冷凍干燥的奧秘:凍干過程
冷凍干燥機(jī)(凍干機(jī))由制冷系統(tǒng)真空系統(tǒng)加熱系統(tǒng)電器儀表控制系統(tǒng)所組成主要部件為干燥箱凝結(jié)器冷凍機(jī)組真空泵加熱/冷卻裝置等冷凍干燥簡稱凍干,就是將含水物質(zhì),先凍結(jié)成固態(tài),而后使其中的水分從固態(tài)升華成氣態(tài),以除去水分而保存物質(zhì)的方法凍干機(jī)起源于19世紀(jì)20年代的真空冷凍干燥技術(shù)經(jīng)歷了幾十年的起伏和徘徊后,在Z后的20年中取得了長足進(jìn)展進(jìn)入21世紀(jì),真空凍干技術(shù)憑借其它干燥方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn),越來越受到人們的青睞,除了在醫(yī)藥生物制品食品血液制品活性物質(zhì)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用外,其應(yīng)用規(guī)模和領(lǐng)域還在不斷擴(kuò)大中為此,真空冷凍干燥必將成為21世紀(jì)的重要應(yīng)用技術(shù)
作為一般概念來講,凍干技術(shù)實(shí)際上已經(jīng)有幾百年的歷史了古代的秘魯印加人將安第斯山脈的峰頂作為天然的食物保存處在高海拔下,溫度和氣壓都極低,這種防止食物變質(zhì)的方法與現(xiàn)代冷凍干燥機(jī)和冰箱凍結(jié)室如出一轍這是低科技含量的凍干法之一
凍干技術(shù)的基本原理是升華從固態(tài)直接轉(zhuǎn)化成氣態(tài)跟蒸發(fā)一樣,升華也是當(dāng)一個(gè)分子吸收了足夠的能量后,從周圍的分子中脫離開來的過程如果水分子獲得了使之脫離的足夠能量,同時(shí)周圍的環(huán)境又不容許液態(tài)水存在,那么水就會(huì)由固態(tài)(冰)升華為氣態(tài)(水蒸氣)
某種物質(zhì)會(huì)處于什么狀態(tài)(固態(tài)液態(tài)或者氣態(tài))主要由兩個(gè)因素決定:熱量和大氣壓只有當(dāng)溫度和壓強(qiáng)在特定范圍內(nèi)時(shí),一種物質(zhì)才會(huì)處于某一特定狀態(tài)如果這些條件不能滿足,這種物質(zhì)就不會(huì)以該狀態(tài)存在
這就是冷凍干燥機(jī)的原理典型的冷凍干燥機(jī)由冷凍干燥倉(帶有與加熱部件相連的多個(gè)架子)與制冷壓縮機(jī)相連的制冷線圈和真空泵三部分組成
可以知道,如果溫度在海平面冰點(diǎn)(0攝氏度)和海平面沸點(diǎn)(100攝氏度)之間,水在海平面(壓強(qiáng)為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)狀態(tài)下就為液態(tài)但是如果溫度超過了0攝氏度,而大氣壓低于
0.06個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 (ATM),則溫度足以讓冰融化,但是卻沒有足夠的壓強(qiáng)使之轉(zhuǎn)化成液態(tài)水因此,它轉(zhuǎn)化成了氣態(tài)
對大部分機(jī)器來說,您都要趁需要保存的原料未冷凍時(shí)將其置于架子上將冷凍干燥倉密封,并開始凍干過程,這時(shí)機(jī)器將啟動(dòng)壓縮機(jī)來降低倉內(nèi)溫度之后原料會(huì)凍成固體,此時(shí)水依然存在,但在分子層面上它已經(jīng)與周圍的所有物質(zhì)分開了
接下來,機(jī)器會(huì)啟動(dòng)真空泵,將空氣排出冷凍干燥倉,使倉內(nèi)壓強(qiáng)低于0.06個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓加熱部件向架子輸送很少的熱量,以使冰改變狀態(tài)由于壓強(qiáng)很低,冰就直接轉(zhuǎn)化成了水蒸氣水蒸氣從冷凍干燥倉中跑出,途經(jīng)冷凍線圈水蒸氣在冷凍線圈上凝結(jié)成固態(tài)的冰,就像在寒冷的天氣里水凝結(jié)成霜一樣 凍干機(jī),凍干機(jī) 實(shí)驗(yàn)室立式凍干機(jī) 生產(chǎn)型方倉凍干機(jī) 實(shí)驗(yàn)室凍干機(jī)
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