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对冻干机的升华条件与升华速度的理解
发布时间:2018/1/4   点击次数:30次
   冻干机的冷冻干燥将待干燥物快速冻结后,再在高真空条件下将其中的冰升华为水蒸气而去除的干燥方法。由于冰的升华带走热量使冻干整个过程保持低温冻结状态,有利于保留一些生物样品的活性。
  将冻结后的产品置于密闭的真空容器中加热,其冰晶就会升华成水蒸气逸出而使产品脱水干燥。干燥是从外表面开始逐步向内推移的,冰晶升华后残留下的空隙变成而后升华水蒸气的逸出通道。已干燥层和冻结部分的分界面称为升华界面。在生物制品干燥中,升华界面约以一定的速度向内推进。当全部冰晶去除时,升华干燥就完成了,此时可除去水分90%左右。制品中冰的升华是在升华界面处进行的。升华时所需要的热量是由加热设备提供,从搁板传来的热量由以下几种途径传至产品的升华界面:固体的传导,辐射,气体的对流。
  冻干机冻干产品升华时受以下几个温度限制:产品冻结部分的温度应低于产品共溶点的温度;产品干燥部分的温度要低于其崩解温度或容许的最高温度;最高搁板温度。
  冰在一定温度下的饱和蒸汽压大于环境的水蒸气分压时即可开始升华;比制品温更低的凝结器对水水蒸气的抽吸与捕获作用,则是维护升所必需的条件。
  气体分子在两次连续碰撞之间所走的距离称为平均自由程,它与压力成反比。在常压下,其值很小,升华的水分子很容易与气体碰撞又返回到蒸汽源表面,因而升华速度很漫。随着压力降低,平均自由程增大,使升华速度显著加快,飞离出来的水分子很少改变自己的方面,从而形成了定向的蒸汽流。
  真空泵在冻干机中起着抽除永久气体的作用,以维护升华所必需的低压强。普通的真空泵在单位时间内抽除如此大量的体积是不可能的。凝结器实际上形成了专门捕集水蒸气的真空泵。
  在升华面与冷凝面之间产生了一个相当大的压力差,如果此时系统内的不凝性气体分压可以忽略不计,它将促使制品升华出来的水蒸气,以一定的流速定向地抵达凝结器表面结成冰霜。

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