根据用户冻干产量不同的需求,冷冻干燥机一般可分为三个系列,即实验型系列、中试型及小规模生产系列,以及工业生产系列。
实验系列的冷冻干燥机用于研发之用,冷凝器的结冰量每批小于10 公斤,冻干箱的板层面积小于0. 5平方米之间。
中试及小规模生产系列用于扩大试验及小生产之用。冷凝器的结冰量每批在10 - 40 公斤之间,冻干箱的板层面积在0.5 - 2 平方米之间。
工业生产系列的冷冻干燥机用于工厂大规模生产之用,冷凝器的结冰量每批在40 - 1600 公斤之间,冻干箱的板层面积在3 - 80 平方米之间。
用户应根据自己的产量,通过计算来确定需用多大容量的冷冻干燥机。例如每批需冻干200 公斤(升)液体量的产品,则首先应确认选用冷凝器的结冰量不小于200 公斤(升) 的冷冻干燥机,然后计算出冻干板层的负荷面积,面积的计算与产品的装载方法有关。盘装法充分利用了板层面积,而瓶装法由于瓶之间的间隙未充分利用,所需的板层面积较大。下面按盘装和瓶装两种工艺分别予以计算:
1.1 盘装法
每盘的装载高度为20 毫米,则200 公斤(升) 的液体所需的板层面积为:
A(面积,m2) = V (容积,m3) / H(高度,m)= 0. 2m3/ 0. 02m = 10m2
即需选用板层面积为10 m2的冷冻干燥机,再查一下10 m2冷冻干燥机的冷凝器的结冰量是否能承受200 公斤(升) 的能力,如果满足要求,就可以选定该种型号的冷冻干燥机。
1.2 瓶装法
使用的瓶子为国产20ml 西林瓶( 直径为22mm ,高度为50mm) 。每瓶内的装量为5ml 。
首先计算每批所需的瓶子总量。
N(瓶子数目) = V (总装量ml) / v (每瓶的装量ml)
= 200000ml/ 5ml = 40000 个
然后计算冻干箱的板层面积:
A (面积m2 ) = a (每瓶占用面积m2 ) xN (总瓶数)
= (0. 022 ×0. 022) ×40000 = 19. 36m2
由于圆瓶子之间可以互相错开排放,因此实际占用面积比上述按瓶直径x 直径的方块累积面积要小,大致可乘上一个系数0.9 。
即 19. 36 ×0. 9 = 17. 4 m2
可选用板层面积17. 4 平方米的冷冻干燥机。
再查一下17. 4 平方米冷冻干燥机的冷凝器结冰量是否符合要求,如果符合即可选定。
有时计算的面积与实际型号的面积不完全相同,那么可以选择最接近的型号。
冻干箱板层间距一般以毫米为单位,可以取盘高或瓶高加30 至50 ,小于30 可能要影响升华气流的通畅,大于50 则不很经济。盘装的情况以及7ml以上高的瓶子需要大的板层间距。
有时冷冻干燥机需要在不同时间使用不同高度的容器,则可以选用板层距离可调型的冷冻干燥机。这种冷冻干燥机可以很方便地把二层板层合并为一层,使板层的距离比原来扩大一倍。
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