马丁克里斯特低温冷冻干燥设备

马丁克里斯特低温冷冻干燥设备有限公司，是世界上低温冷冻干燥设备主要供应厂商，其低温冷冻干燥设备主要用于制药和化妆品工业，也可用于医药食品保藏，特殊陶瓷制造和许多其它工业领域。 低温冷冻干燥设备 低温冷冻干燥设备是保持产品品质最佳的干燥方法，低温冷冻干燥原理是应用升华这一物理现象，即：将冷冻的产品引进真空室中，由固态直接转变为气态，进行干燥处理。在真空条件下干燥释放出的湿气被冻结在极冷的水汽凝结器也可称之为冷阱。由此可知，真空泵的作用只是抽除干燥室中的空气。 为了升华过程的进行，必须供给产品能量。根据干燥方法的不同，可以利用周围的热辐射，或者直接利用调温工作面的热传导，低温冷冻干燥过程分为三个阶段： 冷冻阶段 产品在常压下冻结，例如：利用介质调整低温冷冻干燥设备工作面的温度，使产品冻结。 基本干燥阶段 通过升华除去产品中的“游离水”并被冻结凝聚在水汽凝结器上，为此，冻干室压力要降到三相点以下，就也是说干燥真空度取决于产品的“冰点”。因此，根据冰的蒸气压曲线可以确定干燥真空度。产品升华需要的能量由工人面积加热调温来提供 。 再次干燥阶段 产品中“游离水”完全除去之后，可以在真空很低的条件下通过解吸作用进一步脱除结晶水，在该阶段真空度要达到1×10－3毫巴。 低温冷冻干燥设备结构 低温冷冻干燥设备主要组成部分： 特殊钢结构干燥箱与水汽凝结器（表面温度很低，以便冻结产品挥发的湿气），如水汽凝结器置于一个独立的室中，就称之为双室处理法，如工作面和水汽凝结器安置在干燥室中，就称之为单室处理法。 真空泵、用于抽除干燥室中不可冷凝的气体。 制冷系统，在“冷冻阶段”通过专用的介质系统（间接冷却）使工作冷却，在干燥阶段同制冷系统直接与冷却水汽凝结器。 （见原理图，图1至图4） 低温冷冻干燥设备分类 低温冷冻干燥设备概括地分为实验室设备、试验用设备以及生产用设备。 实验室设备 根据低温冷冻干燥设备品种选择情况来看，在实验室用的设备中---都是台式安装设备---可以用于医药产品干燥，保持组成成分稳定。在实验室设备方面，干燥处理方不分别有A、B和C，实验室用设备绝大部分装配的是风冷式制冷机组，因此，安放位置变动方便，这种类型的设备水汽凝结量在2kg和4kg之间。 处理方法A： 干燥处理在水汽凝结器工作面上，启动一台空气对流风机可以使产品并结在箱内进行，此处所说的就是“单室系统”。 处理方法B： 干燥处理在单独的干燥箱内的电热工作面上或者圆形蒸发器中，产品冻结在箱外进行，这种处理水法就称之为“双室系统”。 处理方法C： 冻结和干燥处理在单独的干燥箱中调温的工作面上，这种处理方法只有当设备与冷却槽时，才可以实现。 试验用设备 试验用设备水汽凝结器容量取实验室用设备的平均值在8kg和12kg之间，是在生产条件下进行干燥处理的小型生产用设备，装配有风冷式或水冷式制冷机组，冻结和干燥处理在独立的干燥室调温的工作面上，按双室系统设计。 生产用设备 生产用设备的水汽凝结器容量在20kg和300kg之间，只装配水冷式制冷机组，有调温工作面，按单室或双室系统设计。 单室系统： 水汽凝结器组合在干燥室中，因此可大大缩短干燥产品和水汽凝结器之间的距离，结果室内的压力损失接近于零。但是，由于产品靠近水汽凝结器而不能完全排除其对产品的热影响。 双室系统： 水汽凝结器置于独立的室中，因此避免了水汽凝结器对产品的影响，由于两室之间有一个很大的通孔，使压力损失保持在最低限度，利用干燥和水汽凝结器之间的中间阀测量压力升高值来确定干燥结果。 升华： 低温冷冻干燥主要涉及含水溶液，因此，根据水的状态曲线可以简明了的说明升华原理（见蒸气压曲线图）。 压力高于6.1毫巴时（固态、液态、气态）、在6.1毫巴时。当融化压曲线，蒸气压曲线和升华压曲线相交于一点，即三相点，在该点三种状态并存（同时出现），在该点以下即：真空小于6.1毫巴，水到达升华压曲线（冰蒸气压曲线）直接以回态转变了气。 制冷 由于可以达到的真空度与水汽凝结器温度相关，因此根据产品性质要求水汽凝结器温度必须在－55°C到－110°C之间，工人面温度通过载热介质来调整，调整范围在－80°C至＋100°C之间。 克里斯特公司为保证用户需求的设备参数提供各种不同解决办法。实验室用小型设备（实验室用设备）实验室系统下： 单级系统采用全封闭式压缩机，水汽凝结温度为－55°C。 二级串联系统，采用全封闭式压缩机，水汽凝结温度为－80°C至－105°C。 克里斯特公司与威斯特法伦公司合作，成功地将其串联式设备从使用R502制冷剂改装成使用不含FCKW－制冷剂R508A（KLEA508，由39％R23和61％R116组成），对各种使用不含FCKW－制冷剂的早期设备也可以毫无疑问 地改装使用R508A，根据克里斯特公司的经验甚至于连油也不需要更换。 生产用设备 克里斯特公司制造的生产用设备采用水冷式制冷机组，装配二级半封闭的活塞式压缩机。该制冷机组由两个最多四个各自独立工作的制冷剂ISCEON 89（86％R125，9％R218，5％R290），由此，水汽凝结器温度可达到－85°C，工作面温度可达到－62°C。 如果要求使用的低温冷冻干燥设备处理温度更低，解决的办法是安装一套“液氮”制冷系统，“液氮”系统可以作为附加制冷系统与原系统并联使用，也可以只使用“液氮制冷系统”，克里斯特公司规定水汽凝结器温度低于－110°C和工作面温度低于－80°C的低温冷冻干燥设备采用“液氮”制冷系统。 大型低温冷冻干燥设备也可以使用二级螺杆式压缩机组代替活塞式压缩机，在写作本文时，为德绍市两家接种剂厂制造的两台较大型低温冷冻干燥设备正在车间整装待发，该生产设备按照双室系统设计，型号为：ESILON 2－220 DS标准型和ESILON 2－220 DS专用型，其水汽凝结器容量从120kg/24h至220kg/h。这两台设备结构的区别在于，专用型的制冷装置在单独的机架上，而标准型的制冷机组和低温冷冻干燥室组成共同的一体结构，这两台生产用设备技术数据可参见表1，这两台设备价值分别为100万以及150万德国马克。 近年来，克里斯特公司对早斯设备改装成使用不含FCKW－制冷剂方面积累了大量经验，正如已经改装使用H－FCKW制冷剂R403B（ISCEON 69L）一样，在改装为使用ISCEON 89时也同样可以不需要换油，但是，要根据更换的制冷剂调整膨胀阀和过滤干燥器。 表1：两台大型低温冷冻干燥设备（生产用设备）技术数据 设 备 型 号 EOSILON 2-220DS (可蒸气消毒) EOSILON 2-220DS专用型 (可蒸气消毒) 水蒸气结器容量 220kg最大120kg/24h 220kg最大120kg/24h 工作面数 工作装配面积 载热液体 10面 14.7m2 硅油 9面 13.3m2 硅油 制冷系统轴功率 制冷剂 3×18，5KW ISCEON 89 2×18，5KW ISCEON 89 水汽凝结温度 工作面温度 －80°C －60°C －＋80°C －80°C －60°C －＋80°C 真空泵 极限真空泵 两台，65m3/h 1×10－3毫巴 两台，65m3/h 1×10－3毫巴 蒸气消毒后干燥冷却后缺罐装干燥产品封盖液动系统 下部液动系统，从1－10变更工作面间距 上部液动系统，可以保增工作面间距 特 点 冷凝水洗涤室内清洁 装料高度恒定 装料门采用滑动门结 构（比萨式门）小巧 冷凝水洗涤室内清洁 CIP－清洁系统 注：双室系统设计是为德绍市两家接种剂厂制造的，于9月份交付。 基本技术数据 低温冷冻干燥设备效率一般根据水汽凝结器容量和工人面积来确定。 克里斯特生产用低温冷冻干燥设备性能； 制冷系统轴功率： 从1×4KW二级和1×1.1KW单级到4×8KW二级， 工作面面积： 从0.1m2 -30m2 。 冰容量： 从6公斤最大8公斤/24h至240公斤最大300公斤/24h。 制冷设备功能说明 在冷冻阶段整个冷冻系统统进行介质系统的热交换工作，利用一台循环泵使介质循环冷却工作面（见原理图1－4） 在干燥阶段二级系统接到冷却水汽凝结器，单级系统与电热器配合精确调整工作面温度，较大型设备不采用“直接冷却方式”，直接冷却就是制冷通过单独的膨胀阀被膨胀到中间压力，喷入到介质系统换热器中，再与电热器配合调整工作面温度。 克里斯物特公司制冷剂使用历史 在讨论FCKW－制冷剂与环保的关系之前，克里斯特公司与其它许多公司一样，也使用制冷剂R13B1、R502、R503，但是，克里斯特公司早就开始寻找不含FCKW－替代制冷剂，可以根据用户特殊要求，使用碳氢化合物作为制冷剂是不存在问题，今后克里斯特公司重视使用安全可靠的制冷剂。 本公司责任工程师早在IKK92国际制冷展期间就注意将过滤性制冷剂ISCEON69L（R403B）用在生产用设备上，这种制冷是可以接受R13B1和R502替代制冷剂的。 首先是因为可以继续使用矿物油作为冷冻机油，另外从制冷效率和具有较低冷冻干燥蒸发温度来看，R403B制冷剂作不替代制冷剂也是合适的。 制冷剂RX4，现在名称ISCEON89是罗恩波伦公司在研制阶段就已经供给克里斯特公司试用，因此，生产用低温冷冻干燥设备改用不含FCKM和H－FCKM制冷剂是很早的，现在仍在选用的制冷剂R404A与ISCEON89相比，有一定的缺点，因此，低温冷冻干燥要求蒸发温度特别低，而R404的问题是蒸发压力相当低。 早期设备无氟氯碳化合物改造也可以使用ISCEON 89制冷剂，根据这种制冷剂的矿油溶解度在对克里斯特设备进行改造进不需要更换矿物油。 但是，要替代实验用设备上R503都很困难，试验用R23无满意的结果而失败，掺加碳氢化合物虽然改善了制冷系统油的输送，但是在制冷效率和蒸发温度方面与R503相比所造成的损失是无法接受的。另外，如采用这样的措施也不利于设备维护。 克里斯特公司