凍干機(jī)基本原理

凍干機(jī)(lyophilizer或freeze dryer)起源于19世紀(jì)20年代的真空冷凍干燥技術(shù)，進(jìn)入21世紀(jì)，真空凍干技術(shù)除了在生物制品、食品、血液制品、活性物質(zhì)領(lǐng)域之外的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

凍干機(jī)基本原理：冷凍干燥的基本原理是基于水的三態(tài)變化。水有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，三種狀態(tài)既可以相互轉(zhuǎn)換又可以共存。 當(dāng)水在三相點(溫度為0.01℃，水蒸氣壓為610.5Pa)時，水、冰、水蒸氣三者可共存且相互平衡。在高真空狀態(tài)下，利用升華原理，使預(yù)先凍結(jié)的物料中的水分，不經(jīng)過冰的融化，直接以冰態(tài)升華為水蒸汽被除去，從而達(dá)到冷凍干燥的目的。凍干機(jī)生產(chǎn)的凍干制品呈海綿狀、無干縮、復(fù)水性、含水分，相應(yīng)包裝后可在常溫下長時間保存和運輸。 由于真空冷凍干燥具有其它干燥方法的優(yōu)點，因此該技術(shù)問世以來越來越 受到人們的青睞，在、生物制品和食品方面的應(yīng)用已日益廣泛。中西等生物制品多為一些生物活性物質(zhì)，回收二手凍干機(jī)，真空冷凍干燥技術(shù)也為保存生物活性提供了良好的解決途徑。

凍干機(jī)制品升華的條件與速度

冰在一定溫度下的飽和蒸汽壓大于環(huán)境的水蒸氣分壓時即可開始升華;比制品溫更低的凝結(jié)器對水水蒸氣的抽吸與捕獲作用，則是維護(hù)升所必需的條件。 氣體分子在兩次連續(xù)碰撞之間所走的距離稱為平均自由程，它與壓力成反比。在常壓下，其值很小，升華的水分子很容易與氣體碰撞又返回到蒸汽源表面，因而升華速度很漫。凍干機(jī)制品隨著壓力降低13.3Pa以下，平均自由程增大105倍，使升華速度顯著加快，二手凍干機(jī)回收，飛離出來的水分子很少改變自己的方面，從而形成了定向的蒸汽流。 真空泵在凍干機(jī)中起著抽除氣體的作用，以維護(hù)升華所必需的低壓強(qiáng)。1蒸氣在常壓下為1.25L而在13.3Pa時卻膨脹為10000升，廣西凍干機(jī)，普通的真空泵在單位時間內(nèi)抽除如此大量的體積是不可能的。凝結(jié)器實際上形成了專門捕集水蒸氣的真空泵。凍干機(jī)制品制品與凝結(jié)的溫度通常為-25℃與-50℃。冰在該溫度下的飽和蒸汽壓分別63.3Pa與1.1Pa，因而在升華面與冷凝面之間便產(chǎn)生了一個相當(dāng)大的壓力差，如果此時系統(tǒng)內(nèi)的不凝性氣體分壓可以忽略不計，它將促使制品升華出來的水蒸氣，以一定的流速定向地抵達(dá)凝結(jié)器表面結(jié)成冰霜。 為了保持升華與冷凝來的溫度差，必須對制品提供足夠的熱量。

凍干機(jī)其它應(yīng)用：

a、微生物和藻類方面：如各種細(xì)菌、酵母、酵素、原生動物、微細(xì)藻類等的長期保存。

b、生物標(biāo)本、生物組織方面：如制作各種動植物標(biāo)本，干燥保存用于動物異種或同種移植的皮膚、骨骼、主動脈、心瓣膜等邊緣組織。

c、凍干機(jī)制作用于光學(xué)顯微鏡、電子掃描和透射顯微鏡的小組織片。

d、食品的干燥方面：如咖啡、茶葉、肉魚蛋類、海藻、水果、蔬菜、調(diào)料、豆腐、方便食品等。

e、營養(yǎng)品及中草面：如蜂王漿、蜂蜜、花粉、中草藥制劑等。

f、超細(xì)微粉的制備方面：如制取Al2O3、ZrO2、TiO2、Ba2Cu3O7～8、Ba2Ti9O20等超細(xì)微粉。

g、凍干機(jī)其他方面：如化工中的催化劑，凍干后可提高催化效率5～20倍；將植物葉子、土壤凍干保存，用以研究土壤、肥料、氣候?qū)χ参锷L的影響及因子的作用；潮濕的木制、淹壞的書籍稿件等用凍干法干燥。

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