冻干机冷冻干燥的原理

干燥是坚持物质不致溃烂蜕变的办法之一。干燥的办法许多，如晾干、煮干、烘干、喷雾单谐和真空干燥等。但这些干燥办法都是在0℃以上或更高的温度下进行。干燥所得的产品，一般是体积缩小、质地变硬，有些物质发作了氧化，一些易挥发的成分大部分会丢失掉，有些热敏性的物质，如蛋白质、维生素会发作变性。微生物会失掉生物活力，干燥后的物质不易在水中溶解等。因此干燥后的产品与干燥前比较在性状上有很大的不同。 而冷冻干燥法不同于以上的干燥办法，产品的干燥根柢上在0℃以下的温度进行，即在产品冻住的状态下进行，直到后期，为了进一步下降产品的剩余水份含量，才让产品升至0℃以上的温度，但一般不逾越40℃。

     冷冻干燥就是把含有很多水分物质，预先进行降温冻住成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接行进出来，而物质本身剩留在冻住时的冰架中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔在行进时要吸收热量。引起产品本身温度的下降而减慢行进速度，为了添加行进速度，缩短干燥时刻，有必要要对产品进行恰当加热。整个干燥是在较低的温度下进行的。

    冷冻干燥有下列优点：

    一、冷冻干燥在低温下进行，因此关于许多热敏性的物质特别适用。如蛋白质、微生物之类不会发作变性或失掉生物活力。因此在医药上得到广泛地运用。

    二、在低温下干燥时，物质中的一些挥发性成分丢失很小，适合一些化学产品，药品和食物干燥。

    三、在冷冻干燥过程中，微生物的成长和酶的效果无法进行，因此能坚持原本的性装。

    四、由于在冻住的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，坚持了原本的结构，不会发作浓缩现象。

    五、干燥后的物质疏松多孔，呈海绵状，加水后溶解活络而彻底，几乎当即恢复原本的性状。

    六、由于干燥在真空下进行，氧气很少，因此一些易氧化的物质得到了维护。

    七、干燥能扫除95-99%以上的水份，使干燥后产品能长期保存而不致蜕变。

    因此，冷冻干燥现在在医药工业，食物工业，科研和其他部分得到广泛的运用。

    产品的冷冻干燥需求在必定设备中进行，这个设备叫做真空冷冻干燥机，简称冻干机。

    冻干机按系统分，由致冷系统、真空系统、加热系统、和控制系统四个首要部分组成。按结构分，由冻干箱或称干燥箱、冷凝器或称水汽凝聚器、冷冻机、真空泵和阀门、电气控制元件等组成。

    冻干箱是一个能够致冷到-40℃左右，能够加热到+50℃左右的高低温箱，也是一个能抽成真空的密闭容器。它是冻干机的首要部分，需求冻干的产品就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，使产品内的水分行进而干燥。

    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℃以下，并且能稳定地坚持这个低温。冷凝器的功用是把冻干箱内产品行进出来的水蒸气冻住吸附在其金属表面上。

    冻干箱、冷凝器、真空管道和阀门，再加上真空泵，便构成冻干机的真空系统。真空系统要求没有漏气现象，真空泵是真空系统树立真空的重要部件。真空系统关于产品的活络行进干燥是必不可少的。

致冷系统由冷冻机与冻干箱、冷凝器内部的管道等组成。冷冻机可所以彼此独立的二套，也能够合用一套。冷冻机的功用是对冻干箱和冷凝器进行致冷，以发作和坚持它们作业时所需求的低温，它有直接致冷和直接致冷二种办法。

    加热系统关于不同的冻干机有不同的加热办法。有的是运用直接电加热法；有的则运用中心介质来进行加热，由一台泵使中心介质不断循环。加热系统的效果是对冻干箱内的产品进行加热，以使产品内的水份不断行进，并抵达规矩的剩余水份要求。

    控制系统由各种控制开关，指示调理表面及一些自动设备等组成，它能够较为简略，也能够很凌乱。一般自动化程度较高的冻干机则控制系统较为凌乱。控制系统的功用是对冻干机进行手动或自动控制，操作机器正常作业，以冻干出符合要求的产品来。

    冷冻干燥的程序是这样的：在冻干之前，把需求冻干的产品分装在适合的容器内，一般是玻瓶或安瓶，装量要均匀，蒸发表面尽量大而厚度尽量薄些；然后放入与冻干箱标准相适应的金属盘内。装箱之前，先将冻干箱进行空箱降温，然后将产品放入冻干箱内进行预冻，抽真空之前要根据冷凝器冷冻机的降温速度提前使冷凝器作业，抽真空时冷凝器应抵达-40℃左右的温度，待真空度抵达必定数值后（一般应抵达100uHg以上的真空度），即可对箱内产品进行加热。一般加热分两步进行，第一步加温不使产品的温度逾越共熔点的温度；待产品内水份根柢干完后进行第二步加温，这时可活络地使产品上升的规矩的最高温度。在最高温度坚持数小时后，即可结束冻干。

    整个行进干燥的时刻约12-24小时左右，与产品在每瓶内的装量，总装量，玻璃容器的形状、标准，产品的品种，冻干曲线及机器的功用等等有关。

    冻干结束后，要放干燥无菌的空气进入干燥箱，然后尽快地进行加塞封口，以防从头吸收空气中的水份。

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刻划成曲线，叫做冻干曲线。一般以温度为纵坐标，时刻为横坐标。冻干不同的产品选用不同的冻干曲线。同一产品运用不同的冻干曲线时，产品的质量也不相同，冻干曲线还与冻干机的功用有关。因此不同的产品，不同的冻干机运用不同的冻干曲线。