真空冷冻干燥机凝结器的改进.pdfVIP

2007年 12月 龙 岩 学 院 学 报 December2007 第25卷 第6期 JOURNALOFLONGYANUNIVERSITY Vol.25 No.6 真空冷冻干燥机凝结器的改进 李筱泉 (厦门大学生命科学学院分析测试中心 福建厦门 361005) 摘要:分析了真空冷冻干燥机水汽凝结器存在容易造成 “冰塞”的原因,并提出了安装气流扩散器的改进方 法,对改进前后的凝结器捕水性能进行了比较。由于气流扩散器的安装,捕水周期得以延长,捕水能力及工作效率 显著提高,实用性较好,而且扩散器的制作费用低,性价比高,有推广价值。 关键词:冷冻干燥;凝结器;扩散器;改进方案 中图分类号:TB66 文献标识码:A 文章编号:1673-4629(2007)06-0087-02 真空冷冻干燥机大量应用于生物、医学、食品、化工等 高凝结器捕水能力的关键在于克服 “冰塞”,而克服 “冰塞” 领域,用途十分广泛。国外在几十年前就开始研制冻干设 的关键在于使盘绕式冷凝管表面上结的冰霜尽可能均匀, 备,并在最近十几年取得长足的进展。国内也有十几家规 避免水气过多地集中冻结在离入口处最近的部位。因此解 模不等的工厂生产多种规格的冷冻干燥机。我国早在十年 决关键的问题是要使入口处的气流分散,较均衡地分布到 前就开始从美国、英国、丹麦、德国、日本陆续引进了不少 冷冻腔中,而不是整股集中流向凝结器的某一个部位。所 各种各样的冷冻干燥机。在早期引进的和国产的冻干机 以我们考虑的应该是如何改进气流入口处,才有利于气流 中,有些由于设计上的原因,存在着外置式水汽凝结器(又 的分散,以避免水蒸气集中冻结在一处的现象发生。 称为冷阱)水蒸气冻结过于集中,容易造成 “冰塞”,捕水性 入口处 能较差的问题,使得样品不能完全干燥。所以凝结器的性 能好坏,直接影响着冻干效果和实验或生产效率,对其进 行改进,提高捕水能力是很有必要的。 本文主要是针对供实验室使用、较小型冻干机上的盘 管式水汽凝结器而改进的,已在我院实验室所使用的美国 产 LABCONCOFREEZONE—18型冻干机上作了多次试 验,并经实际运行,取得了较好的效果。 1 改进思路 造成冻干机凝结器捕水性能较差的主要原因,是因为 由冻干样品产生的大量含有水蒸气的气流流向凝结器时, 图1 未安装扩散器的凝结器容易造成冰塞的实物图 水蒸气很容易冻结在其最先碰到的在气流入口处附近温 2 设计方案 度较低的冷表面上,致使入口处附近的冷凝管表面结冰较 根据上述分析,我们设计了一个能使气流分散的扩散 多,而离入口处越远的冷凝管表面则结冰较少或甚少,造 器。该扩散器安装在冷冻腔气流入口处。扩散器由呈喇叭 成凝结器结冰很不均匀,前后差别很大,特别是多样化的 口形状的上下两片斜面板组成,起着阻挡气流的作用(如 实验物料共冻,溶液、气体成分复杂,各自凝固点不同,致 图2所示)。从冻干容器中升华出来的气流通过凝结器入 使离入口处最近的盘绕式冷凝管表面上的冰霜越结越厚, 口时,有一部份便顺着扩散器斜面板朝上下分散向后流 逐步向入口方向堆积,最终导致入口堵塞(如图1所示), 动,另一部份则从斜面板两侧向入口处两边往后流动,这 后续气体不能通过,即形成了 “冰塞”现象。由于后续气流 时安装在冷冻腔气流入口处的扩散器起着较好的分流作 抽不出来,造成冻干中断,余下的样品无法继续干燥,就只 用,增加凝结器腔后方的水蒸气量,使凝结器腔(冷阱)中 有等待凝结器化冰清机、开机预冷后才能再重复冻干过 水蒸气分布较为均衡,因