ตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลวสำหรับทีมวิจัยอาหารในมหาวิทยาลัย: ทำอย่างไรให้การแช่แข็งตัวอย่างขนาดเล็กมีความสม่ำเสมอ

การทดลองแช่แข็งของทีมวิจัยอาหารในมหาวิทยาลัยไม่เหมือนกับสายการผลิตในโรงงาน โรงงานเน้นกำลังการผลิตและอัตราผลผลิต ส่วนห้องปฏิบัติการเน้นว่าการทดลองชุดเดียวกันสามารถทำซ้ำได้หรือไม่: สูตรเดียวกัน อุณหภูมิขาเข้าเดียวกัน เส้นโค้งการแช่แข็งเดียวกัน ตัวอย่างที่ทำวันนี้กับตัวอย่างที่ทำสัปดาห์หน้าต้องเปรียบเทียบกันได้ รุ่นที่เหมาะกับสถานการณ์นี้คือตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลว DKN-LFC-300 — ช่องภายใน 900 × 1320 × 1800 mm อุณหภูมิใช้งาน -150℃ ～ อุณหภูมิห้อง ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ ±1℃ ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ ±3℃ ความเร็วในการลดอุณหภูมิไม่ต่ำกว่า 20℃/นาที (ไม่มีโหลด) กำลังการผลิต 300 kg/h กำลังไฟทั้งเครื่อง 2.5 kW ชั้นวางสามารถใส่อาดได้ครั้งละ 40 ถาด

一、ภูมิหลังการใช้งาน

ตัวอย่างหนึ่งชุดมักมีหลายสิบถาด น้ำหนักรวมระหว่างหลายสิบถึงหลายร้อยกิโลกรัม ชนิดหลากหลาย ปริมาณน้อย แต่ละครั้งสิ่งที่แช่แข็งไม่เหมือนกัน สายการผลิตแบบอุโมงค์ขนาดใหญ่เหมาะกับการลำเลียงชนิดเดียวต่อเนื่อง เปลี่ยนชนิดต้องทำความสะอาดสายพาน ปรับพารามิเตอร์ ใช้ไม่ได้ ตู้แช่แข็งและตู้แช่แข็งอุณหภูมิต่ำพิเศษอาศัยการพาความร้อนตามธรรมชาติ ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างผิวและใจกลางตัวอย่างมีมาก เส้นโค้งการแช่แข็งกระจายกว้าง ทำให้ผลสรุปทำซ้ำได้ยาก

ตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลวจึงกลายเป็นตัวเลือกปกติของหลายห้องปฏิบัติการ: ปริมาตรภายในเพียงพอสำหรับใส่อาดหนึ่งชุด ลดอุณหภูมิได้เร็วและปรับระดับได้ ตัวอย่างหนึ่งชุดสามารถผ่านกระบวนการแช่แข็งได้ในเวลาอันสั้น พารามิเตอร์การแช่แข็งสามารถกำหนดตายตัวและบันทึกเป็นบันทึกการทดลอง

二、จุดยากของกระบวนการ

ความสม่ำเสมอของ批次 ในการทดลองเปรียบเทียบ หากความเร็วในการลดอุณหภูมิของการแช่แข็งสองครั้งแตกต่างกันมาก ขนาดผลึกน้ำแข็งก็จะต่างกัน ผลการทดสอบเนื้อสัมผัส การสูญเสียน้ำ และการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ในภายหลังก็จะไม่สอดคล้องกัน ฝั่งอุปกรณ์ต้องการความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิสูง ความเร็วในการลดอุณหภูมิเมื่อไม่มีโหลดที่เสถียร และวิธีการปฏิบัติงานก็ต้องกำหนดตายตัว

การวางและเคลื่อนย้ายตัวอย่าง การจัดวางอาด จำนวนถาดต่อตู้ เวลาตั้งแต่เข้าตู้ถึงออกตู้ จะบันทึกอย่างไร การกระทำเหล่านี้หากไม่มีสถานีงานและอุปกรณ์จับยึดที่กำหนดตายตัว ผู้ปฏิบัติงานต่างกันก็จะได้เวลาการแช่แข็งที่แตกต่างกัน

ความปลอดภัยในสภาพอุณหภูมิต่ำ อุณหภูมิภายในตู้สามารถถึง -150℃ เมื่อเปิดประตูเพื่อวางหรือนำออก ไอเย็นจะรั่วออก และความเข้มข้นออกซิเจนภายในตู้จะถูกแทนที่ด้วยไนโตรเจน ห้องปฏิบัติการมีบุคลากรมากและหมุนเวียนบ่อย การตรวจวัดความเข้มข้นออกซิเจนไม่สามารถพึ่งพาการเฝ้าดูของคนได้

三、การกำหนดค่าโซลูชัน

สถานการณ์นี้ใช้ ตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลว DKN-LFC-300 พารามิเตอร์อ้างอิงจากเอกสารทางเทคนิคของผลิตภัณฑ์:

รายการ	พารามิเตอร์
ขนาดช่องภายใน	900 × 1320 × 1800 mm (กว้าง×ลึก×สูง)
ขนาดภายนอก	1740 × 1730 × 2220 mm
อุณหภูมิใช้งาน	-150℃ ～ อุณหภูมิห้อง
ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ	±1℃
ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ	±3℃
ความเร็วในการลดอุณหภูมิ	ไม่ต่ำกว่า 20℃/นาที (ไม่มีโหลด) ปรับได้ตามความต้องการของการทดลอง
กำลังการผลิต	300 kg/h (แตกต่างกันตามผลิตภัณฑ์และรูปแบบบรรจุภัณฑ์)
กำลังไฟทั้งเครื่อง	2.5 kW
สารทำความเย็น	ไนโตรเจนเหลว 5-8 BAR
ชั้นวางและอาด	ชั้นวางสูงสุทธิ 1600 mm กว้าง 605 mm ลึก 807 mm ใส่ได้ครั้งละ 40 ถาด; อาด 400×600×25 mm สแตนเลส

ตรรกะการกำหนดค่ามีสามข้อ: ความสูงสุทธิภายใน 1600 mm พร้อมชั้นวาง 40 ถาด ตัวอย่างหนึ่งชุดเข้าตู้ครั้งเดียว ไม่ต้องแบ่ง批次เพื่อรอเวลา; ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ ±1℃ ความสม่ำเสมอ ±3℃ ตัวอย่างที่ตำแหน่งต่างกันภายในตู้อยู่ในโซนอุณหภูมิเดียวกัน ลดความคลาดเคลื่อนจากตำแหน่ง; ใช้ไนโตรเจนเหลวเป็นแหล่งความเย็น ความเร็วในการลดอุณหภูมิปรับได้จากการระเหย ภายใต้การตั้งค่าเดียวกัน批次ที่ต่างกันมีความสามารถในการเปรียบเทียบที่ดีกว่า

四、จุดสำคัญของกระบวนการ

บันทึกอุณหภูมิเริ่มต้นของตัวอย่างก่อนเข้าตู้ หลังจากเข้าตู้ให้เดินตามเส้นโค้งที่กำหนด อุณหภูมิภายในตู้ลดลงด้วยความเร็วไม่ต่ำกว่า 20℃/นาทีเมื่อไม่มีโหลด สถานการณ์วิจัยให้ความสนใจมากกว่าว่าอุณหภูมิใจกลางตัวอย่างข้ามแถบผลึกน้ำแข็งสูงสุด (ประมาณ -1℃ ถึง -5℃) เมื่อใด อัตราการลดอุณหภูมิในช่วงนี้เป็นตัวกำหนดขนาดผลึกน้ำแข็ง และเป็นรายการที่ต้องระบุให้ชัดในบันทึกการทดลอง

ด้านการปฏิบัติงานแนะนำให้กำหนดสามสิ่ง: ปริมาณการบรรจุอาดตามมาตรฐานเดียวกัน (น้ำหนักต่อถาดของชนิดเดียวกันเท่ากัน) ตำแหน่งวางชั้นวางกำหนดตายตัว บันทึกเวลาเข้าตู้และออกตู้ทุก批次 ความเข้มข้นออกซิเจนภายในตู้ตรวจวัดตามค่าที่ตั้งไว้ 19.5%~21.5% (ตารางพารามิเตอร์ของรุ่นนี้มีรายการตรวจวัดความเข้มข้นออกซิเจน การกำหนดค่าเฉพาะยืนยันตามคำสั่งซื้อ) หลังจากเปิดประตูวางหรือนำออก ให้รอความเข้มข้นกลับสู่ช่วงปลอดภัยก่อนจึงเข้าไปปฏิบัติงาน

ไนโตรเจนเหลวเป็นวัสดุสิ้นเปลืองที่จัดหาเอง จ่ายที่ 5-8 BAR ปริมาณการใช้ก๊าซสัมพันธ์โดยตรงกับปริมาณตัวอย่างและอุณหภูมิขาเข้า การคำนวณปริมาณการใช้ก๊าซตาม批次ในห้องปฏิบัติการแม่นยำกว่าการคำนวณรายวัน

五、กลุ่มเป้าหมายและคำแนะนำการเลือก型号

รุ่นตู้เหมาะกับสถานการณ์ที่ปริมาณ批次ระหว่างหลายสิบถึงหลายร้อยกิโลกรัม ชนิดหลากหลายเปลี่ยน型号บ่อย ต้องการเส้นโค้งการแช่แข็งที่กำหนดตายตัวสำหรับการทดลองเปรียบเทียบ — ห้องปฏิบัติการมหาวิทยาลัยและสถาบันวิจัย ศูนย์วิจัยและพัฒนาของบริษัทอาหาร การผลิตผลิตภัณฑ์มูลค่าสูงปริมาณน้อย

เมื่อปริมาณตัวอย่างเพิ่มขึ้นถึงระดับตันและชนิดเดียวต้องการผลิตต่อเนื่อง รุ่นตู้ต้องเปลี่ยนเป็นแบบอุโมงค์: DKN-LFT-1206 ที่มีสายพาน 6000 × 1200 mm หรือ DKN-LFT-1212 ที่ยาว 12 m ความสามารถในการลำเลียงต่อเนื่องเพิ่มขึ้นอีกระดับ การเลือก型号กำหนดสามสิ่งก่อน — น้ำหนักต่อ批次 รูปแบบตัวอย่าง (วัสดุเทกอง/ถาด/บรรจุภัณฑ์) อุณหภูมิใจกลางเป้าหมาย แล้วจึงกำหนดว่าจะใช้แบบตู้หรือแบบอุโมงค์

พารามิเตอร์รุ่นดูได้ที่หน้าผลิตภัณฑ์ตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลว DKN-LFC-300 คำอธิบายเกี่ยวกับแถบผลึกน้ำแข็งและเส้นโค้งการแช่แข็งดูได้ที่เส้นโค้งการแช่แข็งและแถบผลึกน้ำแข็งสูงสุด ความแตกต่างของอุณหภูมิภายในตู้ดูได้ที่ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลว หากต้องการตรวจสอบการกำหนดค่าตามตัวอย่างและแผนการผลิตของท่าน สามารถติดต่อเรา

คำถามที่พบบ่อย

ทำไมห้องปฏิบัติการจึงให้ความสำคัญกับความสามารถในการทำซ้ำของเส้นโค้งการแช่แข็ง?

ผลสรุปการทดลองอาศัยการเปรียบเทียบระหว่าง批次 หากอัตราการลดอุณหภูมิของการแช่แข็งสองครั้งต่างกัน ขนาดผลึกน้ำแข็งและระดับการไหลออกของสารภายในเซลล์ก็จะต่างกัน ผลของเนื้อสัมผัส อัตราการสูญเสียน้ำ และการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์จะเปลี่ยนตาม ตัวอย่างสอง批次ก่อนและหลังจะสูญเสียความสามารถในการเปรียบเทียบ อุปกรณ์ที่เสถียรเป็นเพียงเงื่อนไขเบื้องต้น ปริมาณการบรรจุและตำแหน่งวางก็สำคัญเช่นกัน

300 kg/h เพียงพอสำหรับห้องปฏิบัติการหรือไม่?

300 kg/h คือความสามารถในการประมวลผลภายใต้ผลิตภัณฑ์และเงื่อนไขบรรจุภัณฑ์ที่กำหนด แตกต่างกันตามผลิตภัณฑ์และรูปแบบบรรจุภัณฑ์ 批次เดียวในห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่อยู่ระหว่างหลายสิบถึงหลายร้อยกิโลกรัม ความจุ 40 ถาดต่อตู้มักครอบคลุมตัวอย่างหนึ่งชุดได้ ปริมาณการบรรจุเฉพาะคำนวณตามรูปแบบตัวอย่าง ความหนาบรรจุภัณฑ์ และอุณหภูมิใจกลางเป้าหมาย

จัดการความเข้มข้นออกซิเจนภายในตู้อย่างไร?

การระเหยของไนโตรเจนเหลวจะแทนที่ออกซิเจนภายในตู้ ตารางพารามิเตอร์ของรุ่นนี้มีรายการตรวจวัดความเข้มข้นออกซิเจน (ตั้งไว้ 19.5%~21.5% การกำหนดค่าเฉพาะยืนยันตามคำสั่งซื้อ) หลังจากเปิดประตูวางหรือนำออก ให้รอความเข้มข้นกลับสู่ช่วงปลอดภัยก่อนปฏิบัติงาน ห้องปฏิบัติการยังควรติดตั้งเครื่องเตือนความเข้มข้นออกซิเจนแบบติดตั้งถาวรและสอบเทียบเป็นประจำ

ตัวอย่างหนึ่งชุดใช้เวลาประมาณเท่าใดตั้งแต่เข้าตู้ถึงออกตู้?

ขึ้นอยู่กับความหนาของตัวอย่างแต่ละชิ้น อุณหภูมิขาเข้า และปริมาณการบรรจุอาด ตัวอย่างทั่วไปอยู่ในระดับหลายสิบนาที แนะนำให้บันทึกเส้นโค้งอุณหภูมิใจกลางสำหรับ批次แรก ทำเครื่องหมายจุดเวลาที่ข้ามแถบผลึกน้ำแข็งสูงสุด 批次เดียวกันในภายหลังให้ทำตามเส้นโค้งซ้ำ แทนการประมาณเวลาจากประสบการณ์