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冻干机先进冷冻干燥技术的冰山一角

发布时间:2015-09-21 10:44:18
 冻干机先进冷冻干燥技术的冰山一角
 
    冷冻干燥机由制冷系统、真空系统、加热系统、电器仪表控制系统所组成。主要部件为干燥箱、凝结器、冷冻机组、真空泵、加热/冷却装置等。冷冻干燥简称冻干,就是将含水物质,先冻结成固态,而后使其中的水分从固态升华成气态,以除去水分而保存物质的方法。冻干机起源于19世纪20年代的真空冷冻干燥技术经历了几十年的起伏和徘徊后,在最后的20年中取得了长足进展。进入21世纪,真空冻干技术凭借其它干燥方法无法比拟的优点,越来越受到人们的青睐,除了在医药、生物制品、食品、血液制品、活性物质领域得到广泛应用外,其应用规模和领域还在不断扩大中。为此,真空冷冻干燥必将成为21世纪的重要应用技术。 
  这是网主近期看到的一个我国冻干设备行业标准的报批稿。网主把这个报批稿放到网站上,并不代表网主赞同这个草案稿,相反,网主认为,这个报批稿没有代表目前国内和世界的最先进水平!
 
  为什么这样说呢?因为据网主所了解,目前国产冻干机设备的单位脱水总能耗水平已达到0.735kwh/kg(按此报批稿6.3.1、6.3.2、6.3.3方法测试及计算),在最大升华时期单位脱水总能耗(可称之为冻干过程中的最小能耗,因为此时的能耗是整个冻干过程中最低的)更低至0.605kwh/kg,上述数据均为大型设备安装调试时现场用户现场测定的,且有试验过程中电脑自动记录的运行数据、图表及设备制造商代表、用户代表的签字,据此网主认为此数据应该相对真实可靠,这也与国际上公认的在采用冷阱时脱除水分的能耗为0.7~1.1kwh/kg相吻合的。
 
  相反,ATLAS工业公司只是在各种资料中反复宣传其是世界上最先进的冻干设备制造商及其设备的种种优点,却找不到它有关能耗方面最有说服力的数据及证据,这难道是ATLAS工业公司的疏忽?笔者上个月(2002年9月)在帮一个用户上冻干项目时与其在国内的代理商打过交道,笔者在听完其讲述后直接了当地问其在冻干纯水状态下的能耗是多少,该代理商一时答不上来,二天后回复说是1kwh/kg以下,这可是一个较模糊的数据,让人无法判断其在此情形下的能耗究竟是多少。时至今日,代理商讲来讲去只有它的种种优点,在最关键、最有说服力方面依然拿不出一个准确的数字来。
 
  笔者也曾仔细分析过ATLAS工业公司公开的资料,其比较有说服力的是双冷阱专利及节省了冷阱化霜时间、冷阱化霜后残余热及冷阱容积(注意:仅仅是单个冷阱容积而不是整个干燥仓的容积)抽真空的能耗。
 
  双冷阱专利只是降低霜层热阻的一种方法,或者称之为降低霜层热阻的一种技术手段更合适些,[霜层导热系数在常压下为0.5kcal/mhoc(0.815W/moc),在真空状态下由于霜层更致密,甚至可达到透明冰的状态,从理论上分析,其导热系数可能更大一些,可惜目前笔者未能找到有关的试验数据],但这并不是唯一的方法,而且,双冷阱专利并不是十全十美的,它是以牺牲正常工作冷阱50%的有效传热表面积为代价的(即双冷阱冻干机工作时冷阱有效表面积只有单冷阱冻干机工作时冷阱有效表面积的一半),降低霜层热阻对冻干节能有着正面的影响,而牺牲正常工作冷阱50%的有效传热表面积对冻干节能有着负面的影响,正负相抵之后结果如何,只有实际运行数据才能说明问题了,遗憾的是ATLAS工业公司并没有公开这一数据。前述的国产设备就是采用另外一种技术手段解决这个问题的,从其运行的结果来看,它的方法也很不坏。在技术方面的事情,“自古华山一条路"的情形好象远比“条条大路通罗马"的情形少些,至少笔者的感觉是这样的。
 
  也许有人看到这里会感到有点难以理解,怎么专利技术变得不先进了呢?其实,专利与技术水平先进之间是不能完全划上等号的,笔者就看到过一个“用冷冻浓缩的方法来净化污水"的专利技术,其先进性大家可自行判断。产生这种现象的根本原因在于:专利的授予与否,不是在于其技术水平先进与否,而是在于其在此之前是否有人申请或公开过。
 
  ATLAS工业公司的成功之处在于,它反复不断的把节省了冷阱化霜时间、冷阱化霜后残余热及冷阱容积抽真空的能耗等优点进行带有点炒作性的宣传,使一些对冻干技术了解得不多或不很透彻的人感觉到它有那么多(数量上的,而非质量上的)的好处,其实这是一种带有片面性的误导,因为这些所罗列的优点一是所节的能耗毕竟有限、二是有其它方法可以达到它所宣称的效果,再者,如果考虑到ATLAS RAY-100型(有效辐射板面积为90m2)冻干机全套进口设备的报价是380万美元的话,这足以抵消这些优点带来的好处。
 
  此外,有关俄罗斯的设备此前笔者也看到过一些资料,其实它的能耗水平在笔者设计制造的小型冻干机设备上就能达到,由此可见其综合技术水平处在一个什么样的位置,以此水平的技术参数来作为行业指导性标准,作为用户的您会满意吗?
 
  但有一点不可否认的是,有一个标准总比没有要好,因为这样起码有个较为统一的方法来测试,使各冻干机设备厂家的制造的设备能进行一个相对客观公正的比较,使厂商自己心里有数,这对提高我国的冻干食品行业是在有益处的。
 
冻干机应用 
 
    真空冷冻干燥技术在生物工程、医药工业、食品工业、材料科学和农副产品深加工等领域有着广泛的应用。药品冷冻干燥包括西药和中药两部分。西药冷冻干燥在国内已经得到了一定的发展,很多较大型的制药厂都有冷冻干燥设备。在中药方面,目前还只局限在人参、鹿茸、山药、冬虫夏草等少量中药材的冻干,大量的中成药还没有采用冻干工艺,与国外差距较大。 在生物技术产品领域,冻干技术主要用于血清、血浆、疫苗、酶、抗生素、激素等药品的生产;生物化学的检查药品、免疫学及细菌学的检查药品;血液、细菌、动脉、骨骼、皮肤、角膜、神经组织及各种器官长期保存等。 
 
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冻干机

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