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真空冷凍干燥技術(shù)基本概念

作者：編輯：來(lái)源：發(fā)布日期：2022.07.27

信息摘要：

冷凍干燥技術(shù)（簡(jiǎn)稱凍干）是將溶劑和/或混懸介質(zhì)在低溫條件下結(jié)晶，然后將其由固態(tài)直接升華為氣態(tài)的一種干燥過(guò)程。

冷凍干燥技術(shù)（簡(jiǎn)稱凍干）是將溶劑和/或混懸介質(zhì)在低溫條件下結(jié)晶，然后將其由固態(tài)直接升華為氣態(tài)的一種干燥過(guò)程。冷凍干燥通常應(yīng)用于以水為溶劑的情況。圖1所示為水的相圖，其中顯示了可將水從固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的區(qū)域。

水的相圖

圖1：水的相圖

表1所示為水蒸氣的壓力（mTorr和mbar)與溫度（℃ ）之間的關(guān)系。

溫度（℃）	壓力
溫度（℃）	mTorr	mbar
0	4579	6.108
-4	3280	4.372
-8	2326	3.097
-12	1832	2.172
-16	1132	1.506
-20	930	1.032
-24	526	0.6985
-28	351	0.4669
-32	231	0.3709
-36	150	0.2020
-40	96.6	0.1238
-44	60.9	0.0809
-48	37.8	0.0502
-52	23.0	0.0300
-56	13.8	0.0183
-60	8.0	0.0107
-64	4.6	0.0061
-68	2.8	0.0034
-72	1.4	0.0018

表1：水的蒸氣壓力

冷凍干燥這一步驟對(duì)于純水而言相對(duì)簡(jiǎn)單。如果產(chǎn)品在溶液或混懸液中含有兩種或兩種以上成分，則情況可能變得復(fù)雜，必須使用簡(jiǎn)化模型物質(zhì)，使此過(guò)程更易于理解。這種復(fù)雜系統(tǒng)在生物物質(zhì)中廣泛存在。

凍干過(guò)程將非晶相的冰或水轉(zhuǎn)化為水蒸氣。如圖2所示，因?yàn)楸恼羝麎狠^低，所以水蒸氣的體積會(huì)變大。在凍干的第二階段，吸附于固體上的水被解吸出來(lái)。

水-蒸-氣-體-積---壓-力-曲-線

圖2：水蒸氣體積-壓力曲線

此圖中水蒸氣的溫度為冰的溫度

冷凍干燥是為了獲得具有良好儲(chǔ)存穩(wěn)定性且在復(fù)水后不發(fā)生變化的物質(zhì)，當(dāng)然這在很大程度上也取決于此工藝的最后一步：包裝和儲(chǔ)存條件。

冷凍干燥的優(yōu)點(diǎn)可總結(jié)如下：
在低溫條件下干燥可減少熱敏性產(chǎn)品的降解。
液體產(chǎn)品可進(jìn)行準(zhǔn)確加料。
可在過(guò)程中控制最終產(chǎn)品的含水量。
冷凍千燥后產(chǎn)品可具有較好的物理形狀。
冷凍干燥產(chǎn)品比表面積大，可快速?gòu)?fù)水。

其缺點(diǎn)如下：
投資、運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)費(fèi)用高。

工藝及設(shè)備復(fù)雜，需要有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期培訓(xùn)具備熟練技能的合作者。

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本文標(biāo)簽：冷凍干燥

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