ตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลวสำหรับทีมวิจัยมหาวิทยาลัย: ทำอย่างไรให้ได้ข้อมูลที่ทำซ้ำได้ในการแช่แข็งตัวอย่างปริมาณน้อย

อุตสาหกรรม: สถาบันวิจัยมหาวิทยาลัย (การทดลองวิทยาศาสตร์การอาหาร)｜พื้นที่: ภายในประเทศ ｜ รุ่นที่ติดตั้ง: ตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลว DKN-LFC-300 ข้อมูลลูกค้าได้รับการปกปิดเป็นนิรนาม การกำหนดค่ารุ่นเป็นข้อเสนอแนะการเลือกขนาดตามกำลังการผลิตประเภทเดียวกัน

一、ภูมิหลังการใช้งาน

การทดลองแช่แข็งของทีมวิจัยอาหารกับสายการผลิตในโรงงานเป็นเรื่องที่แตกต่างกัน คนละเรื่อง โรงงานไล่ตามกำลังการผลิตและอัตราผลผลิต ส่วนห้องปฏิบัติการไล่ตามว่าการทดลองชุดเดียวกันสามารถทำซ้ำได้หรือไม่: สูตรเดียวกัน อุณหภูมิขาเข้าเดียวกัน เส้นโค้งการแช่แข็งเดียวกัน ตัวอย่างที่ทำวันนี้กับตัวอย่างที่ทำสัปดาห์หน้าต้องเปรียบเทียบกันได้ ตัวอย่างหนึ่งชุดมักมีหลายสิบถาด ปริมาณรวมอยู่ระหว่างหลายสิบถึงหลายร้อยกิโลกรัม ชนิดหลากหลาย ปริมาณน้อย สิ่งที่แช่แข็งแต่ละครั้งไม่เหมือนกัน

สถานการณ์ประเภทนี้ใช้สายการผลิตแบบอุโมงค์ขนาดใหญ่ไม่เหมาะสม——สายการผลิตแบบอุโมงค์เหมาะกับการลำเลียงต่อเนื่องชนิดเดียว เมื่อเปลี่ยนชนิดตัวอย่างต้องทำความสะอาดสายพานตาข่ายและปรับพารามิเตอร์ ใช้ตู้แช่เย็นหรือตู้แช่แข็งอุณหภูมิต่ำพิเศษยิ่งไม่เหมาะสม การพาความร้อนตามธรรมชาติทำให้อุณหภูมิลดช้า ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างผิวและแกนกลางตัวอย่างมีมาก เส้นโค้งการแช่แข็งกระจายกว้าง ข้อสรุปการทดลองทำซ้ำได้ยาก ตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลวจึงกลายเป็นทางเลือกปกติของหลายห้องปฏิบัติการ: ปริมาตรภายในตู้พอใส่ถาดวัตถุดิบหนึ่งชุด อุณหภูมิลดเร็วและปรับช่วงได้ ตัวอย่างหนึ่งชุดสามารถผ่านกระบวนการแช่แข็งได้ในเวลาที่สั้นลง

二、จุดยากของกระบวนการ

ความสม่ำเสมอระหว่าง批次 ในการทำการทดลองเปรียบเทียบในห้องปฏิบัติการ หากความเร็วในการลดอุณหภูมิของสองครั้งแตกต่างกันมาก ขนาดผลึกน้ำแข็งก็จะต่างกัน ผลการวัดเนื้อสัมผัส การสูญเสียน้ำเนื้อ และการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ในภายหลังก็จะไม่ตรงกัน ตัวเครื่องจึงต้องการความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิสูง ความเร็วในการลดอุณหภูมิแบบไม่มีโหลดที่มั่นคง และวิธีการปฏิบัติก็ต้องกำหนดให้แน่นอน

การนำเข้า-นำออกและการขนย้ายตัวอย่าง การวางถาดวัตถุดิบ ใส่กี่ถาดต่อตู้ วิธีบันทึกเวลาตั้งแต่เข้าตู้ถึงออกตู้ หากการกระทำเหล่านี้ไม่มีตำแหน่งและฟิกซ์เจอร์ที่แน่นอน คนที่ปฏิบัติต่างกันก็จะได้เวลาการแช่แข็งที่ต่างกัน

ความปลอดภัยในสภาพอุณหภูมิต่ำ อุณหภูมิภายในตู้ไนโตรเจนเหลวสามารถถึง -150℃ เมื่อเปิดประตูนำเข้า-นำออก ไอเย็นจะล้นออกมา และความเข้มข้นออกซิเจนภายในตู้จะถูกแทนที่ด้วยก๊าซไนโตรเจน ห้องปฏิบัติการมีบุคลากรหลายคนและผลัดเปลี่ยนบ่อย การตรวจวัดความเข้มข้นออกซิเจนจึงไม่สามารถพึ่งพาการเฝ้าดูของคนได้

三、การกำหนดค่าอุปกรณ์

สถานการณ์นี้เหมาะกับ ตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลว DKN-LFC-300 พารามิเตอร์หลักดังนี้ (อ้างอิงจากเอกสารทางเทคนิคของผลิตภัณฑ์):

รายการ	พารามิเตอร์
ขนาดช่องภายในเครื่อง	900 × 1320 × 1800 mm (กว้าง×ลึก×สูง)
ขนาดภายนอกเครื่อง	1740 × 1730 × 2220 mm
อุณหภูมิใช้งานทั่วไป	-150℃ ～ อุณหภูมิห้อง
ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ	±1℃
ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ	±3℃
ความเร็วในการลดอุณหภูมิ	ไม่ต่ำกว่า 20℃/นาที (ไม่มีโหลด) สามารถปรับได้ตามสภาพจริง
กำลังการผลิต	300 kg/h (แตกต่างกันตามผลิตภัณฑ์และวิธีการบรรจุที่แตกต่างกัน)
กำลังไฟฟ้าทั้งเครื่อง	2.5 kW
สารทำความเย็น	ไนโตรเจนเหลว 5-8 BAR
ชั้นวางและถาด	ชั้นวางสูงสุทธิ 1600 mm กว้าง 605 mm ลึก 807 mm ใส่ได้ครั้งละ 40 ถาด; ถาดสแตนเลส 400×600×25 mm

ตรรกะการกำหนดค่ามีสามข้อ: หนึ่งคือความสูงสุทธิช่องภายใน 1600 mm พร้อมชั้นวาง 40 ถาด ตัวอย่างหนึ่งชุดเข้าตู้ครั้งเดียว ไม่ต้องแบ่ง批次เพื่อรอเวลา สองคือความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ ±1℃ ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ ±3℃ ตัวอย่างที่ตำแหน่งต่างกันภายในตู้อยู่ในช่วงอุณหภูมิเดียวกัน ลดความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากตำแหน่ง สามคือใช้ไนโตรเจนเหลวเป็นแหล่งความเย็น ความเร็วในการลดอุณหภูมิปรับได้ด้วยปริมาณการระเหย ภายใต้การตั้งค่าเดียวกันความสามารถในการเปรียบเทียบระหว่าง批次ต่าง ๆ จึงดีขึ้น

四、จุดสำคัญของกระบวนการ

บันทึกอุณหภูมิเริ่มต้นก่อนนำตัวอย่างเข้าตู้ หลังจากเข้าตู้แล้วให้ดำเนินตามเส้นโค้งการลดอุณหภูมิที่ตั้งไว้ อุณหภูมิภายในตู้ลดลงด้วยความเร็วไม่ต่ำกว่า 20℃/นาทีเมื่อไม่มีโหลด สถานการณ์งานวิจัยให้ความสนใจมากกว่าว่าอุณหภูมิแกนกลางตัวอย่างข้ามช่วงผลึกน้ำแข็งสูงสุด (ประมาณ -1℃ ถึง -5℃) เมื่อใด อัตราการลดอุณหภูมิในช่วงนี้เป็นตัวกำหนดขนาดผลึกน้ำแข็ง และเป็นรายการที่ต้องระบุให้ชัดเจนในบันทึกการทดลอง

ในด้านการปฏิบัติแนะนำให้กำหนดสามสิ่งให้แน่นอน: ปริมาณการบรรจุถาดตามมาตรฐานเดียวกัน (น้ำหนักต่อถาดของชนิดเดียวกันเท่ากัน) ตำแหน่งวางชั้นวางแน่นอน บันทึกเวลาเข้าตู้และออกตู้ทุก批次 ความเข้มข้นออกซิเจนภายในตู้ตรวจวัดตามค่าที่ตั้งไว้ 19.5%-21.5% (ตารางพารามิเตอร์ของรุ่นนี้มีรายการตรวจวัดความเข้มข้นออกซิเจน การกำหนดค่าที่เฉพาะเจาะจงยืนยันตามคำสั่งซื้อ) หลังจากเปิดประตูนำเข้า-นำออก ให้รอความเข้มข้นออกซิเจนกลับสู่ช่วงปลอดภัยก่อนจึงเข้าไปปฏิบัติงาน

ไนโตรเจนเหลวเป็นวัสดุสิ้นเปลืองที่จัดเตรียมเอง จ่ายที่ 5-8 BAR ปริมาณการใช้ก๊าซสัมพันธ์โดยตรงกับปริมาณตัวอย่างและอุณหภูมิขาเข้า การคำนวณปริมาณการใช้ก๊าซเป็น批次ในห้องปฏิบัติการแม่นยำกว่าการคำนวณเป็นรายวัน

五、กลุ่มเป้าหมายและข้อเสนอแนะการเลือกขนาด

รุ่นตู้เหมาะกับ: สถานการณ์ที่ปริมาณ批次อยู่ระหว่างหลายสิบถึงหลายร้อยกิโลกรัม ชนิดหลากหลายเปลี่ยนรุ่นบ่อย ต้องการเส้นโค้งการแช่แข็งที่แน่นอนสำหรับการทดลองเปรียบเทียบ——ห้องปฏิบัติการมหาวิทยาลัยและสถาบันวิจัย ศูนย์วิจัยและพัฒนาของบริษัทอาหาร การผลิตปริมาณน้อยมูลค่าสูง

หากปริมาณตัวอย่างเพิ่มขึ้นถึงระดับตัน และชนิดเดียวต้องการผลิตต่อเนื่อง รุ่นตู้ต้องเปลี่ยนเป็นแบบอุโมงค์: DKN-LFT-1206 ที่มีความกว้างสายพานตาข่าย 1200 mm ยาว 6 m หรือ DKN-LFT-1212 ที่ยาว 12 m ทั้งกำลังการผลิตและความสามารถในการลำเลียงต่อเนื่องจะเพิ่มขึ้นอีกระดับ ในการเลือกขนาดให้กำหนดสามสิ่งก่อน——น้ำหนักต่อ批次 รูปทรงตัวอย่าง (วัสดุเทกอง/ถาด/บรรจุ) อุณหภูมิแกนกลางเป้าหมาย จากนั้นจึงกำหนดว่าจะใช้แบบตู้หรือแบบอุโมงค์ พารามิเตอร์ยืนยันตามผลิตภัณฑ์จริง