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真空冷冻干燥技术你懂吗?

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-03-26  浏览次数:118
核心提示:  真 空 冷 冻 干 燥 技 术 的 原 理  真空冷冻干燥技术的原理是利用冰的真空升华现象,就是降温将水冻结成固体(发生相变),

  真 空 冷 冻 干 燥 技 术 的 原 理

  真空冷冻干燥技术的原理是利用冰的真空升华现象,就是降温将水冻结成固体(发生相变),然后在真空的条件下使水分子升华出来。要想了解该技术的原理我们还是要研究一下水的相图。这样思路会打开并清洗起来。

  

 

  图1-1

  通过图1-1我们可以看到HO有三种状态(固态,液态和气态)三者之间在不同条件下是可以互相转变,比如蓝色和橙色区域是固态向气态转变——升华现象(希望搞干燥的人熟悉这个相变)。在升华时要吸收热量,引起产品本身温度的下降而减慢升华速度,为了增加升华速度,缩短干燥时间,必须要对产品进行适当加热。

  

 

  图1-2

  注:图1-2所标注的温度为开氏温度K

  水的三相点对应的温度:用开氏表示为273.16k,用摄氏表示为0℃,开氏与摄氏的比例是一比一,所以只要把摄氏度加上273.13即为开氏温度.

  真 空 冷 冻 干 燥 技 术 的 优 点

  真空冷冻干燥技术的有哪些优点会在何处使用呢?

  1.冷冻干燥在低温下进行,因此对于许多热敏性的物质特别适用,可以防止隔离膜收缩。

  2.在低温下干燥时,物质中的一些挥发性成分损失很小。

  3.由于在冻结的状态下进行干燥,因此体积几乎不变,保持了原来的结构,不会发生浓缩现象。

  4.干燥后的物质疏松多孔,呈海绵状,避免了极片真空开裂的问题。

  真 空 冷 冻 干 燥 技 术 的 实 现 方 式

  冷冻干燥设备叫做真空冷冻干燥机。真空冷冻干燥机按系统分,由制冷系统、真空系统、加热系统、和控制系统四个主要部分组成。按结构分,由干燥箱、冷凝器、制冷机、真空泵和阀门、电气控制元件等组成,参考图3-1。

  

 

  图3-1真空冷冻干燥机原理图

  干燥箱是一个能够制冷到-55℃左右,能够加热到+80℃左右的高低温箱,也是一个能抽成真空的密闭容器。它是真空冷冻干燥机的主要部分,电芯或极片放在箱内分层的金属板层上,对产品进行冷冻,并在真空下加温,使产品内的水分升华而干燥。

  冷凝器同样是一个真空密闭容器,在它的内部有一个较大表面积的金属吸附面,吸附面的温度能降到-40℃~-70℃以下,并且能维持这个低温范围。冷凝器的功用是把冻干箱内产品升华出来的水蒸气冻结吸附在其金属表面上。

  干燥箱、冷凝器、真空管道、阀门、真空泵等构成冻干机的真空系统。真空系统要求没有漏气现象,真空泵是真空系统建立真空的重要部件。真空系统对于产品的迅速升华干燥是必不可少的。

  制冷系统由制冷机与干燥箱、冷凝器内部的管道等组成。制冷机可以是互相独立的二套或以上,也可以合用一套。制冷机的功用是对干燥箱和冷凝器进行制冷,以产生和维持它们工作时所需要的低温,它有直接制冷和间接制冷二种方式。

  加热系统对于不同的干燥箱有不同的加热方式。有的是利用直接电加热法;有的则利用中间介质来进行加热,由一台泵(或加一台备用泵)使中间介质不断循环。加热系统的作用是对干燥箱内的产品进行加热,以使产品内的水分不断升华,并达到规定的残余含水量要求。

  控制系统由各种控制开关,指示调节仪表及一些自动装置等组成。

  在冻干过程中,把产品和板层的温度、冷凝器温度和真空度对照时间划成曲线,叫做冻干曲线。一般以温度为纵坐标,时间为横坐标。冻干不同的产品采用不同的冻干曲线。同一产品使用不同的冻干曲线时,产品的质量也不相同,冻干曲线还与真空冷冻干燥机的性能有关。因此不同的产品,不同的真空冷冻干燥机应用不同的冻干曲线。是冻干曲线示意图(其中没有冷凝器的温度曲线和真空度曲线)。

  图3-2 冻干曲线


 
 
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