凍干機是一種利用升華原理,將含水的物質(zhì)進行低溫凍結(jié),然后在真空環(huán)境下使固體的冰直接升華成氣體除去的設備。這種設備可以得到含水非常少、具有復水性的凍干物質(zhì),通過凍干機設備處理可以加強物料的穩(wěn)定性,能長期保存物質(zhì),防止干燥物質(zhì)的理化和生物學方面的變性。
一、凍干機通常由以下幾個主要組成部分構(gòu)成
1、冷凍部分:這是凍干機中最重要的組件之一。它包括一個冷凍腔體和制冷系統(tǒng)。冷凍腔體通常是一個密封的容器,可以容納待凍干的物質(zhì)。制冷系統(tǒng)通過提供低溫環(huán)境來冷凍物質(zhì)。
2、升華部分:在冷凍過程完成后,冷凍腔體中的物質(zhì)會進入升華部分。這個部分包括一個加熱源,通常是電熱元件或熱交換器,用于提供足夠的能量來使固態(tài)水分直接升華為氣態(tài),而不經(jīng)過液態(tài)。
3、真空系統(tǒng):凍干過程需要在真空環(huán)境下進行,以便更好地促進水分的升華。真空系統(tǒng)通過排除空氣并維持恰當?shù)膲毫韯?chuàng)建一個低壓環(huán)境。
二、原理與優(yōu)勢
凍干機的工作原理基于冷凍干燥技術,這是一種將物料中的水分在低溫下凍結(jié)成冰,然后在真空環(huán)境下通過加熱使冰直接升華成水蒸氣的過程。相較于傳統(tǒng)的干燥方法,凍干技術具有顯著的優(yōu)勢。
首先,凍干過程中物料始終處于低溫狀態(tài),因此可以最大限度地保留物料的原有性狀,如顏色、味道、營養(yǎng)成分等。這對于食品和藥品等行業(yè)來說至關重要,因為保留物料的原有性狀是確保產(chǎn)品品質(zhì)的關鍵。
其次,凍干過程中水分以固態(tài)直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài),避免了液態(tài)水在干燥過程中可能帶來的溶解、擴散等問題,從而保持了物料的原有結(jié)構(gòu)和形態(tài)。這使得凍干技術在處理易碎、易變形的物料時具有優(yōu)勢。
此外,凍干技術還具有延長保存時間、方便攜帶和運輸、無菌環(huán)境等優(yōu)點。凍干后的物料水分含量極低,可以在沒有冷藏的條件下長期保存;同時,凍干后的物料體積大大減小,重量輕,便于攜帶和運輸;更重要的是,凍干過程在真空環(huán)境下進行,可以有效防止微生物的生長和繁殖,保證產(chǎn)品的安全性。
三、應用領域
在食品加工業(yè)中,凍干技術被用于咖啡、茶葉、水果、蔬菜、肉類等食品的加工和保鮮。通過凍干技術處理后的食品不僅保留了原有的營養(yǎng)成分和口感,而且大大延長了保質(zhì)期,為消費者提供了更多健康、美味的食品選擇。
在醫(yī)藥工業(yè)中,凍干技術被廣泛應用于藥物制劑的干燥和保存。凍干后的藥物制劑可以方便地儲存和運輸,同時保持了藥物的穩(wěn)定性和生物利用度。此外,凍干技術還可以用于保存生物制品如細胞、酶、抗體等,為生物技術領域的研究和應用提供了有力的支持。
在化工工業(yè)中,凍干機也是一個常用的設備,可用于干燥各種粉末、顆粒和纖維狀的化學制品。通過凍干技術處理后的化學制品具有更好的穩(wěn)定性和品質(zhì),可以滿足更高的生產(chǎn)要求。
四、不同類型凍干機的操作步驟
博醫(yī)康FD-1A-50+凍干機
標準型凍干機操作:
1、將樣品放入物料盤中,再將物料盤放入凍干架上,放置并固定好樣品溫度傳感器,將凍干架放入冷阱中,蓋好保溫蓋進行預凍,預凍到樣品*凍結(jié)并保持一段時間。
2、將預凍好的物料盤連同凍干架一同從冷阱中取出,并將支撐盤放置在冷阱阱口上方,將凍干架放置到支撐盤上,罩上玻璃罩。
3、擰緊充氣閥門,點擊屏幕上“真空計”按鈕,屏幕顯示真空度為110KPa,然后點擊“真空泵”按鈕開啟真空泵。真空度迅速下降,至真空度≤10Pa為正常。
4、經(jīng)過長時間的干燥運轉(zhuǎn),查看樣品曲線,目測樣品已*干燥,即可打開真空充氣閥后,點擊“真空泵”按鈕,真空泵停止運行。點擊“真空計”按鈕,真空計關閉。
5、取下玻璃罩,從凍干架上取出物料盤,盤中樣品包裝后,普通配置干燥進行完畢。點擊“制冷機”按鈕,關閉壓縮機,設備停止運行。
博醫(yī)康FD-1B-50+凍干機
壓蓋型凍干機操作 :
1、將注入樣品的西林瓶放入壓蓋物料盤中,再將物料盤放入凍干架上,放置并固定好樣品溫度傳感器,將凍干架放入冷阱中,蓋好保溫蓋進行預凍,預凍到樣品*凍結(jié)并保持一段時間。
2、從冷阱中取出凍干架,將物料盤迅速轉(zhuǎn)移至壓蓋凍干架,將凍干架放置到冷阱上方,罩上玻璃罩。確保玻璃罩下端面與“O”型密封圈*接觸。
3、擰緊充氣閥門,點擊屏幕上“真空計”按鈕,屏幕顯示真空度為110KPa,然后點擊“真空泵”按鈕開啟真空泵。真空度迅速下降,至真空度≤10Pa為正常。
4、經(jīng)過長時間的干燥運轉(zhuǎn),查看樣品曲線,目測樣品已*干燥,順時針轉(zhuǎn)動玻璃罩上方的壓蓋手柄,使壓蓋架上的絲杠轉(zhuǎn)動,壓蓋板下降,將瓶蓋壓入瓶中,實現(xiàn)真空下蓋塞。然后打開真空充氣閥后,點擊“真空泵”按鈕,真空泵停止運行。點擊“真空計”按鈕,真空計關閉。
5、取下玻璃罩,從凍干架上取出物料盤,盤中樣品(西林瓶、包裝后,壓蓋配置干燥進行完畢。點擊“制冷機”按鈕,關閉壓縮機,設備停止運行。
博醫(yī)康FD-1E-50+凍干機
多岐管型凍干機操作:
1、將注入樣品的干燥瓶放入-40℃以下的低溫冰箱中,預凍到樣品*凍結(jié)并保持一段時間,如有可能,能將干燥瓶邊緣旋轉(zhuǎn)預凍,使樣品均勻凍結(jié)在瓶壁上,有利于加速干燥。
2、將預凍好的物料盤連同凍干架從冷阱中取出,并將支撐盤放置在冷阱阱口上方,將凍干架放置到支撐盤上,罩上玻璃罩。
3、從低溫冰箱中取出預凍好的干燥瓶,與玻璃罩上的標準管塞連接,將管塞插入凍干瓶的中心,裝好后轉(zhuǎn)動閥翼使之垂直朝下,干燥瓶與罩內(nèi)連通。
4、擰緊充氣閥門,點擊屏幕上真空計按鈕,屏幕顯示真空度為110KPa。然后點擊“真空泵”按鈕開啟真空泵,真空度迅速下降,至10Pa以下為正常,凍干開始。如果在凍干的過程中需要更換更換凍干瓶或者將干燥結(jié)束的干燥瓶取下,請先轉(zhuǎn)動閥翼使之垂直朝上,干燥瓶與玻璃罩隔絕,與大氣連通,瓶內(nèi)充氣,取下干燥瓶。
5、如果干燥瓶與托盤內(nèi)樣品全部干燥結(jié)束,要先取下干燥瓶,然后充氣、關閉真空泵、真空計。取下玻璃罩,保存樣品。請勿帶凍干瓶取下玻璃罩。