實驗室冷凍干燥機主要用于通過低溫與真空環(huán)境相結(jié)合的干燥方式，有效保留物料如生物制品、食品及化學(xué)品等的原有活性、穩(wěn)定性及生物活性。其工作原理是將物料先冷凍成固態(tài)，然后在真空中實現(xiàn)升華干燥，從而避免了高溫可能對敏感成分造成的破壞。
實驗室冷凍干燥機(簡稱凍干機)是一種利用真空冷凍干燥技術(shù)，將含水物質(zhì)在低溫、低壓環(huán)境下升華去除水分，從而獲得干燥樣品的設(shè)備。它廣泛應(yīng)用于生物制藥、食品科學(xué)、材料研究等領(lǐng)域，能夠大程度保留樣品的活性、結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)成分。
冷凍干燥機利用水的三相變化原理，即在高真空和低溫條件下，冰可以直接升華為水蒸氣，從而避免傳統(tǒng)干燥方法中因液態(tài)水蒸發(fā)導(dǎo)致的熱敏性成分損失和物料結(jié)構(gòu)破壞。
以下是其工作原理的詳細(xì)解析：
預(yù)凍階段
物料先被快速冷卻至冰點以下(通常為-40℃~-80℃)，使物料中的水分凍結(jié)成固態(tài)冰晶。這一步驟確保物料在后續(xù)干燥過程中保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
真空階段
在預(yù)凍完成后，設(shè)備內(nèi)部被抽真空至10?³~10??mbar的低壓環(huán)境。這種高真空條件降低了冰的升華溫度，使冰晶能夠直接從固態(tài)升華為水蒸氣，而無需經(jīng)過液態(tài)水的中間狀態(tài)。
升華干燥階段
在真空環(huán)境下，通過加熱板或輻射等方式向物料提供熱量，冰晶開始升華。升華生成的水蒸氣被真空泵抽出設(shè)備，并通過冷凝器捕獲和排出系統(tǒng)。這一階段主要去除物料中的自由水分。
解析干燥階段(可選)
為進一步去除物料中殘留的結(jié)合水，設(shè)備會降低溫度至-50℃~0℃并維持低壓環(huán)境。這一階段確保物料達(dá)到干燥程度，適合對水分含量要求高的應(yīng)用場景。
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