真空乾燥機にはどのような種類がありますか？

材料の凍結場所によって、凍結乾燥一体型と凍結乾燥分離型に分けられます。凍結乾燥一体型とは、材料の凍結と乾燥を凍結乾燥ボックス内で行うことを意味します。凍結乾燥ボックス内の棚は冷却と加熱が可能です。凍結乾燥材料は棚に置かれ、前処理として主に伝導による凍結と加熱を行い、輻射伝熱は副次的な役割を果たします。医療分野で使用されている凍結乾燥機のほとんどは凍結乾燥一体型であり、材料を清潔に保ち、汚染を防止することを目的としています。

凍結乾燥分離型とは、冷蔵室、急速冷凍庫、または液体容器で予備凍結を行い、乾燥時に予備凍結された材料を乾燥箱（ビン）に移す方式です。その目的は、エネルギーを節約し、乾燥時間を短縮し、生産効率を向上させることです。製品コストを削減するため、このタイプの凍結乾燥機は主に輻射加熱方式を採用しており、食品凍結乾燥機に適しています。

冷凍方法によって、静的冷凍、動的冷凍、遠心冷凍、シェル冷凍、スピン冷凍、スプレー冷凍、気流冷凍（エアブラスト冷凍）などに分けられます。

凍結方法の具体的な選択は、材料の性質と凍結乾燥プロセスの要件に応じて決定する必要があります。

集水器（水蒸気凝縮器）の設置位置によって、内蔵型と外付け型の2種類に分けられます。内蔵型集水器は凍結乾燥箱内に設置され、凍結乾燥箱の棚の両側、底部、または後部に設置できます。

内蔵型凍結乾燥機は床面積を節約し、ポンプガスの集水器への抵抗が小さく、乾燥ボックスと集水器間の接続パイプとバルブが省略されるため、経済的です。ただし、内蔵型集水器と棚との距離が比較的短いため、棚の加熱均一性に影響を与え、熱橋が発生しやすく、集水器の集水特性に影響を与えます。一部の内蔵型集水器は、霜取り時に動作を停止する必要があります。生産サイクルと生産効率に影響を与えます。外付け集水器は凍結乾燥ボックスの外側に配置され、独立したシェルが必要です。凍結乾燥ボックスと集水器はパイプとバルブで接続されています。その長所と短所は、内蔵型と正反対です。

使用される真空システムによって、水蒸気ジェットポンプ式とウォータートラップ＋機械ポンプ式の2種類があります。水蒸気ジェットポンプ真空システムはウォータートラップを必要とせず、大量の水蒸気を直接抽出できます。空気抽出量が多く、効率が高く、空気抽出量を制御することができます。しかし、水蒸気を動力として必要とし、ボイラーで発生した水蒸気の圧力が変動しやすく、ポンプの性能に影響を与えます。ボイラーの燃焼は環境汚染を引き起こす可能性があるため、このシステムを使用する食品はごくわずかです。ウォータートラップ＋機械ポンプシステムでは、ウォータートラップ用に冷凍システムを構成する必要があります。

一般的に、単段圧縮機の冷凍システムでは、蒸発器の最低表面温度は-35℃です。二段圧縮機の冷凍システムでは-50℃、カスケード圧縮機の冷凍システムでは-80℃に達することがあります。真空度のニーズに応じて、ウォータートラップの前にルーツポンプ＋水封ポンプユニット、ルーツスライドバルブポンプユニット、ルーツロータリーベーンポンプユニットを設置するか、大気を直接排出できる各種機械式真空ポンプのみを設置することができます。

凍結乾燥箱内の棚での加熱方法により、直接加熱と間接加熱に分けられます。

直接加熱は、電気または各種熱媒体を用いて棚を直接加熱する方法です。加熱速度が速く、省エネ効果がありますが、棚の温度ムラが生じやすく、制御が難しいという欠点があります。間接加熱には熱交換器が必要です。熱媒体は熱交換器で加熱された後、棚にポンプで送り込まれ、循環加熱されます。その利点と欠点は、直接加熱とは正反対です。

加熱に使用される作動媒体に応じて、油、水、蒸気加熱、電気加熱に分けられます。

石油は価格が高く、熱容量が小さく、循環量が大きいため、棚流路に水がスケール付着しやすく、流路断面積が減少して熱交換効果に影響を及ぼします。水蒸気の温度と圧力を制御するのは難しく、電熱棚の温度均一性は良くありません。そのため、近年、各工場ではエチレングリコール、Rllなど、冷凍・加熱に適した様々な冷温媒体作動流体を用意しています。⑨製造方法により、連続式と断続（周期）式の2種類に分けられます。

連続凍結乾燥機はコストが高く、生産能力が大きく、単一材料の大規模生産に適しています。バッチ凍結乾燥機の長所と短所は、連続凍結乾燥機の長所と短所と正反対です。