冷凍干燥的奧秘：凍干過程

/來源于:上海億倍實業(yè)有限公司冷凍干燥的奧秘:凍干過程冷凍干燥機（凍干機)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,在最后的20年中取得了長足進展.進入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，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，同時周圍的環(huán)境又不容許液態(tài)水存在,那么水就會由固態(tài)（冰）升華為氣態(tài)(水蒸氣).某種物質(zhì)會處于什么狀態(tài)(固態(tài)、液態(tài)或者氣態(tài)）主要由兩個因素決定：熱量和大氣壓。只有當(dāng)溫度和壓強在特定范圍內(nèi)時，一種物質(zhì)才會處于某一特定狀態(tài)。如果這些條件不能滿足，這種物質(zhì)就不會以該狀態(tài)存在。這就是冷凍干燥機的原理。典型的冷凍干燥機由冷凍干燥倉（帶有與加熱部件相連的多個架子）、與制冷壓縮機相連的制冷線圈和真空泵三部分組成?？梢灾?，如果溫度在海平面冰點（0攝氏度）和海平面沸點（10０攝氏度）之間，水在海平面(壓強為1個標(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)。對大部分機器來說，您都要趁需要保存的原料未冷凍時將其置于架子上。將冷凍干燥倉密封,并開始凍干過程,這時機器將啟動壓縮機來降低倉內(nèi)溫度。之后原料會凍成固體，此時水依然存在，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，機器會啟動真空泵,將空氣排出冷凍干燥倉，使倉內(nèi)壓強低于0。０６個標(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。原料逐漸干透需要很多個小時（甚至幾天）.這一過程之所以這么長，是因為過度加熱原料會顯著改變其成分和結(jié)構(gòu)。另外，加快升華過程也會在一段時間內(nèi)產(chǎn)生更多的水蒸氣，需要真空泵將其抽到冷凍倉外。這可能會使原料復(fù)水，從而降低其質(zhì)量.原料充分干燥后，就會被密封在無水包裝內(nèi)，通常其中還會加入吸氧物質(zhì)。只要該包裝安全,里面的原料就能保存數(shù)年而不變質(zhì)，直到加入一點水使它恢復(fù)原狀為止(原料中總會殘留極少量的濕氣,所以它終究還是會變質(zhì)的）。如果一切順利,那么在整個凍干過程中,原料都將會毫無損傷!凍干機應(yīng)用:真空冷凍干燥技術(shù)在生物工程、醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、材料科學(xué)和農(nóng)副產(chǎn)品深加工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。藥品冷凍干燥包括西藥和中藥兩部分。西藥冷凍干燥在國內(nèi)已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，很多較大型的制藥廠都有冷凍干燥設(shè)備。在中藥方面，目前還只局限在人參、鹿茸、山藥、冬蟲夏草等少量中藥材的凍干,大量的中成藥還沒有采用凍干工藝,與國外差距較大。在生物技術(shù)產(chǎn)品領(lǐng)域,凍干技術(shù)主要用于血清、血漿、疫苗、酶、抗生素、激素等藥品的生產(chǎn)；生物化學(xué)的檢查藥品、免疫學(xué)及細菌學(xué)的檢查藥品;血液、細菌、動脈、骨骼、皮膚、角膜、神經(jīng)組織及各種器官長期保存等。冷凍干燥機系列:真空冷凍干燥機簡稱凍干機，經(jīng)真空冷凍干燥處理的物品易于長期保存，加水后能恢復(fù)到凍干前的狀態(tài)并保持原有的生化特性,對熱敏性物質(zhì)如抗生素、疫苗、血液制品、酶激素及其他生物組織，凍干技術(shù)非常適用,廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、制藥、生物研究、化工和食品等領(lǐng)域.本系列分為四種：普通型、壓蓋型、多岐管普通型和多岐管壓蓋型。優(yōu)于同類冷凍干燥機的十大特點：液晶顯示干燥曲線.DＳC—5型控制器,控溫精確。配有通訊接口，提供給用戶干燥過程的更多信息。冷阱帶有預(yù)凍功能，省去了低溫冰箱的費用。丹佛斯壓縮機，噪音小、功率大、壽命長?；旌檄h(huán)保制冷劑，綠色環(huán)保，制冷量大。內(nèi)置換熱器,有效降低冷阱溫度，捕水能力強。防返油真空泵，防止物料的污染?？膳溆须姵δ?。小型冷凍干燥機:YB－ＦＤ—1/12/18系列冷凍干燥機：YB-FD－１／12/１8冷凍干燥機,少量樣品可直接在冷阱內(nèi)預(yù)凍，適用于實驗室使用或少量生產(chǎn)，可滿足大多數(shù)實驗室常規(guī)凍干的需求。主要特點：●符合國際標(biāo)準(zhǔn)的綠色環(huán)保型；●中文界面,顯示干燥曲線;●冷阱開口大,無內(nèi)盤管，帶樣品預(yù)凍功能；●預(yù)冷架，可作導(dǎo)流桶,加快干燥速度;●冷阱和操作面為全不銹鋼，耐腐蝕易光潔；●透明鐘罩式干燥室,安全直觀;●不銹鋼樣品架，普通型樣品盤間距可調(diào)；●設(shè)計新穎，體積小操作方便，減少實驗室臺面占用?！窨蛇x加有氮氣充氣閥。技術(shù)指標(biāo):型號單位YB－FＤ—1ＹB－FD-12YＢ－ＦD－18規(guī)格壓蓋型普通型壓蓋型普通型壓蓋型普通型凍干面積m20。080.10．0８0．120.120。1８～0．２7冷阱溫度℃〈—55<—55＜—55真空度Pa<10<10＜10捕水能力Kg/24h3~43～46物料盤mmΦ１8０×3Φ２0０×4Φ180×３Φ200×４Φ200×3Φ２40×4總功率Ｗ97010７01400外形尺寸mm56５×42０×（360+４30）560×460×（7１0＋43０)635×5４0×(970＋43０）可裝物料Ｌ０．７1．２0。71．20.9１。8西林瓶Φ12mm支56092０56０92099０1320西林瓶Φ１６mｍ支2８54８０２8５48０5557４0西林瓶Φ2２mm支1652601６526027０360YＢ－FＤ-1８Ｓ加熱、原位預(yù)凍冷凍干燥機：YB—FD-18Ｓ冷凍干燥機是一種小型立式冷凍干燥設(shè)備,該機型具備隔板加熱和可編程功能，適合于實驗室樣品的凍干實驗及少量生產(chǎn)。YB-FD—１8Ｓ原位冷凍干燥機就是將物料直接放入干燥室內(nèi)，一次性完成干燥過程，實現(xiàn)了自動化，減少傳統(tǒng)的繁瑣操作。主要特點：●液晶顯示:隔板溫度曲線、冷阱溫度曲線、樣品溫度曲線;●可儲存3２個程序，每個程序可設(shè)３6段，冷凍干燥機在運行的過程中可修改程序參數(shù)，并記憶最后的干燥曲線;●觸摸屏顯示各功能鍵,無操作按鍵,減少了誤操作，提供了儀器的可靠性和穩(wěn)定性;●電路系統(tǒng)采用PID控制，使控溫精度更精確；●進口壓縮機，復(fù)合制冷劑,制冷速度快，干燥效果好。技術(shù)指標(biāo):冷阱盤管溫度℃＜-60℃－80℃（可選）隔板溫度℃-4５~60真空度Pa〈１0凍干面積m20。18～0。27捕水能力Kｇ／２４h６物料托盤規(guī)格ｍmΦ240mm共4層間距70mｍ(散裝物料）Φ2４０mm共4層間距5０mｍ(散裝物料)（可選）Φ2０0mm共3層間距７０ｍm,可裝Φ2２ｍm西林瓶225支(可選配手動壓蓋裝置）總功率W1600外形尺寸mm640×540×（96０＋４50）中型冷凍干燥機:ＹＢ—ＦD—３L/5L/1０L（硅油加熱）冷凍干燥機ＹB—ＦD—3L/5Ｌ冷凍干燥機，方箱結(jié)構(gòu)，原位凍干。它改變了過去干燥過程的繁瑣操作,防止了物料的污染，實現(xiàn)了干燥升華的自動化，適用于中批或小批量生產(chǎn)。該機型具備隔板加熱和可編程功能，可以記憶凍干曲線，方便用戶觀察物料的凍干過程.其中ＦD-1０L凍干機采用雙壓縮機復(fù)疊制冷,冷凝溫度為—70℃，樣品可直接在板層上預(yù)凍和干燥.主要特點：預(yù)凍干燥在原位進行，減少干燥過程的繁瑣操作，實現(xiàn)了自動化;隔板溫度誤差≤１℃，干燥效果均勻;隔板溫度可調(diào)、可控、可摸索、中試和生產(chǎn)工藝;由于干燥室與冷阱為分體結(jié)構(gòu),捕水能力強，干燥時間短；觸摸屏操作，ＰID控制，顯示干燥曲線,可配有記錄儀；方形托盤不易變形,易于操作，便于清洗；配置充氣閥，可充干燥惰性氣體;干燥室采用高透光無色透明有機玻璃門,在操作過程中能清晰觀察物料的變化過程；可選配自動壓塞裝置，可選配共晶點測試裝置。技術(shù)指標(biāo)：型號單位YB-FD-3LYB-FD－5ＬYB－FD-10L干燥室規(guī)格普通型壓蓋型普通型壓蓋型普通型壓蓋型干燥面積ｍ20.40.3０。7０.５1隔板層數(shù)層4＋1３+１４+13+16+14＋１隔板溫度范圍℃－50~7０-５0~７0—50～7０隔板溫差℃±1（平衡時）±1（平衡時)±1(平衡時)隔板間距mm5０705０７07０100隔板尺寸mm300×320×１５300×３４０×15３60×50０×1５360×４80×1５360×480×156０0×480×1５Φ２２西林瓶支72８5４６140810５6２0１64100Φ16西林瓶支14４０10８０２72８204653９607８00Φ12西林瓶支2６00１95０４９203690７２00１4400捕水冷阱冷阱最低溫度℃≤—7０≤-70≤—７0捕水能力Kｇ/24