凍干機(jī)起源于 19 世紀(jì) 20 年代的真空冷凍干燥技術(shù),進(jìn)入 21 世紀(jì),真空凍干技術(shù)除了在醫(yī)藥、生物制品、食品、血液制品、活性物質(zhì)領(lǐng)域之外的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
冷凍干燥的基本原理是基于水的三態(tài)變化。水有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài),三種狀態(tài)既可以相互轉(zhuǎn)換又可以共存。 當(dāng)水在三相點(diǎn)(溫度為 0.01℃,水蒸氣壓為610.5Pa)時(shí),水、冰、水蒸氣三者可共存且相互平衡。在高真空狀態(tài)下,利用升華原理,使預(yù)先凍結(jié)的物料中的水分,不經(jīng)過冰的融化,直接以冰態(tài)升華為水蒸汽被除去,從而達(dá)到冷凍干燥的目的。
其關(guān)于凍干箱的真空度,過去的觀點(diǎn)認(rèn)為真空度是越高越好,現(xiàn)在的觀點(diǎn)認(rèn)為真空度應(yīng)在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。壓強(qiáng)低有利于冰的升華,但壓強(qiáng)太低則會(huì)對(duì)傳熱不利,產(chǎn)品不容易獲得熱量,同時(shí)容易造成產(chǎn)品內(nèi)部溫度分配不均勻,局部溫度過高會(huì)發(fā)生熔化塌方等;壓強(qiáng)太高時(shí),產(chǎn)品內(nèi)部的冰升華速率將減慢,產(chǎn)品吸收的熱量將減少,于是產(chǎn)品自身的溫度上升,當(dāng)高于共熔點(diǎn)時(shí)產(chǎn)品將熔化,造成凍干的失敗。
實(shí)驗(yàn)表明凍干機(jī)的凍干室內(nèi)的壓強(qiáng)低于 10Pa 時(shí),氣體的傳導(dǎo)傳熱將小到可以忽略不計(jì);而壓強(qiáng)大于 30Pa 時(shí)氣體的對(duì)流傳熱就明顯加強(qiáng)。凍干機(jī)真空度控制范圍的合適壓強(qiáng)一般認(rèn)為在 10-30Pa 之間較為合適。
近年來,隨著浮動(dòng)式渦旋技術(shù)的出現(xiàn),解決傳統(tǒng)渦旋泵不耐水汽的劣勢,國外家用凍干機(jī)上率先使用了浮動(dòng)式渦旋真空泵,其中我司從 2017 年開始為家用凍干市場批量供應(yīng)渦旋真空泵。
在國內(nèi),越來越多的凍干機(jī)廠商不滿足于低端產(chǎn)品,開始面向歐美的高端家用市場,開始逐漸啟用渦旋真空泵,并小批量開始測試,蓄勢待發(fā)。國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室凍干也開始摒棄油泵,選擇環(huán)境潔凈度更高,能滿足性能要求的渦旋真空泵。
目前,思科渦旋科技(杭州)有限公司推出凍干機(jī)定制的浮動(dòng)式渦旋真空泵。解決了油泵需要定期換油,油乳化,油污染等問題。提升了家用凍干機(jī)整體的體驗(yàn)感,且能在更廣的環(huán)境溫度中使用,功耗只有油泵的一半,越來越受到凍干機(jī)市場的青睞。