冷冻干燥是利用升华的原理进行干燥的一种技术,是将燥的物质在低温下快速冻结,然后在适当的真空环境下,使冻结的水分子直接升华成为水蒸气逸出的过程. 冷冻干燥得到的产物称作冻干物(lyophilizer),该过程称作冻干(lyophilization)。 物质在干燥前始终处于低温(冻结状态),同时冰晶均匀分布于物质中,升华过程不会因脱水而发生浓缩现象,避免了由水蒸气产生泡沫、氧化等。
干燥能排除95%~99%以上的水分,使干燥后产品能长期保存而不致变质。* 因物料处于冻结状态,温度很低,所以供热的热源温度要求不高,采用常温或温度不高的加热器即可满足要求。如果冷冻室和干燥室分开时,干燥室不需绝热,不会有很多的热损失,故热能的利用很经济。正所谓没有的技术,真空冷冻干燥技术的主要缺点是成本高。
物质在干燥前始终处于低温(冻结状态),同时冰晶均匀分布于物质中,升华过程不会因脱水而发生浓缩现象,避免了由水蒸气产生泡沫、氧化等。干燥物质呈干海绵多孔状,体积基本不变,较易溶于水而恢复原状。在大程度上防止干燥物质的理化和生物学方面的变性。
冻干法则基本上在0℃以下进行,即在产品冻结的状态下进行,只在后期降低产品的余水份含量时,才让产品升至0℃以上的温度,但一般不**过40℃。在真空条件下,当水蒸汽直接升华出来后,药物剩留在冻结时的冰架中,形成类似海绵状疏松多孔架构,因此它干燥后体积大小几乎不变。再次使用前,只要加入用水,又会立即溶解。
冷冻干燥机系由制冷系统、真空系统、加热系统、电器仪表控制系统所组成。主要部件为干燥箱、凝结器、冷冻机组、真空泵、加热/冷却装置等。它的工作原理是将燥的物品先冻结到三相点温度以下,然后在真空条件下使物品中的固态水份(冰)直接升华成水蒸气。
实验室的冻干机经过几年的发展,目前在国内已经接近饱和状态,现在进入中试和生产阶段,中试型冻干机采用干燥室和冷阱分开设计,用硅油作为热量的传导介质,既有利于节约能源,还能加快生产速度(配有电加热化霜),而且还容易清洁。可以根据实验或者生产的要求是否配置自动压塞功能。这种冻干机配置灵活,性能优异,节能环保,符合绝大多数的实验和中试的生产要求。是目前比较的冻干机。
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