Quali sono i tipi di essiccatori sotto vuoto?

In base al punto di congelamento del materiale, si può distinguere tra liofilizzazione integrata e liofilizzazione a separazione. La liofilizzazione combinata prevede che il congelamento e l'essiccazione dei materiali vengano eseguiti nella cella di liofilizzazione. Il ripiano della cella di liofilizzazione può essere raffreddato e riscaldato. Il materiale liofilizzato viene posizionato sul ripiano, che si basa principalmente sulla conduzione per il pretrattamento. Congelamento e riscaldamento, il trasferimento di calore per irraggiamento è secondario. La maggior parte dei liofilizzatori utilizzati in medicina sono di tipo combinato, il cui scopo è mantenere i materiali puliti e igienici e prevenire l'inquinamento.

Il metodo di separazione per liofilizzazione prevede che il pre-congelamento venga effettuato in una cella frigorifera, in un congelatore rapido o in un contenitore per liquidi, e che il materiale pre-congelato venga poi trasferito nel contenitore di essiccazione (bin) durante l'essiccazione. Lo scopo è risparmiare energia, ridurre i tempi di essiccazione e migliorare l'efficienza produttiva. Per ridurre i costi di produzione, questo tipo di liofilizzatore utilizza principalmente il riscaldamento a radiazione, particolarmente adatto per i liofilizzatori alimentari.

In base al metodo di congelamento, si può procedere in congelamento statico, congelamento dinamico, congelamento centrifugo, congelamento a guscio, congelamento a rotazione, congelamento a spruzzo, congelamento a flusso d'aria (congelamento a getto d'aria), ecc.

La scelta specifica del metodo di congelamento deve essere determinata in base alla natura del materiale e ai requisiti del processo di liofilizzazione.

A seconda della posizione in cui viene posizionato il raccoglitore d'acqua (condensatore di vapore acqueo), può essere suddiviso in due tipologie: da incasso e da esterno. Il raccoglitore d'acqua da incasso è posizionato all'interno della cella di liofilizzazione e può essere posizionato su entrambi i lati, sul fondo o sul retro del ripiano della cella di liofilizzazione.

Il liofilizzatore integrato consente di risparmiare spazio, la resistenza del gas pompato al contenitore dell'acqua è ridotta e i tubi di collegamento e le valvole tra la cella di essiccazione e il contenitore dell'acqua sono stati eliminati, il che è economico. Tuttavia, la distanza tra il contenitore dell'acqua integrato e il ripiano è relativamente breve, il che influisce sull'uniformità di riscaldamento del ripiano, è soggetto a ponti termici e influisce sulle caratteristiche di raccolta dell'acqua del contenitore dell'acqua. Alcuni contenitori dell'acqua integrati devono smettere di funzionare durante lo sbrinamento, il che influisce sul ciclo di produzione e sull'efficienza produttiva. Il contenitore dell'acqua esterno è posizionato all'esterno della cella di liofilizzazione e richiede un involucro indipendente. La cella di liofilizzazione e il contenitore dell'acqua sono collegati tramite tubi e valvole. I suoi vantaggi e svantaggi sono esattamente opposti a quelli del tipo integrato.

A seconda del sistema di vuoto utilizzato, ne esistono due tipi: pompa a getto di vapore acqueo e sistema con trappola d'acqua e pompa meccanica. Il sistema di vuoto con pompa a getto di vapore acqueo non necessita di trappola d'acqua e può estrarre direttamente una grande quantità di vapore acqueo. Il volume di estrazione dell'aria è elevato, l'efficienza è elevata e il volume di estrazione dell'aria può essere controllato. Tuttavia, il vapore acqueo è necessario come energia e la pressione del vapore acqueo generato dalla caldaia è soggetta a fluttuazioni, il che influisce sulle prestazioni della pompa. È probabile che le caldaie a combustione causino inquinamento ambientale, quindi solo una piccola quantità di alimenti utilizza questo sistema. Nel sistema con trappola d'acqua e pompa meccanica, è necessario configurare un sistema di refrigerazione per la trappola d'acqua.

Generalmente, nel sistema di refrigerazione con compressore monostadio, la temperatura superficiale minima dell'evaporatore è di -35 °C; nel sistema di refrigerazione con compressore bistadio, può raggiungere i -50 °C; nel sistema di refrigerazione con compressore a cascata, può raggiungere i -80 °C. A seconda del grado di vuoto richiesto, è possibile configurare una pompa Roots con pompa ad anello liquido, una pompa a cassetto Roots, una pompa a palette rotativa Roots davanti alla trappola per condensa, oppure solo diverse pompe per vuoto meccaniche in grado di scaricare direttamente l'atmosfera.

A seconda del metodo di riscaldamento utilizzato sul ripiano della scatola di liofilizzazione, si può distinguere tra riscaldamento diretto e riscaldamento indiretto.

Il riscaldamento diretto consiste nel riscaldare direttamente il ripiano tramite elettricità o altri mezzi termovettori, che garantiscono una rapida velocità di riscaldamento e un risparmio energetico, ma possono causare una temperatura non uniforme sul ripiano e sono difficili da controllare. Il riscaldamento indiretto richiede uno scambiatore di calore. Dopo essere stato riscaldato dallo scambiatore, il mezzo riscaldante viene pompato nel ripiano per il riscaldamento circolante. I suoi vantaggi e svantaggi sono esattamente opposti a quelli del riscaldamento diretto.

A seconda del mezzo di lavoro utilizzato per il riscaldamento, si può distinguere tra riscaldamento a olio, ad acqua, a vapore e riscaldamento elettrico.

Il prezzo del petrolio è elevato, la capacità termica è bassa e il volume di circolazione è elevato; l'acqua si deposita facilmente nel canale di flusso del ripiano, riducendone la sezione trasversale e compromettendo l'effetto di scambio termico; la temperatura e la pressione del vapore acqueo non sono facili da controllare; l'uniformità di temperatura del ripiano di riscaldamento elettrico non è buona. Pertanto, negli ultimi anni, diverse fabbriche hanno prodotto vari fluidi di lavoro a freddo e a caldo adatti alla refrigerazione e al riscaldamento, come glicole etilenico, Rll, ecc. ⑨ In base al metodo di produzione, può essere suddiviso in due tipi: tipo continuo e tipo intermittente (periodico).

Il liofilizzatore continuo ha costi elevati e una grande capacità produttiva ed è adatto alla produzione su larga scala di un singolo materiale; i vantaggi e gli svantaggi del liofilizzatore discontinuo sono esattamente opposti a quelli del liofilizzatore continuo.