تجميد مجفف(Freeze Dryer)， المعروف أيضا باسم آلة التجفيف بالتجميد ، هو استخدام مبدأ التسامي تجميد المواد التي تحتوي على الماء في درجة حرارة منخفضة ، في حالة فراغ مباشرة التسامي الجليد إلى بخار الماء لإزالة الرطوبة من المعدات . هذه التكنولوجيا يمكن أن تستخدم على نطاق واسع في مجال الطب الحيوي ، وتجهيز الأغذية ، علم المواد ، والحفاظ على الكائنات الحية الدقيقة ، وما إلى ذلك ، يمكن الحفاظ على الهيكل الأصلي والنشاط من المواد إلى أقصى حد .

في هذه الورقة ، مجفف تجميد هو تحليل شامل من الجوانب الثمانية التالية :

مبدأ تجميد التجفيف

عملية التجفيف بالتجميد

تكوين نظام مجفف تجميد

عملية تجميد مجفف

تطبيق تجميد التجفيف

دليل اختيار مجفف تجميد

استخدام الاحتياطات والصيانة

ثامناً - المشاكل والحلول المشتركة

مبدأ تجميد التجفيف

تجميد التجفيف على أساس عملية التسامي في " ثلاثة مرحلة المياه الرسم البياني " ، أي أن الجليد الصلبة يمكن تحويلها مباشرة إلى بخار الماء من دون سائل . وتشمل مبادئها الأساسية ما يلي :

مرحلة التجميد : تبريد المواد بسرعة إلى نقطة الانصهار أو أقل من درجة حرارة التحول الزجاجي ، وتجميد المياه في بلورات الثلج .

تجفيف الأولية ( التسامي التجفيف ) : في فراغ ، بلورات الثلج مباشرة التسامي إلى بخار الماء ، محاصرين من قبل فخ الباردة .

الثانوية التجفيف ( المج التجفيف ) : مزيد من إزالة المياه من المواد ( المياه الممتصة ) عادة عن طريق زيادة درجة الحرارة .

المبادئ الفيزيائية الرئيسية :

التسامي يتطلب امتصاص الحرارة .

فراغ يقلل من ضغط المياه من ثلاث مراحل ، بحيث يمكن التسامي الجليد في درجة حرارة منخفضة .

فخ الباردة درجة الحرارة أقل من درجة حرارة التسامي واجهة لضمان فعالية التكثيف من بخار الماء .

عملية التجفيف بالتجميد

مرحلة ما قبل التجميد

الهدف : تجميد المياه مجانا في المواد على شكل بلورات الجليد مستقرة الهيكل .

طرق : عملية التبريد أو التجميد السريع ( على سبيل المثال - 40 ℃ أو النيتروجين السائل التجميد السريع ) .

ملاحظة : تجنب بطء التجميد مما يؤدي إلى بلورات الثلج الخشنة ، مما يؤثر على rewaterability . . . . . . .

مرحلة التجفيف الأولي

الشرط : درجة فراغ عادة 10 ~ 100 باسكال ، الجرف - 40 ℃ ~ 0 ℃ . . . . . . .

العملية : التسامي من الكريستال الجليد ، درجة حرارة المواد تبقى بالقرب من نقطة الانصهار .

نسبة الوقت : أطول ( حوالي 60-80 ٪ ) .

الثانوية مرحلة التجفيف

الشرط : رفع درجة حرارة الجرف ( 20 ~ 50 ℃ ) ، مواصلة ضخ فراغ .

العملية : إزالة المياه الملزمة ( الرطوبة الممتزة داخل المواد ) .

نقطة النهاية : محتوى الماء من المنتج إلى 1 ٪ ~ 3 ٪ ( اعتمادا على الطلب ) .

تكوين نظام مجفف تجميد

نظام التبريد

ضاغط ، المكثف ، صمام التوسع ، المبخر ( فخ الباردة )

وظيفة : توفير بيئة درجة حرارة منخفضة ، وتحقيق ما قبل التجميد و فخ الباردة اصطياد الجليد .

نظام فراغ

دوارة مضخة فراغ + جذور مضخة ( أو الجزيئية مضخة )

العمل : إنشاء والحفاظ على بيئة فراغ عالية ( 10 ⁻ ~ 10 ² السلطة الفلسطينية ) .

نظام التدفئة

التدفئة الكهربائية الجرف ( التحكم في درجة الحرارة )

العمل : توفير الحرارة التسامي والمج العمليات .

فخ الباردة

يقع خارج غرفة التجفيف ، درجة الحرارة تصل إلى - 80 ℃ أدناه

العمل : التقاط بخار التسامي ومنعه من دخول فراغ مضخة .

غرفة التجفيف

المواد : الفولاذ المقاوم للصدأ ، مع نافذة عرض شفافة

نوع : جولة زجاجة ، متعددة ، في الموقع ، متعددة ، الخ .

نظام التحكم

المجلس التشريعي الفلسطيني أو شاشة تعمل باللمس التحكم القابلة للبرمجة منحنى التجفيف بالتجميد ( درجة الحرارة ، فراغ ، الوقت )

رصد المعلمات : الجرف درجة الحرارة ، درجة حرارة المواد ، فراغ ، فخ الباردة درجة الحرارة .

نظام معالجة غاز الذيل ( اختياري )

فلتر أو جهاز الامتزاز الكربون المنشط لمنع المذيبات العضوية أو المخاطر البيولوجية من التفريغ .

عملية تجميد مجفف

خذ على سبيل المثال مختبر مجفف تجميد :

مرحلة الإعداد

التحقق من حالة المعدات ( فراغ مضخة مستوى الزيت ، ضغط التبريد ، وإمدادات الطاقة ) .

تنظيف غرفة التجفيف مع فخ الباردة ، وتركيب عينة حامل .

توصيل مضخة فراغ مع المعدات ، وفتح مياه التبريد ( إن وجدت ) .

تحميل عينة

ملء العينة في تجميد المجفف زجاجة ، صينية ، أو قارورة .

ختم زجاجة الفم ( ترك تنفيس الهواء أو استخدام سدادة مطاطية + فلتر ) .

قبل التجميد

بدء تشغيل نظام التبريد ، وخفض درجة حرارة الجرف - 40 ℃ أو مجموعة .

عينات يتم تجميدها بشكل متزامن مع الرفوف ، أو قبل تجميدها خارج الثلاجة / مجفف بالتجميد .

تجميد الوقت : عادة من 1 إلى 2 ساعة حتى يتم تجميد العينة .

فراغ التجفيف

بدء تشغيل مضخة فراغ ، إغلاق صمام التفريغ ، وبناء فراغ ( < 100 باسكال ) .

تعيين منحنى التجفيف بالتجميد :

تجفيف الأولية : الجرف ارتفاع درجة الحرارة - 20 ℃ ~ 0 ℃ لعدة ساعات إلى عشرات الساعات .

الثانوية التجفيف : ارتفاع درجة الحرارة إلى 20 ~ 40 ℃ ، والتجفيف المستمر لمدة 2 ~ 6 ساعات .

رصد التغيرات في درجة الحرارة فراغ لمنع " رذاذ زجاجة " أو الانهيار .

نهاية التفريغ

بعد التجفيف ، تنزف ببطء ( منع تدفق الهواء من ضرب العينة ) .

أخذ العينات وتخزينها في الختم ( مثل الغدة قارورة ) .

إغلاق المعدات وتنظيف فخ الباردة ذوبان الجليد المياه .

صيانة

استبدال مضخة فراغ النفط بانتظام ، وتنظيف فخ الباردة وتجفيف الغرفة .

التحقق من تسرب المبردات ومعايرة أجهزة استشعار درجة الحرارة .

تطبيق تجميد التجفيف

مجال	تطبيق نموذجي
الطب الحيوي	تجميد المجفف الحفاظ على اللقاحات والأنزيمات والأجسام المضادة والبلازما والخلايا مرنا اللقاحات
صناعة الأغذية	تجميد المجفف والحفاظ على القهوة ، الفواكه والخضروات ، اللحوم ، البروبيوتيك ، شوربة مريحة
ميكروبيولوجيا	الحفاظ على المدى الطويل من البكتيريا والطحالب
علم المواد	نزح المياه من المواد متناهية الصغر ، البوليمر السلائف ، محفز
مستحضرات التجميل	تجميد المجفف مسحوق المكونات النشطة مثل الكولاجين ، المستخلصات النباتية
البحث العلمي في التدريس	الجفاف قبل المعالجة والتحليل الهيكلي

ميزة

الحفاظ على هيكل النشاط ونكهة .

rewaterability جيدة ؛

التخزين على المدى الطويل ( درجة الحرارة العادية أو 4 ℃ مستقرة لعدة سنوات ) ؛

خفيفة الوزن ومناسبة للنقل .

دليل اختيار مجفف تجميد

العوامل التالية يجب أن تؤخذ في الاعتبار عند اختيار مجفف بالتجميد :

استخدام مقياس

مختبر البحوث والتنمية : سطح المكتب الصغيرة ( 0.1 ~ 10 لتر القدرة )

الإنتاج التجريبي : متوسطة الحجم ( 10 ~ 100 لتر )

الإنتاج الصناعي : كبيرة الحجم مجفف بالتجميد المستمر ( > 100 لتر )

طريقة التجفيف بالتجميد

manifold : مناسبة لأنّ زجاجات السائل ، منخفضة التكلفة ، ولكن لا يمكن التحكم في درجة الحرارة .

جولة زجاجة / نوع البليت : مناسبة لعينات صلبة أو لزجة .

في الموقع ( في الموقع ) : عينة وضعت في غرفة التجفيف ، يمكن التحكم في درجة الحرارة المبرمجة ، ومناسبة لارتفاع متطلبات العقيم المشهد ( مثل المستحضرات الصيدلانية ) .

متعددة : الجمع بين المرونة والتحكم في درجة الحرارة .

نطاق درجة الحرارة

الجرف درجة حرارة منخفضة : - 50 ℃ - 80 ℃ ( أوصت - 80 ℃ العينات البيولوجية )

فخ الباردة انخفاض درجة الحرارة : - 80 ℃ - 105 ℃ ( انخفاض كفاءة أعلى )

真空性能

فراغ الحد : ≤ 10 باسكال ( معدات عالية الجودة تصل إلى 1 ~ 5 باسكال )

مضخة فراغ التكوين : دوارة مضخة + جذور مضخة مزيج أفضل .

نظام التحكم

إذا كان البرنامج يدعم تجميد المجفف منحنى ( متعدد المراحل التحكم في درجة الحرارة ، فراغ التحكم )

تسجيل البيانات وتصدير وظيفة ( برنامج الرصد العالمي / GLP )

السلامة والامتثال

انفجار تصميم ( المذيبات العضوية عينة )

الترشيح العقيم ، على الخط التعقيم ( المسبار ) ، في الموقع التنظيف ( CIP ) ( الصيدلانية الصف )

م ، ادارة الاغذية والعقاقير 21 CFR الجزء 11 ( إذا لزم الأمر الامتثال للبيانات الإلكترونية )

العلامة التجارية وما بعد البيع

العلامات التجارية الدولية : labconco ، كريس ، س العلمية ، millrock

العلامات التجارية المحلية : boyikang yonghechuangxin , شنغهاي , الصين فرع ميلينغ

التركيز على توريد المواد الاستهلاكية ، وصيانة سرعة الاستجابة ، تكلفة المواد الاستهلاكية ( مثل فراغ ضخ النفط ، الختم الدائري )

استخدام الاحتياطات والصيانة

ملاحظة

العينة يجب أن تكون مجمدة ثم فراغ ، أو أنها سوف " الغليان " رذاذ .

عينة من المذيبات العضوية يجب أن تكون حذرا : بعض المذيبات ( مثل الإيثانول والأسيتون ) من السهل أن تتطاير أو حتى تنفجر تحت ضغط منخفض ، تحتاج إلى نوع خاص من الانفجار .

تجنب كثرة فتح وإغلاق الأبواب ، ومنع تسرب فراغ والصقيع سميكة جدا من فخ الباردة .

شيلين زجاجة يحتاج نصف الضغط سدادة لمنع الهواء من العودة إلى الرطوبة .

الصيانة اليومية

تحقق من لون السائل مستوى مضخة فراغ كل أسبوع واستبدالها بانتظام ( 200-500 ساعات العمل الموصى بها ) .

تنظيف غرفة التجفيف و فخ الباردة بعد كل استخدام ، ومنع التلوث الصليب .

فخ الباردة تذويب : بعد التوقف عن ذوبان الطبيعية أو التدفئة الكهربائية تذويب ، لا تستخدم أداة حادة كشط مجرفة .

تحقق بانتظام ضغط التبريد والضواغط تشغيل الصوت .

معايرة أجهزة استشعار درجة الحرارة ( مرة في السنة ) .

ثامناً - المشاكل والحلول المشتركة

مشكلة	سبب	حل
انهيار أو ذوبان العينة	درجة حرارة عالية جدا ، وعدم كفاية فراغ ، وعدم كفاية ما قبل التجميد	خفض درجة حرارة الجرف ، والتأكد من أن تصل إلى مستوى فراغ
تجميد تجفيف الوقت طويل جدا	فراغ الفقراء ، وانخفاض كفاءة فخ الباردة ، عينة سميكة جدا	التحقق من نظام فراغ ، وتنظيف فخ الباردة ، والحد من سمك العينة
لا يمكن ضخ فراغ	تسرب الهواء ، مضخة التلوث ، صمام الفشل	الكشف عن تسرب ، تغيير مضخة الزيت ، صمام إصلاح
رذاذ زجاجة	لا تجميد كامل ، فراغ ترتفع بسرعة كبيرة جدا	ما قبل التجميد الكامل ، وبطء ضخ فراغ
الفقراء rewaterability	لا تجفيف أو تدمير هيكل	إطالة وقت التجفيف الثانوية ، وتحسين منحنى التجفيف بالتجميد
فخ الباردة شديدة التجمد	لا تذويب في الوقت المناسب ، بخار الماء الزائد	تذويب العادية ، دفعة تجهيز العينات

ملخص

تجميد مجفف هو نوع من كفاءة عالية ، معتدل معدات التجفيف ، جوهر يكمن في " انخفاض درجة حرارة التجميد + فراغ التسامي " العملية الفيزيائية . اختيار النموذج يجب أن تكون جنبا إلى جنب مع تطبيق المشهد ، عينة مميزة وعملية الطلب ، قبل التجميد والفراغ منحنى درجة الحرارة يجب أن تسيطر عليها بدقة في عملية التشغيل لضمان جودة المنتج . جنبا إلى جنب مع تطوير المستحضرات الصيدلانية البيولوجية ، والأغذية الوظيفية والمواد ذات القيمة المضافة العالية ، تجميد تجفيف التكنولوجيا تتطور نحو العقم ، العقم ، على نطاق واسع . مفتاح النجاح في البحث العلمي والإنتاج هو إتقان مبدأ التشغيل والصيانة بشكل صحيح .