O secador de pulverização por congelamento experimental é um dispositivo de separação altamente eficiente projetado especialmente para escala de laboratório, principalmente para converter materiais líquidos em pó seco por meio de atomização a baixa temperatura e congelamento rápido. Seu design combinado permite uma conversão suave de líquido para sólido, especialmente adequado para o tratamento de substâncias sensíveis ao calor, fáceis de oxidar ou altamente ativas. Aqui está uma análise detalhada da estrutura do dispositivo e suas funções correspondentes:

Componente principal: sistema de pulverização

O topo do equipamento é equipado com um boço bifluido movido por uma bomba de dosagem de precisão, capaz de misturar o líquido com o gás comprimido para formar gotas de névoa de microns. Este design de dois canais garante a estabilidade e a uniformidade do efeito de pulverização: o material líquido é transportado ao longo dos capilares centrais, enquanto a abertura periférica entra no fluxo de ar de alta velocidade como fonte de energia. Quando os dois se encontram na saída, uma forte força de corte é gerada para quebrar o fluxo de líquido em pequenas esferas de líquido que entram imediatamente no ambiente de baixa temperatura para iniciar o processo de mudança de fase. O sistema é equipado com um controlador de fluxo ajustável que permite ao usuário ajustar a velocidade de alimentação e os parâmetros de pressão de acordo com as características da amostra para controlar com precisão a distribuição do tamanho das gotas de névoa.

II, dispositivo de armadilha fria de baixa temperatura do secador de spray congelado experimental

As paredes internas da cavidade de vácuo cilíndrica em torno da área de pulverização são equipadas com dispositivos de congelamento rápido constituídos por uma matriz de placas refrigerantes semicondutoras. O módulo permite um resfriamento rápido através do efeito Pallet, reduzindo a temperatura da câmara abaixo de -50 ° C em um período extremamente curto. Esse gradiente de temperatura drástico faz com que minúsculas gotas após a pulverização se condensem instantaneamente em partículas de cristal de gelo em estado sólido, evitando eficazmente a deformação ou a degradação da matéria macromolecular devido ao aquecimento. A parede interna da armadilha fria é polida em espelho para reduzir a adesão do material e facilitar a observação do processo experimental. Além disso, o design da camada de isolamento dinâmico garante a utilização máxima da energia e reduz os custos de consumo de energia.

Subsistema de vácuo

O sistema de obtenção de vácuo secundário, composto por bombas mecânicas rotativas e bombas de difusão em série, é fundamental para manter o ambiente seco. A bomba primária é responsável pela remoção da maioria das moléculas de ar para estabelecer o vácuo básico; As bombas secundárias removem ainda mais as moléculas de gás residuais, eventualmente estabilizando a pressão dentro da cavidade na escala de 10Pa. Essas condições de vácuo ultra-elevado reduzem significativamente a temperatura trifásica da água, permitindo que o processo de sublimação ocorra a temperaturas mais baixas. O instrumento de monitoramento do vácuo em tempo real é equipado com uma válvula de regulamento automático para garantir que as flutuações de pressão durante todo o ciclo de secagem sejam controladas dentro de ±5Pa, garantindo a repetitividade entre lotes.

Unidade de sublimação de aquecimento do secador de spray congelado experimental

A placa de aquecimento de película elétrica localizada na parte inferior do dispositivo fornece uma curva de aumento de temperatura controlada que transmite o calor uniformemente para a bandeja de carga através do sistema de circulação de óleo condutor de calor. O módulo de controle de temperatura do programa suporta a configuração de estratégia de aquecimento em vários estágios, evitando a sinterização do produto devido a temperaturas súbitas altas e garantindo a sublimação completa dos cristais de gelo sem resíduos de solventes. O sensor de temperatura infravermelho dá feedback em tempo real sobre a temperatura real da superfície do material e forma um circuito de controle de circuito fechado com valores definidos, com precisão de até ± 0,5 ° C. Este processo simula o princípio do derretimento do gelo e da neve na natureza, mas é realizado de uma forma mais controlada.

Sistemas de proteção de coleta

O separador de ciclone especialmente concebido usa o princípio da força centrífuga para separar o pó seco leve dos gases de escape, depositando partículas mais pesadas no fundo da garrafa de recolha. Os filtros HEPA de alta eficiência interceptam a poeira fina que escapa e impedem que ela entre na bomba de vácuo causando desgaste. Todas as partes do material em contato são fabricadas em aço inoxidável 316L e a superfície é polida por eletrólise para eliminar o risco de contaminação por íons metálicos. O design estrutural desmontável facilita a limpeza e a desinfecção, atendendo aos requisitos de produção limpa GMP.

Sistema de controle inteligente de secador de pulverização congelada experimental

A interface touch-screen integra todas as funções de configuração de parâmetros operacionais, incluindo o controle do programa de tempo para variáveis-chave como pressão de pulverização, velocidade de alimentação, vácuo e taxa de aquecimento. A função de histórico incorporada pode armazenar até cem conjuntos de esquemas de experimentos, facilitando chamadas rápidas durante repetições subsequentes. O mecanismo de bloqueio de segurança monitora o estado operacional de cada subsistema e, uma vez detectadas circunstâncias anormais (por exemplo, sobretemperatura, corte de água, vazamento de energia), aciona imediatamente o alarme acústico e luminoso e protege automaticamente contra paradas. A interface de rede suporta o monitoramento remoto e a transmissão de dados, facilitando que os pesquisadores criem sistemas de gerenciamento de bancos de dados.