상업용 동결 건조기의 공급 업체로서, 나는 종종 기계의 다양한 구성 요소와 그 기능에 대해 묻습니다. 동결 건조 공정에서 중요한 역할을하는 중요한 부분은 진공 펌프입니다. 이 블로그에서는 상업용 동결 건조기에서 진공 펌프의 기능을 탐구 할 것입니다.
동결 건조 과정 이해
진공 펌프의 역할을 논의하기 전에 동결 건조의 기본 원리를 이해하는 것이 필수적입니다. 동결 - 식 동결 건조라고도하는 건조는 승화에 의해 냉동 생성물에서 물을 제거하는 과정입니다. 승화는 액체 상을 통과하지 않고 고체 상 (ICE)에서 기상상 (물 증기)으로 직접 물질을 전이시키는 것이다.
동결 건조 과정은 일반적으로 냉동, 1 차 건조 및 2 차 건조의 세 가지 주요 단계로 구성됩니다. 동결 단계 동안, 제품은 일반적으로 공허 지점 아래에서 매우 저온으로 동결됩니다. 이 단계는 건조 된 제품의 최종 품질을 결정하므로 중요합니다. 1 차 건조 단계에서, 압력이 감소되고, 생성물의 얼음이 승화시킬 수 있도록 열이 가해집니다. 마지막으로, 2 차 건조 단계에서, 압력을 추가로 줄이고 온도를 약간 증가시켜 남은 결합 된 물이 제거된다.
동결에서 진공 펌프의 역할 - 건조
낮은 압력 환경 생성
상업용 동결 건조기에서 진공 펌프의 주요 기능은 건조 챔버 내에서 낮은 압력 환경을 생성하고 유지하는 것입니다. 승화는 낮은 압력 조건에서만 발생할 수 있습니다. 챔버 내부의 압력을 줄임으로써 물의 끓는점이 상당히 낮아집니다. 정상적인 대기압 (약 101.3 kPa)에서 물은 100 ℃에서 끓는다. 그러나 진공 환경에서 비등점은 0 ° C 미만으로 줄어들 수 있습니다.
압력이 낮아지면 냉동 생성물의 얼음은 액체로 녹지 않고 직접 수증기로 변할 수 있습니다. 이것은 제품의 구조와 품질을 보존하는 데 중요합니다. 예를 들어, 식품 산업에서 동결 건조 과일과 채소는 원래 모양, 색상 및 영양가를 유지합니다. 승화 과정은 제품이 액체 상태의 고온에 노출되는 전통적인 건조 방법 중에 발생할 수있는 손상을 피하기 때문입니다.
우리의음식 및 야채를위한 진공 건조기효율적인 승화 및 우수한 제품 품질을 보장하기 위해 고품질 진공 펌프를 사용하도록 설계되었습니다.
수증기 제거
낮은 압력 환경을 만드는 것 외에도 진공 펌프는 승화 과정에서 생성 된 수증기를 제거하는 데 중요한 역할을합니다. 얼음이 승화함에 따라, 수증기는 건조 챔버에서 지속적으로 제거되어 낮은 압력 조건을 유지하고 수증기의 재산을 다시 생성물에 다시 방지해야한다.
진공 펌프는 챔버 밖에서 수증기를 빨아서 물 증기를 냉각하고 다시 얼음으로 응축시킨 응축기로 옮깁니다. 응축기는 수증기의 트랩으로서 작용하여 진공 펌프가 건조 챔버의 저압 환경을 계속 유지할 수있게한다.
건조 속도 향상
우물 - 기능 진공 펌프는 제품의 건조 속도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 챔버로부터 수증기를 지속적으로 제거함으로써, 생성물과 주변 환경 사이의 수증기의 농도 구배가 유지된다. 이 구배는 승화 과정을 구동하여 제품의 얼음이 더 빨리 승화시킬 수 있습니다.
또한, 높은 성능 진공 펌프는 짧은 시간 내에 더 낮은 압력을 얻을 수있어 승화 과정을 더욱 가속화시킬 수 있습니다. 이것은 시간이 본질 인 상업용 응용 분야에서 특히 중요합니다. 예를 들어, 제약 산업에서약물 동결 건조기약물의 안정성과 효능을 보장하면서 생산 마감일을 충족시키기 위해 약물을 효율적으로 건조시켜야합니다.
상업용 동결 건조기에 사용되는 진공 펌프의 종류
로타리 베인 펌프
로타리 베인 펌프는 상업용 동결 건조기에서 가장 일반적으로 사용되는 진공 펌프 유형 중 하나입니다. 그들은 원통형 챔버 내부의 회전 베네를 사용하여 진공을 만듭니다. 베인이 회전함에 따라 가스 (이 경우 수증기)를 함정하고 압축 한 다음 펌프에서 배출합니다.
로타리 베인 펌프는 비교적 간단한 설계, 신뢰성 및 중간 정도의 진공 수준을 달성하는 능력으로 유명합니다. 그들은 특히 식음료 산업에서 많은 일반 - 목적 동결 - 건조 응용 프로그램에 적합합니다. 그러나 최적의 성능을 보장하기 위해 오일 교환과 같은 정기적 인 유지 보수가 필요할 수 있습니다.
다이어프램 펌프
다이어프램 펌프는 일부 상업용 동결 건조기에 사용되는 또 다른 유형의 진공 펌프입니다. 그들은 진공 상태를 만들기 위해 앞뒤로 움직이는 유연한 다이어프램을 사용합니다. 다이어프램 펌프는 오일이 없기 때문에 제약 및 생명 공학 산업과 같이 오일 오염이 우려되는 응용 분야에 적합한 선택이됩니다.
이 펌프는 또한 비교적 조용하며 로터리 베인 펌프에 비해 유지 보수가 적습니다. 그러나 일반적으로 펌핑 속도가 낮으며 대량의 물 수증기 제거가 필요한 대형 산업 응용 분야에 적합하지 않을 수 있습니다.
뿌리 송풍기
뿌리 펌프라고도하는 뿌리 송풍기는 종종 다른 유형의 진공 펌프와 함께 사용하여 더 높은 펌핑 속도와 압력을 낮추는 것입니다. 그들은 두 개의 카운터 회전 로브를 사용하여 흡입구에서 출구로 가스를 이동시킵니다.
뿌리 송풍기는 대량의 가스를 빠르게 제거하는 데 매우 효율적이지만 자체적으로는 매우 낮은 압력으로 작동 할 수 없습니다. 따라서, 이들은 일반적으로보다 효과적인 진공 시스템을 생성하기 위해 로터리 베인 펌프와 같은 백킹 펌프와 직렬로 사용됩니다.
진공 펌프 성능이 제품 품질 및 효율성에 미치는 영향
진공 펌프의 성능은 동결 건조 공정의 품질과 효율에 직접적인 영향을 미칩니다. 고품질 진공 펌프는 최종 압력을 낮추고 펌핑 속도가 빨라질 수 있습니다. 즉, 승화 공정이보다 빠르고 철저하게 완료 될 수 있습니다.
예를 들어, 제약과 같은 고 가치 제품의 생산에서 최종 제품의 일관성과 품질을 보장하기 위해서는 신뢰할 수있는 진공 펌프가 필수적입니다. 진공 수준의 모든 변동은 고르지 않은 건조로 이어질 수 있으며, 이는 약물의 효능과 안정성에 영향을 줄 수 있습니다.
반면에, 실적이 낮은 진공 펌프는 건조 시간이 길고 에너지 소비가 높고 제품 품질이 낮아질 수 있습니다. 또한 물 증기의 불완전한 제거로 인해 제품 표면에 얼음 결정이 형성 될 수 있으며, 이는 제품의 외관 및 선반에 영향을 줄 수 있습니다.
동결 건조기를위한 올바른 진공 펌프 선택
상업용 동결 건조기의 진공 펌프를 선택할 때 몇 가지 요인을 고려해야합니다. 여기에는 건조 챔버의 크기, 건조되는 제품 유형, 필요한 건조 시간 및 예산이 포함됩니다.
식품 산업에 사용되는 중소 ~ 중간 크기의 동결 건조기의 경우 로타리 베인 펌프는 비용이 많이 드는 선택 일 수 있습니다. 그러나 오일이 필요한 대형 산업용 동결 건조기 또는 응용 분야의 경우 다이어프램 펌프와 루트 송풍기의 조합이 더 적합 할 수 있습니다.
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결론
결론적으로, 진공 펌프는 상업용 동결 건조기의 필수 구성 요소입니다. 이는 승화를위한 낮은 압력 환경을 만들고, 수증기 제거 및 건조 속도를 향상시키는 데 중요한 역할을합니다. 올바른 진공 펌프의 선택은 동결 건조 공정의 품질과 효율에 크게 영향을 줄 수 있습니다.
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참조
- GW Rey와 AJ May의 "Freeze -Drying의 원리".
- Pa Stokes의 "동결의 진공 기술".
- "음식 동결 - 건조 : 기본 및 응용"Okos et al.