對凍干機(jī)的升華條件與升華速度的理解
點(diǎn)擊次數(shù)：2695 更新時間：2018-01-04
凍干機(jī)的冷凍干燥將待干燥物快速凍結(jié)后，再在高真空條件下將其中的冰升華為水蒸氣而去除的干燥方法。由于冰的升華帶走熱量使凍干整個過程保持低溫凍結(jié)狀態(tài)，有利于保留一些生物樣品的活性。
將凍結(jié)后的產(chǎn)品置于密閉的真空容器中加熱，其冰晶就會升華成水蒸氣逸出而使產(chǎn)品脫水干燥。干燥是從外表面開始逐步向內(nèi)推移的，冰晶升華后殘留下的空隙變成而后升華水蒸氣的逸出通道。已干燥層和凍結(jié)部分的分界面稱為升華界面。在生物制品干燥中，升華界面約以一定的速度向內(nèi)推進(jìn)。當(dāng)全部冰晶去除時，升華干燥就完成了，此時可除去水分90％左右。制品中冰的升華是在升華界面處進(jìn)行的。升華時所需要的熱量是由加熱設(shè)備提供，從擱板傳來的熱量由以下幾種途徑傳至產(chǎn)品的升華界面：固體的傳導(dǎo)，輻射，氣體的對流。
凍干機(jī)凍干產(chǎn)品升華時受以下幾個溫度限制：產(chǎn)品凍結(jié)部分的溫度應(yīng)低于產(chǎn)品共溶點(diǎn)的溫度；產(chǎn)品干燥部分的溫度要低于其崩解溫度或容許的zui高溫度；zui高擱板溫度。
冰在一定溫度下的飽和蒸汽壓大于環(huán)境的水蒸氣分壓時即可開始升華；比制品溫更低的凝結(jié)器對水水蒸氣的抽吸與捕獲作用，則是維護(hù)升所必需的條件。
氣體分子在兩次連續(xù)碰撞之間所走的距離稱為平均自由程，它與壓力成反比。在常壓下，其值很小，升華的水分子很容易與氣體碰撞又返回到蒸汽源表面，因而升華速度很漫。隨著壓力降低，平均自由程增大，使升華速度顯著加快，飛離出來的水分子很少改變自己的方面，從而形成了定向的蒸汽流。
真空泵在凍干機(jī)中起著抽除*氣體的作用，以維護(hù)升華所必需的低壓強(qiáng)。普通的真空泵在單位時間內(nèi)抽除如此大量的體積是不可能的。凝結(jié)器實(shí)際上形成了專門捕集水蒸氣的真空泵。
在升華面與冷凝面之間產(chǎn)生了一個相當(dāng)大的壓力差,如果此時系統(tǒng)內(nèi)的不凝性氣體分壓可以忽略不計,它將促使制品升華出來的水蒸氣,以一定的流速定向地抵達(dá)凝結(jié)器表面結(jié)成冰霜。
劉先生
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