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冷冻干燥原理
点击次数:993 发布时间:2017-07-28
 

       由物理学可知,水有三相,O点为三相共点,OA为冰的融解点。根据压力减小、沸点下降的原理,只要压力在三相点压力之下(图中压力为 646.5Pa以下,温度0℃以下),物料中的水分则可从水不经过液相而直接升华为水汽。根据这个原理,就可以先将食品的湿原料冻结至冰点之下,使原料中的水分变为固态冰,然后在适当的真空环境下,将冰直接转化为蒸汽而除去,再用真空系统中的水汽凝结器将水蒸汽冷凝,从而使物料得到干燥。这种利用真空冷冻获得干燥的方法,是水的物态变化和移动的过程,这个过程发生在低温低压下,因此,冷冻干燥的基本原理是在低温低压下传热传质的机理。

冷冻干燥

冷冻干燥是指通过升华从冻结的生物产品中去掉水份或其他溶剂的过程。升华指的是溶剂,比如水,像干冰一样,不经过液态,从固态直接变为气态的过程。冷冻干燥得到的产物称作冻干物(lyophilizer),该过程称任冻干(lyophilization).

为什么要选择冷冻干燥?

传统的干燥会引起材料皱缩,破坏细胞,在冰冻干燥的过程中样品的结构不会被
  破坏,因为固体成份被在其位子上的坚冰支持着。在冰升华时,他会留下孔隙在
  干燥的剩余物质里。这样就保留了产品的生物和化学结构及其活性的完整性。
  在实验室中,冻干有很多不同的用途,他在许多生物化学与制药应用中是不可缺
  少的,它被用获得可长时期保存的生物材料,例如微生物培养、酶、血液与药品,
  除长期保存的稳定性以外,还保留了其固有的生物活性与结构。为此,冻干被用
  于准备用做结构研究(例如电镜研究)的组织样品,冷冻干燥也应用于化学分析
  中,它能得到干燥态的样品,或者浓缩样品以增加化析敏感度。冻干使样品成分
  稳定,也不需改变化学成分,是理想的分析辅助手段。

冷冻干燥的实现

冷冻干燥可以自然发生,在自然情况下,这一过程缓慢而且不可预测。通过冷冻
  干燥系统,人们改进,细分了很多步骤加速了这一过程。
  冷冻干燥系统
  一个基本的冷冻干燥系统包括:
  一个干燥室或者多歧管
  一个抽真空系统克服阻碍因素和加速气体流动
  一个热源提供能量
  一个低温冷凝器,用于使蒸气压差zui大化并捕捉蒸汽使之冻结,避免水蒸汽
  污染真空泵
  冷冻干燥的步骤
  冷冻干燥过程包含三个步骤
  预冻,为接下来的升化过程准备样品,然后进行抽真空,之后进行干燥,首先是*干燥阶段:升华干燥;接下来是第二干燥阶段:解析干燥。

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