冷冻干燥的奥秘：冻干过程

冷冻干燥的奥秘：冻干过程 冷冻干燥机(冻干机)由制冷系统、真空系统、加热系统、电器仪表控制系统所组成。主要部件为干燥箱、凝结器、冷冻机组、真空泵、加热/冷却装置等。冷冻干燥简称冻干，就是将含水物质，先冻结成固态，而后使其中的水分从固态升华成气态，以除去水分而保存物质的方法。冻干机起源于19世纪20年代的真空冷冻干燥技术经历了几十年的起伏和徘徊后，在最后的20年中取得了长足进展。进入21世纪，真空冻干技术凭借其它干燥方法无法比拟的优点，越来越受到人们的青睐，除了在医药、生物制品、食品、血液制品、活性物质领域得到广泛应用外，其应用规模和领域还在不断扩大中。为此，真空冷冻干燥必将成为21世纪的重要应用技术。 作为一般概念来讲，冻干技术实际上已经有几百年的历史了。古代的秘鲁印加人将安第斯山脉的峰顶作为天然的食物保存处。在高海拔下，温度和气压都极低，这种防止食物变质的方法与现代冷冻干燥机和冰箱冻结室如出一辙。这是低科技含量的冻干法之一。 冻干技术的基本原理是升华——从固态直接转化成气态。跟蒸发一样，升华也是当一个分子吸收了足够的能量后，从周围的分子中脱离开来的过程。如果水分子获得了使之脱离的足够能量，同时周围的环境又不容许液态水存在，那么水就会由固态（冰）升华为气态（水蒸气）。 某种物质会处于什么状态（固态、液态或者气态）主要由两个因素决定：热量和大气压。只有当温度和压强在特定范围内时，一种物质才会处于某一特定状态。如果这些条件不能满足，这种物质就不会以该状态存在。 这就是冷冻干燥机的原理。典型的冷冻干燥机由冷冻干燥仓（带有与加热部件相连的多个架子）、与制冷压缩机相连的制冷线圈和真空泵三部分组成。 可以知道，如果温度在海平面冰点（0摄氏度）和海平面沸点（100摄氏度）之间，水在海平面（压强为1个标准大气压）状态下就为液态。但是如果温度超过了0摄氏度，而大气压低于 0.06个标准大气压 (ATM)，则温度足以让冰融化，但是却没有足够的压强使之转化成液态水。因此，它转化成了气态。 对大部分机器来说，您都要趁需要保存的原料未冷冻时将其置于架子上。将冷冻干燥仓密封，并开始冻干过程，这时机器将启动压缩机来降低仓内温度。之后原料会冻成固体，此时水依然存在，但在分子层面上它已经与周围的所有物质分开了。 接下来，机器会启动真空泵，将空气排出冷冻干燥仓，使仓内压强低于0.06个标准大气压。加热部件向架子输送很少的热量，以使冰改变状态。由于压强很低，冰就直接转化成了水蒸气。水蒸气从冷冻干燥仓中跑出，途经冷冻线圈。水蒸气在冷冻线圈上凝结成固态的冰，就像在寒冷的天气里水凝结成霜一样。