CN205561422U - 一种冻干机制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冻干机制冷系统，包括制冷单元和主循环回路，所述主循环回路中设置有在第一开关位置和第二开关位置之间进行切换的阀门切换组件；当所述阀门切换组件位于第一开关位置时，所述制冷单元和冻干机中的冷阱、板层以及加热器均串联于所述主循环回路中；当所述阀门切换组件位于第二开关位置时，所述主循环回路切换为相互并联的板层加热回路和冷阱制冷回路，所述板层和加热器串联于所述板层加热回路中，所述冷阱和制冷单元串联于所述冷阱制冷回路中；所述制冷单元包括使用不同制冷媒介的主制冷组件和从制冷组件。本实用新型的冻干机制冷系统具有结构简单紧凑、操作简便、提高制冷量以及冻干效率的优点。

Description

一种冻干机制冷系统

技术领域

本实用新型主要涉及食品、医药包装技术领域，特指一种冻干机制冷系统。

背景技术

冻干机是制药行业和食品行业进行药品和食品冷冻干燥的设备，所谓冷冻干燥，就是先将需冷冻干燥的物品在低温下进行预冻，然后通过真空升华和解析吸附的方法，使制品的水分减少到在长时间内无法维持生物学反应和化学反应的水平，真空升华干燥阶段，物料中已冻结的游离水在低于其共结点所对应的饱和蒸汽压条件下，以升华的方式全部逸出，进入到冷凝表面结成冰，升华结束后，一般可除去85%以上的水分，而解析干燥阶段，则在升华干燥完成后，将剩余的那部分少量的吸附水（吸附在物料细胞壁和极性分子上、未冻结的水，一般点总含水量的10%左右）以蒸发的方式去除。

目前冻干机的制冷系统常用的为氟利昂制冷系统、液氮制冷系统。其中氟利昂制冷系统价格便宜、但产生的极限温度较高，使得冻干机在解析阶段时产生的冰的蒸汽压差较小，使得冻干产品内仍剩有一部分吸附水，影响冻干产品质量。而采用较氟利昂蒸发温度较低的制冷剂，比如液氮，其价格又较为昂贵。目前冻干的制冷系统较单一，而且即使采用两个不同的制冷系统，但板层与冷阱分别处于不同的回路中，冷热量相互独立、不可回收利用、不经济；而且液氮和氟利昂分别给板层和冷阱制冷时需要切换、程序复杂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、操作简便、提高制冷效率以及满足不同制冷需求的冻干机制冷系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种冻干机制冷系统，包括制冷单元和主循环回路，所述主循环回路中设置有在第一开关位置和第二开关位置之间进行切换的阀门切换组件；

当所述阀门切换组件位于第一开关位置时，所述制冷单元和冻干机中的冷阱、板层以及加热器均串联于所述主循环回路中；

当所述阀门切换组件位于第二开关位置时，所述主循环回路切换为相互并联的板层加热回路和冷阱制冷回路，所述板层和加热器串联于所述板层加热回路中，所述冷阱和制冷单元串联于所述冷阱制冷回路中；

所述制冷单元包括使用不同制冷媒介的主制冷组件和从制冷组件。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括换热组件和换热回路，所述制冷单元设置于所述换热回路中，所述换热组件两侧的换热通道分别位于换热回路和板层加热回路中。

所述换热回路中设有换热阀。

所述主循环回路包括第一管道、第二管道和第三管道，所述加热器的一侧通过第一管道与板层的一端相连，另一侧通过第二管道与制冷单元相连，所述制冷单元与冷阱相连后再经第三管道与板层的另一端相连。

所述阀门切换组件包括第一切换阀、第二切换阀和第三切换阀，所述第一切换阀安装于第二管道上，所述第二切换阀安装于第三管道上，所述板层的另一端与所述加热器的另一侧之间设置有直通管，所述第三切换阀安装于直通管上；当所述阀门切换组件位于第一开关位置时，所述第一切换阀和第二切换阀均开通且第三切换阀关闭；当所述阀门切换组件位于第二开关位置时，第三切换阀开通且第一切换阀和第二切换阀均关闭。

所述主制冷组件和从制冷组件相互串联以同时或单独提供制冷量。

所述主制冷组件为氟利昂制冷组件，所述从制冷组件为液氮制冷组件。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的冻干机制冷系统，在冻干机真空升华阶段，通过将阀门切换组件置于第一开关位置，使板层和冷阱在同一主循环回路中进行制冷；在解析干燥阶段，通过将阀门切换组件置于第二开关位置，使主循环回路切换为板层加热回路和冷阱制冷回路，其中板层加热回路为板层提供热量，冷阱制冷回路中的制冷单元则继续为冷阱提供冷量；通过阀门切换组件的切换，能够在不同回路中进行切换，满足冻干机不同冻干阶段的工艺需求，且此制冷系统结构简单、易于实现。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中标号表示：1、板层；2、冷阱；3、加热器；4、换热组件；41、换热阀；5、板冷循环泵；6、冷阱循环泵；71、第一管道；72、第二管道；73、第三管道；74、第一切换阀；75、第二切换阀；76、第三切换阀；77、直通管；8、制冷单元；81、主制冷组件；82、从制冷组件。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，本实施例的冻干机制冷系统，包括制冷单元8和主循环回路，主循环回路中设置有在第一开关位置和第二开关位置之间进行切换的阀门切换组件；

当阀门切换组件位于第一开关位置时（板层1预冻阶段），制冷单元8和冻干机中的冷阱2、板层1以及加热器3均串联于主循环回路中，制冷单元8提供冷量至板层1和冷阱2，此时加热器3未开启；

当阀门切换组件位于第二开关位置时（板层1预冻阶段结束进入至干燥阶段），主循环回路切换为相互并联的板层加热回路和冷阱制冷回路，此时板层1和加热器3串联于板层加热回路中，加热器3开启给板层1加热，而冷阱2和制冷单元8串联于冷阱制冷回路中，制冷单元8继续提供冷量至冷阱2完成捕冰；

制冷单元8包括使用不同制冷媒介的主制冷组件81和从制冷组件82。

本实施例中，还包括换热组件4和换热回路，制冷单元8设置于换热回路中，换热组件4两侧的换热通道分别位于换热回路和板层加热回路中，其中换热回路中设有换热阀41。当板层1过热时，换热阀41开启，冷阱制冷回路通过换热组件4给板层加热回路中的板层1降温，达到精确控温的目的。

本实施例中，主循环回路包括第一管道71、第二管道72和第三管道73，加热器3的一侧通过第一管道71与板层1的一端相连，另一侧通过第二管道72与制冷单元8相连，制冷单元8与冷阱2相连后再经第三管道73与板层1的另一端相连；阀门切换组件包括第一切换阀74、第二切换阀75和第三切换阀76，第一切换阀74安装于第二管道72上，第二切换阀75安装于第三管道73上，板层1的另一端与加热器3的另一侧之间设置有直通管77，第三切换阀76安装于直通管77上；当阀门切换组件位于第一开关位置时，第一切换阀74和第二切换阀75均开通且第三切换阀76关闭；当阀门切换组件位于第二开关位置时，第三切换阀76开通且第一切换阀74和第二切换阀75均关闭，此主循环回路结构简单、操作简便、易于实现。

本实施例中，主制冷组件81和从制冷组件82相互串联以同时或单独提供制冷量，两个制冷组件可以随时切换，互为备份，保证生产的安全进行。其中主制冷组件81为氟利昂制冷组件，从制冷组件82为液氮制冷组件，可以结合压缩机、液氮制冷各自的优势，制定出经济适用的冻干工艺，在冻干工艺时板层1降温、预冻阶段制冷量大，可以采用液氮制冷；在解析干燥阶段制冷量小可采用压缩机制冷，通过研究原有冻干工艺曲线及其制冷量换算结合压缩机、液氮制冷各自的优势，可设计出更为经济的冻干工艺。在其它实施例中，也可以根据实际需求采用其它的制冷媒介组合，这也应在本发明的保护范围内。

如图1所示，当板层1做预冻时，当阀门切换组件位于第一开关位置时，第一切换阀74和第二切换阀75均开通且第三切换阀76关闭，板冷循环泵5启动，冷阱循环泵6关闭。制冷单元8和冻干机中的冷阱2、板层1以及加热器3组成主循环回路，此时可选择氟利昂制冷或者液氮制冷（如果制冷量大可优先选择液氮制冷）。

预冻完成后进入干燥阶段，当阀门切换组件位于第二开关位置时，第三切换阀76开通且第一切换阀74和第二切换阀75均关闭。此时板层1和加热器3组成板层加热回路，加热器3开启给物料升温；冷阱2和制冷单元8串联于冷阱制冷回路，制冷单元8继续运行给冷阱2降温完成捕冰（后期制冷量小优先选择氟利昂制冷）。当板层1过热时，换热阀41开启，通过换热组件4并利用冷阱制冷回路中的导热油给板层1降温，达到精确控温的目的。干燥完成后，可切换到主循环回路，利用板层1中的热量来给冷阱2化霜，也可以用冷阱2中的冷量给灭菌后的板层1降温。

本实施例中，冷阱2的盘管采用硅油导热，比液氮直膨型盘管温度更均匀，更节约液氮。对比传统的压缩机制冷参冷（压缩机制冷需要在供应板层1、冷阱2之间频繁切换，给压缩机带来额外负担，且很不节能），现采用冷阱2盘管中硅油的冷量给板层1硅油降温控温，压缩机始终只给盘管中硅油制冷，更为均匀稳定。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种冻干机制冷系统，其特征在于，包括制冷单元（8）和主循环回路，所述主循环回路中设置有在第一开关位置和第二开关位置之间进行切换的阀门切换组件；

当所述阀门切换组件位于第一开关位置时，所述制冷单元（8）和冻干机中的冷阱（2）、板层（1）以及加热器（3）均串联于所述主循环回路中；

当所述阀门切换组件位于第二开关位置时，所述主循环回路切换为相互并联的板层加热回路和冷阱制冷回路，所述板层（1）和加热器（3）串联于所述板层加热回路中，所述冷阱（2）和制冷单元（8）串联于所述冷阱制冷回路中；

所述制冷单元（8）包括使用不同制冷媒介的主制冷组件（81）和从制冷组件（82）。

2.根据权利要求1所述的冻干机制冷系统，其特征在于，还包括换热组件（4）和换热回路，所述制冷单元（8）设置于所述换热回路中，所述换热组件（4）两侧的换热通道分别位于换热回路和板层加热回路中。

3.根据权利要求2所述的冻干机制冷系统，其特征在于，所述换热回路中设有换热阀（41）。

4.根据权利要求1或2或3所述的冻干机制冷系统，其特征在于，所述主循环回路包括第一管道（71）、第二管道（72）和第三管道（73），所述加热器（3）的一侧通过第一管道（71）与板层（1）的一端相连，另一侧通过第二管道（72）与制冷单元（8）相连，所述制冷单元（8）与冷阱（2）相连后再经第三管道（73）与板层（1）的另一端相连。

5.根据权利要求4所述的冻干机制冷系统，其特征在于，所述阀门切换组件包括第一切换阀（74）、第二切换阀（75）和第三切换阀（76），所述第一切换阀（74）安装于第二管道（72）上，所述第二切换阀（75）安装于第三管道（73）上，所述板层（1）的另一端与所述加热器（3）的另一侧之间设置有直通管（77），所述第三切换阀（76）安装于直通管（77）上；当所述阀门切换组件位于第一开关位置时，所述第一切换阀（74）和第二切换阀（75）均开通且第三切换阀（76）关闭；当所述阀门切换组件位于第二开关位置时，第三切换阀（76）开通且第一切换阀（74）和第二切换阀（75）均关闭。

6.根据权利要求1或2或3所述的冻干机制冷系统，其特征在于，所述主制冷组件（81）和从制冷组件（82）相互串联以同时或单独提供制冷量。

7.根据权利要求6所述的冻干机制冷系统，其特征在于，所述主制冷组件（81）为氟利昂制冷组件，所述从制冷组件（82）为液氮制冷组件。