干燥冷冻箱体外侧，所述冷阱舱内设有冷阱管，一对所述冷阱舱一侧均装有真空电动阀，一对所述冷阱舱上的真空电动阀均外接三通管其中两个接口；该三通管的第三个接口连接干燥冷冻箱体；
制冷系统，连接冷阱管；所述制冷系统用于对干燥冷冻箱内物料进行冷冻；
真空系统，用于维持干燥冷冻箱内真空度；
融冰系统，用于融解冷阱舱内结冻的霜；
控制系统，所述控制系统电性连接融冰系统、真空系统和制冷系统，用于控制融冰系统、真空系统或制冷系统的开启或关闭；在生产过程中，所述控制系统控制融冰系统和制冷系统，使得其中一个冷阱舱进行冷阱捕水操作，另一个冷阱舱进行真空状态下低压蒸汽融冰操作，并交替切换。
2.如权利要求1所述的真空冷冻干燥机，其特征在于，多个并列布置且处于同一水平高度的冷阱管组成一组冷阱排，同一个冷阱排各个冷阱管依次连通。
3.如权利要求2所述的真空冷冻干燥机，其特征在于，不同高度的冷阱排的最外侧的冷阱管自上而下依次连通。
4.如权利要求1或2或3所述的真空冷冻干燥机，其特征在于，所述融冰系统包括融冰罐，所述融冰罐通过融冰管路连接冷阱舱的底部。
5.如权利要求4所述的真空冷冻干燥机，其特征在于，所述融冰罐外接出水管，所述出水管上装有抽水泵；所述融冰罐内穿过一组蒸汽管。
6.如权利要求5所述的真空冷冻干燥机，其特征在于，所述真空系统通过真空管路连接干燥冷冻箱内部；所述真空管路位于干燥冷冻箱顶部。
7.如权利要求6所述的真空冷冻干燥机，其特征在于，所述冷阱管为两组，所述冷阱舱通过独立的两组制冷管路外接制冷系统。
8.如权利要求7所述的真空冷冻干燥机，其特征在于，所述制冷系统包括多组并列布置的压缩机组，所述压缩机组通过冷冻管路连接冷阱管，所述冷冻管路上装有电子膨胀阀。
9.如权利要求1或2或3所述的真空冷冻干燥机，其特征在于，还包括加热系统，所述加热系统连接蒸发排管；所述蒸发排管伸入干燥仓内；所述干燥冷冻箱内部设有干燥仓；所述加热系统用于对干燥仓进行加热。
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