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동결건조기의 설계는 복잡한 공학 프로젝트이다. 소규모 DIY 프로젝트는 가능하지만, 상업용 동결건조기는 재현 가능한 결과를 얻기 위해 정밀한 냉각 시스템, 진공 시스템 및 고품질 제어 기능을 반드시 갖추어야 한다. 장쑤 보라이커 냉장 과학기술 개발 유한공사(Jiangsu Bolaike Refrigeration Science and Technology Development Co., Ltd.)는 20년 이상 동결건조 장비를 개발·제작해 왔다. ,가정용 가전제품에서 대규모 식품 및 제약 생산 라인에 이르기까지 다양한 용도로 사용되는 장비이다. 다음은 전문용 동결건조기의 구조에 대한 설명이다.
1. 진공 챔버 및 응축기 설계
모든 동결건조기의 핵심은 진공 챔버이다. 이 챔버는 외부 대기압(14.7 psi)을 견뎌야 하면서 동시에 거의 진공 상태에 가까운 내부 압력을 유지해야 한다. 소형 실험실용 및 가정용 동결건조기(선반 면적 0.5~5 m²)의 경우, 챔버는 일반적으로 힌지 도어와 관찰용 유리창이 부착된 용접식 스테인리스강 원통으로 제작된다. 2대규모 식품 및 제약용 동결건조기(30 -200+ m²) 2선반 영역) 압력 용기는 원통형 또는 직사각형 챔버로, 여러 개의 선반, 적재용 도어, 그리고 두 번째 응축기 챔버를 갖추고 있습니다. 응축기는 냉각 코일(스테인리스강)로 구성된 일련의 장치로, 챔버에서 흡입된 수증기를 동결시킵니다. 장쑤 보라이커(Jiangsu Bolaike)에서 제조된 모든 제품 접촉 표면은 식품 등급 304 또는 316 스테인리스강으로 제작됩니다. 진공 센서, 온도 프로브 및 전기 피드스루(feedthroughs)를 위한 포트도 챔버 내부에 설계되어 있습니다.
2. 조립 냉각 및 가열 시스템
냉동 시스템은 두 가지 중요한 기능을 수행합니다: 제품의 동결 및 응축 코일의 냉각입니다. 산업용으로 사용되는 압축기(보통 2단 또는 캐스케이드 방식)는 식품 제품의 경우 -40 °C 에서 -50 °C 까지, 그리고 -85 °C 의약품 용도로 사용 가능합니다. 가열 시스템은 건조 사이클 동안 온화하고 조절된 열을 공급합니다. 공장용 동결건조기에서는 선반(shelf)이 실린더형(중공) 판으로 구성되어 있으며, 이 내부에는 열전달 유체(실리콘 오일)가 채워집니다. 이는 전기 히터를 이용해 유체를 가열하고, 펌프를 통해 선반 내부를 순환시킴으로써 이루어집니다. 선반 시스템은 모든 트레이에서 동일한 건조가 이루어지도록 가능한 한 평탄해야 하며(평탄도 허용 오차: 0.5mm 이하) 이를 위해 장쑤 보라이커(Jiangsu Bolaike)는 정밀 기계 가공 및 로봇 용접 기술을 제조 공정에 적용하고 있습니다.
3. 통합 런하이(Runhai)에서 제조한 진공 시스템 및 제어 전자장치
진공 시스템은 공기 및 비 -챔버 내 응축성 가스를 제거하여 승화가 가능하게 함. 소형 동결건조기의 경우, 2단 로터리 베인 펌프만으로도 충분하며(10 Pa 미만 달성 가능). 사이클 시간을 단축하기 위해 대규모 산업용 시스템에서는 저진공 펌프(로딩 펌프)와 고진공 펌프(루츠 블로워)를 조합하여 사용함. 동결건조기의 핵심은 제어 시스템임. 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)는 챔버 내 압력, 선반 온도, 제품 온도, 응축기 온도 등을 점검함. 동결건조 공정(동결, 1차 건조(승화), 2차 건조(탈착))은 이 제어 시스템에 의해 자동으로 수행됨. 강소 보라이크(Jiangsu Bolaike)에서 사용하는 제어 시스템은 터치스크린 인터페이스, 데이터 로깅 기능 및 원격 모니터링 기능을 갖추고 있음. 도어는 챔버가 진공 상태일 때 개방되지 않도록 안전 연동 장치를 갖추고 있음.
4. 품질 제어, 시험 및 인증
동결건조기의 실제 제작은 조립만으로 완료되지 않으며, 모든 기기는 적절히 시험되어야 한다. 진공 시스템은 누출 여부를 점검하며(24시간 이상 진공 상태를 유지하면서 압력 상승이 5 Pa 이하), 냉각 시스템은 냉각 속도 및 최종 온도(예: 응축기 사용 시 60분 내 -50℃ 달성)를 측정하여 검사한다. °C 가열 시스템은 모든 선반 간 온도 균일성을 확인하며(보통 ± ±1°C ℃ 범위 내에서 일정하게 유지됨). 마지막으로, 물 또는 제품 대체물로 완전히 동결·건조하여 사이클 시간과 최종 수분 함량을 검사한다. 장쑤 보라이커(Jiangsu Bolaike)의 12,000m² 규모 공장은 ISO9001 품질 관리 인증을 획득하였으며, 당사 기기는 유럽, 아시아, 아메리카 등지로 수출하기 위해 CE 인증도 취득하였다. 2당사 엔지니어링 팀은 국내 특허 56건 이상을 보유하고 있으며, 보다 효율적인 진공 펌프에서부터 더욱 스마트한 제상 시스템에 이르기까지 모든 부문을 지속적으로 개선해 나가고 있다.
결론
전문용 동결건조기의 제작에는 진공 챔버, 냉각 및 가열 시스템, 진공 펌프, 제어 전자장치 등에 대한 정밀한 공학적 설계가 요구됩니다. 모든 기기의 납품 전에는 누출 테스트, 냉각 테스트, 가열 테스트 및 사이클 테스트를 실시합니다. 장쑤 보라이커(Jiangsu Bolaike)는 가정용, 실험실용, 제약용, 식품용 동결건조기를 제조하는 업체로, 20년 이상의 경험과 ISO9001 및 CE 인증, 그리고 56건 이상의 국내 특허를 보유하고 있습니다. 중국 창저우(Changzhou)에서의 동결건조 공정 시연 또는 공장 견학이 가능합니다. 귀사의 동결건조 관련 요구사항을 논의하거나 공장 견학을 원하시면 지금 바로 문의해 주십시오.