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真空冷凍干燥技術(shù)的基本概念及優(yōu)缺點(diǎn)
更新時(shí)間:2021-10-28 點(diǎn)擊次數(shù):5578

冷凍干燥或凍干是將溶劑和/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。


圖1:水的相圖

水的相圖.png



溫度/

壓力

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

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


冷凍干燥這一步驟對(duì)于純水而言相對(duì)簡單。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,必須使用簡化模型物質(zhì),使此過程更易于理解。這種復(fù)雜系統(tǒng)在生物物質(zhì)中廣泛存在。


干燥過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。在干燥的第二階段,吸附于固體上的水被解吸出來。


水-蒸-氣-體-積---壓-力-曲-線.png

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,可快速復(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)過長期培訓(xùn)具備熟練技能的合作者。


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