實驗室冷凍乾燥機是一種用於製備和儲存乾燥樣品的裝置✘╃·₪。這種裝置使用低溫和真空的條件將含水樣品中的水分蒸發掉↟☁·,從而得到乾燥的樣品✘╃·₪。在實驗室中↟☁·,冷凍乾燥機被廣泛應用於生物製品◕││☁╃、食品◕││☁╃、藥物等的乾燥處理✘╃·₪。
冷凍乾燥機的工作過程可以分為三個步驟╃▩₪✘•:冷凍◕││☁╃、減壓和升溫✘╃·₪。首先↟☁·,樣品會被置於低溫環境中進行冷凍↟☁·,使樣品中的水分變成冰晶✘╃·₪。其次↟☁·,真空泵將裝置內部的壓力降至接近於零↟☁·,從而使冰晶在低溫和低壓條件下轉化成水蒸氣↟☁·,從而乾燥樣品✘╃·₪。之後升溫使樣品從乾燥狀態回覆到常溫常壓狀態✘╃·₪。
冷凍乾燥機的主要構成部分包括真空系統◕││☁╃、冷凍系統和控制系統✘╃·₪。真空系統由真空泵和閥門等組成↟☁·,用於降低裝置內部壓力✘╃·₪。冷凍系統由製冷機◕││☁╃、冷凝器和蒸發器等組成↟☁·,用於提供低溫環境✘╃·₪。控制系統則包括控制器◕││☁╃、檢測器和感測器等↟☁·,用於監測和控制裝置的溫度◕││☁╃、壓力和溼度等引數✘╃·₪。冷凍乾燥機的優點在於能夠使樣品乾燥的同時保留其原有的化學和生物學特性↟☁·,同時還可以延長樣品的保質期✘╃·₪。由於其無需使用表面活性劑或其他類似的新增劑↟☁·,因此可以保證被幹燥的樣品的無公害和能夠滿足苛刻的生物製品要求✘╃·₪。此外↟☁·,冷凍乾燥機還可以提高樣品的穩定性和易於運輸↟☁·,因為乾燥樣品可以在不受潮溼影響的情況下儲存和運輸✘╃·₪。
儘管冷凍乾燥機在實驗室中有著廣泛的應用↟☁·,但是其成本較高↟☁·,同時裝置的操作也相對較複雜✘╃·₪。此外↟☁·,長時間的乾燥會導致樣品脫失特性↟☁·,可能會影響分析結果✘╃·₪。因此↟☁·,在使用時↟☁·,需要根據樣品的特性和需求來確定乾燥時間和溫度↟☁·,以保證其最佳乾燥效果✘╃·₪。
總之↟☁·,實驗室冷凍乾燥機是一種重要的實驗室裝置↟☁·,可以為實驗室的樣品製備和儲存提供可靠的方法✘╃·₪。儘管需要注意樣品的特性和溫度等引數來實現最佳乾燥效果↟☁·,但其優點在於乾燥過程中的樣品質量得到了保障↟☁·,從而為實驗室的研究提供了保障✘╃·₪。
實驗室冷凍乾燥機使用流程╃▩₪✘•:
1.樣品預凍╃▩₪✘•:開啟製冷機↟☁·,並觀察冷阱溫度降至-40℃↟☁·,將液體樣品放在盤子裡↟☁·,再將盤子放在預凍架裡↟☁·,之後將預凍架放進冷阱裡↟☁·,樣品溫度探頭放在樣品表面以測試樣品溫度✘╃·₪。蓋上保溫蓋↟☁·,預凍2至3個小時(具體時間以樣品特性為準)✘╃·₪。
2.真空乾燥階段╃▩₪✘•:樣品預凍好後↟☁·,將盤子放在乾燥架上↟☁·,將樣品溫度探頭放在樣品表面↟☁·,以測試樣品溫度✘╃·₪。蓋好透明的凍幹罩↟☁·,保證密封✘╃·₪。開啟真空泵↟☁·,觀察真空度能否達到50pa以下✘╃·₪。抽真空乾燥時間以樣品特性為準✘╃·₪。
實驗室冷凍乾燥機的整個過程其實就是傳熱和傳質(水蒸氣)同時進行的過程↟☁·,熱和質的傳遞速率共同影響乾燥速率↟☁·,從而影響整個凍幹週期↟☁·,所有影響熱和質傳遞的因素均會影響乾燥速率↟☁·,簡單分析如下╃▩₪✘•:
1◕││☁╃、物料的形態與組分
根據凍幹物料的形態通常分為固體和液體✘╃·₪。固體的形態和液體的濃度對冷凍乾燥速率的影響較大✘╃·₪。
2◕││☁╃、預凍速率
冷凍時所形成的晶體大小在很大程度上影響乾燥的速率和乾燥後產品的溶解速度✘╃·₪。速凍和慢凍過程具有以下差別╃▩₪✘•:速凍產生的冰晶較小↟☁·,慢凍產生的冰晶較大✘╃·₪。大的冰晶有利於昇華↟☁·,小的冰晶不利於昇華↟☁·,快速凍結導致昇華速率低↟☁·,解吸速率快;慢速凍結導致昇華速率快↟☁·,解析速率慢✘╃·₪。
3◕││☁╃、裝量
物料在凍干時↟☁·,分裝到容器中後存在一定的表面積與物質厚度之比↟☁·,亦即凍干與裝量有關✘╃·₪。表面積◕││☁╃、厚度小有利於水分昇華↟☁·,容易凍幹且質量理想✘╃·₪。乾燥時↟☁·,單位面積料盤上被幹燥的溼重灌載量是決定乾燥時間的重要因素↟☁·,一般情況下↟☁·,物料堆積的厚度愈薄↟☁·,傳熱和傳質速度越快↟☁·,乾燥時間愈短✘╃·₪。但是↟☁·,物料厚度薄則單位凍乾麵積上每批次乾燥的物料少↟☁·,對提高單位凍乾麵積和單位時間產量不利✘╃·₪。
4◕││☁╃、乾燥室內壓力
乾燥室內壓力高低影響到傳熱和傳質的速率↟☁·,就傳質而言↟☁·,壓力越低越好↟☁·,而對於傳熱來說↟☁·,壓力越高越好✘╃·₪。傳質速率的大小↟☁·,主要由昇華介面與乾燥層表面的溫度和壓力所決定↟☁·,要提高幹燥層中水蒸氣的逸出速率↟☁·,一是提高升華介面的溫度↟☁·,使介面水蒸氣壓增大;二是提高幹燥室的真空度↟☁·,降低乾燥層表面的蒸汽壓✘╃·₪。
5◕││☁╃、傳熱方式傳熱方式
按傳統的分類可劃分為╃▩₪✘•:傳導◕││☁╃、對流◕││☁╃、熱輻射和介質加熱(微波加熱)✘╃·₪。由於昇華乾燥的過程涉及到熱和質(水蒸氣)的傳遞↟☁·,因此↟☁·,透過何種傳熱方式將熱量更為有效地傳給物料↟☁·,對乾燥速率有較大的影響✘╃·₪。
實驗室冷凍乾燥機主要在生物製藥◕││☁╃、醫療◕││☁╃、食品等行業均有廣泛應用✘╃·₪。例如在生物製品生產中的卡介苗◕││☁╃、流腦菌苗◕││☁╃、麻疹疫苗◕││☁╃、流感疫苗等;西藥生產中抗生素藥◕││☁╃、迴圈器官用藥等✘╃·₪。在醫療方面領域可以利用凍幹技術長期儲存血液◕││☁╃、動脈◕││☁╃、骨骼◕││☁╃、皮膚◕││☁╃、角膜和神經組織等各種器官✘╃·₪。實驗室冷凍乾燥機廣泛應用在醫學◕││☁╃、製藥◕││☁╃、生物研究◕││☁╃、化學◕││☁╃、食品等多個領域✘╃·₪。經過冷凍乾燥處理的物品可以長期儲存↟☁·,加水後能恢復到凍幹前的狀態↟☁·,並能夠保持原有的生化特性✘╃·₪。歐蒙系列實驗室型凍幹機↟☁·,型號齊全↟☁·,能夠滿足實驗室各種批次↟☁·,各種凍幹方式的要求↟☁·,很好地完成各種凍幹試驗✘╃·₪。