实验室冷冻干燥机的工作原理
时间：2024-10-31 阅读：158
实验室冷冻干燥机（也称为冻干机）是一种用于将湿物料中的水分在低温下升华去除的设备。这一过程不仅能够保持物料的原有结构和活性，还能延长其保质期。以下是冷冻干燥机的工作原理及其主要步骤：
1. 预冻结
目的：将物料中的水分完-全冻结，形成固态冰晶。
过程：将待干燥的物料放入冷冻干燥机的冷冻室内，通过制冷系统将温度降至物料的共晶点以下（通常为-40°C至-60°C）。共晶点是指物料中所有成分完-全冻结的温度。
作用：预冻结可以防止在后续的升华过程中形成大的冰晶，从而保持物料的微观结构和物理性质。
2. 初级干燥（升华干燥）
目的：通过升华过程将冰直接转化为水蒸气，去除大部分水分。
过程：
真空环境：将冷冻室内的压力降至-极低水平（通常为几毫巴），以促进冰的升华。
加热：通过加热板或辐射加热等方式，缓慢升高物料的温度，使冰直接转化为水蒸气。
冷阱：产生的水蒸气被冷阱捕获并凝结成冰，从而从系统中去除。
作用：这一阶段可以去除物料中约90%以上的水分，确保物料的干燥度。
3. 次级干燥（解吸干燥）
目的：去除物料中剩余的吸附水或结合水。
过程：
继续加热：在保持真空状态下，进一步升高物料的温度，使吸附在固体表面或孔隙中的水分蒸发。
延长干燥时间：这一阶段通常需要较长的时间，因为剩余的水分较难去除。
作用：确保物料达到所需的最终干燥度，进一步提高其稳定性。
4. 冷却与密封
目的：将干燥后的物料冷却至室温，并进行密封包装。
过程：
冷却：停止加热，让物料自然冷却至室温。
密封：将干燥后的物料从冷冻干燥机中取出，并立即进行密封包装，防止重新吸潮。
作用：保持物料的干燥状态，延长其保质期。
主要部件
冷冻室：用于预冻结和干燥物料。
冷阱：用于捕获和凝结升华产生的水蒸气。
真空泵：用于维持冷冻室内的真空环境。
加热系统：用于在干燥过程中提供必要的热量。
控制系统：用于监控和调节温度、压力等参数。