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-20 ℃微米級“冷”粉碎—日本JAI JFC-400 低溫冷凍粉碎機

發(fā)布時間： 2025-12-08　　點擊次數： 28次

在熱敏性樹脂、生物醫(yī)藥、食品功能因子等應用中，常規(guī)室溫粉碎帶來的“熱降解、氧化變色、異味增加"一直是行業(yè)痛點。日本 JAI（Japan Analytical Industry）推出的 JFC-400 微米級冷凍粉碎機，通過“液氮連續(xù)冷凍 + 電磁偏心振動 + 分級篩網"三位一體設計，將樣品在 -20 ℃至 -180 ℃區(qū)間內一次性干法粉碎至 10 µm 級，且保持活性、色澤與原有分子結構。本文結合數據與實測案例，對 JFC-400 的核心結構、溫控邏輯與典型應用進行系統(tǒng)梳理，為實驗室選型與工藝放大提供參考。
一、工作原理：低溫脆化 + 高頻剪切，一步到位
預冷腔體
雙層真空絕冷罐，液氮自動噴淋，PID 溫控可在 -20 ℃~ -180 ℃之間設定，精度 ±2 ℃；腔體內置 Pt100 溫度探針，實時反饋，避免“過冷"導致電機負載過大。
電磁偏心振動器
水平 8 字高頻振動（3 000 rpm，50 Hz），振幅 0–3 mm 無級可調；樣品在研磨罐內形成“冷凍脆化層 + 剪切層"雙區(qū)，瞬間產生 30 g 沖擊加速度，使高分子鏈段在玻璃化溫度以下斷裂，避免熱熔再團聚。
分級篩網
底部可換篩網（孔徑 20–500 µm），粉碎-篩分同步完成；通過更換篩網即可在 10–300 µm 區(qū)間任意定點粒徑，無需二次過篩，回收率 > 95 %。
二、技術亮點：讓“低溫"成為可重復的工藝參數
液氮消耗量減半
采用“噴霧-汽化循環(huán)回收"噴嘴，液氮利用率提升 45 %；數據：粉碎 100 g PA12 粉末，全程液氮耗量 ≤ 0.7 L，比傳統(tǒng)浸泡式節(jié)省 50 % 以上。
溫度-時間雙記錄
5 寸彩色觸控屏，實時記錄溫度、振動頻率、運行時間，USB 導出 CSV，滿足 ISO 17025 審計追蹤；20 組程序可一鍵調用，實現“同樣品、同粒徑、不同操作員"結果 CV < 3 %。
零交叉污染
研磨罐、篩網、密封圈均為一鍵快拆，30 s 完成更換；材質可選 316L 不銹鋼、PTFE 或氧化鋯，適合醫(yī)藥、食品、金屬粉末等不同潔凈等級。
安全冗余
電磁鎖蓋 + 液氮低液位報警 + 過溫過流雙重停機；整機通過 CE、PSE 認證，可 24 h 無人值守運行。
三、典型應用數據
熱敏性 PEEK 樹脂
目標：D50 ≤ 30 µm，熱降解 ≤ 1 %
工藝：-120 ℃預冷 3 min，振幅 2 mm，篩網 50 µm，循環(huán) 2 次
結果：D50 = 26 µm，D90 = 48 µm；TGA 失重 0.8 %（對照室溫粉碎 4.2 %），白度 ΔE < 0.5。

目標：保持黃酮含量 ≥ 24 %
工藝：-60 ℃，篩網 100 µm，液氮閉循環(huán)
結果：粒徑 D90 = 75 µm，總黃酮 24.7 %（與原料持平），色差 ΔE = 0.3，無氧化異味。
鋰電池回收—正極粉末
目標：活性物質與 Al 箔分離，粒徑 ≤ 20 µm
工藝：-100 ℃，振幅 3 mm，篩網 25 µm
結果：Al 箔完整剝離，活性物質回收率 97 %，D50 = 14 µm，可直接進入濕法浸出工序。
四、關鍵規(guī)格一覽
溫度范圍：-20 ℃ ~ -180 ℃（PID ±2 ℃）
振動頻率：3 000 rpm（50 Hz）
振幅：0–3 mm，無級可調
批次投樣：10–400 mL（ 200 g，視密度）
成品粒徑：10–300 µm（由篩網決定）
液氮消耗：0.5–1.0 L/100 g（與目標溫度相關）
研磨罐容積：400 mL（標配 316L，可選 PTFE/ZrO?）
外形 / 重量：420 × 380 × 450 mm，約 35 kg
電源：AC 100–240 V，600 W，單相
五、維護與合規(guī)
日常清潔：罐體、篩網、密封圈可高壓滅菌（121 ℃，30 min）或超聲波清洗，滿足醫(yī)藥 GMP；
校準周期：建議每 6 個月用標準玻璃珠（100 µm）做一次“溫度-粒徑"對照，軟件自帶校準向導；
升級選項：可外接干冰自動給料器，用于 -60 ℃以上中低溫場景，進一步降低液氮成本。
結語
JFC-400 用“可設定低溫 + 高頻機械能 + 在線篩分"三位一體的方式，把冷凍粉碎從“經驗操作"升級為“可驗證、可放大"的標準工藝：同樣品、同程序，不同操作員、不同批次，粒徑分布 CV < 3 %，活性損失 ≤ 1 %。對于需要“微米級粒徑 + 低溫保護"的生物醫(yī)藥、高性能聚合物、食品功能因子及電池回收領域，JFC-400 無疑是一臺“把低溫寫進 SOP"的可靠利器。

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