冷凍干燥機的工作原理

 我們冷凍干燥機的冷凍干燥技術在生物工程、醫藥工業、食品工業、材料科學和農副產品深加工等領域有著廣泛的應用，那么它的工作原理究竟如何呢?

干燥是保持物質不致*變質的方法之一。干燥的方法許多，如曬干、煮干、烘干、噴霧干燥和真空干燥等。但這些干燥方法都是在0℃以上或更高的溫度下進行。干燥所得的產品，一般是體積縮小、質地變硬，有些物質發生了氧化，一些易揮發的成分大部分會損失掉，有些熱敏性的物質，如蛋白質、維生素會發生變性。微生物會失去生物活力，干燥后的物質不易在水中溶解等。因此干燥后的產品與干燥前相比在性狀上有很大的差別。而冷凍干燥法不同于以上的干燥方法，產品的干燥基本上在0℃以下的溫度進行，即在產品凍結的狀態下進行，直到后期，為了進一步降低產品的殘余水份含量，才讓產品升至0℃以上的溫度，但一般不超過40℃。冷凍干燥就是把含有大量水分物質，預*行降溫凍結成固體，然后在真空的條件下使水蒸汽直接升華出來，而物質本身剩留在凍結時的冰架中，因此它干燥后體積不變，疏松多孔在升華時要吸收熱量。引起產品本身溫度的下降而減慢升華速度，為了增加升華速度，縮短干燥時間，必須要對產品進行適當加熱。整個干燥是在較低的溫度下進行的。冷凍干燥有下列優點：一．冷凍干燥在低溫下進行，因此對于許多熱敏性的物質特別適用。如蛋白質、微生物之類不會發生變性或失去生物活力。因此在醫藥上得到廣泛地應用。二．在低溫下干燥時，物質中的一些揮發性成分損失很小，適合一些化學產品，藥品和食品干燥。三．在冷凍干燥過程中，微生物的生長和酶的作用無法進行，因此能保持原來的性裝。四．由于在凍結的狀態下進行干燥，因此體積幾乎不變，保持了原來的結構，不會發生濃縮現象。五．干燥后的物質疏松多孔，呈海綿狀，加水后溶解迅速而*，幾乎立即恢復原來的性狀。六．由于干燥在真空下進行，氧氣極少，因此一些易氧化的物質得到了保護。七．干燥能排除95-99%以上的水份，使干燥后產品能長期保存而不致變質。因此，冷凍干燥目前在醫藥工業，食品工業，科研和其他部門得到廣泛的應用。第二節  凍干機的組成和凍干程序產品的冷凍干燥需要在一定裝置中進行，這個裝置叫做真空冷凍干燥機，簡稱凍干機。凍干機按系統分，由致冷系統、真空系統、加熱系統、和控制系統四個主要部分組成。按結構分，由凍干箱或稱干燥箱、冷凝器或稱水汽凝集器、冷凍機、真空泵和閥門、電氣控制元件等組成。圖十三是凍干機組成示意圖。凍干箱是一個能夠致冷到-40℃左右，能夠加熱到+50℃左右的高低溫箱，也是一個能抽成真空的密閉容器。它是凍干機的主要部分，需要凍干的產品就放在箱內分層的金屬板層上，對產品進行冷凍，并在真空下加溫，使產品內的水份升華而干燥。冷凝器同樣是一個真空密閉容器，在它的內部有一個較大表面積的金屬吸附面，吸附面的溫度能降到-40℃以下，并且能恒定地維持這個低溫。冷凝器的功用是把凍干箱內產品升華出來的水蒸氣凍結吸附在其金屬表面上。凍干箱、冷凝器、真空管道和閥門，再加上真空泵，便構成凍干機的真空系統。真空系統要求沒有漏氣現象，真空泵是真空系統建立真空的重要部件。真空系統對于產品的迅速升華干燥是*的。致冷系統由冷凍機與凍干箱、冷凝器內部的管道等組成。冷凍機可以是互相獨立的二套，也可以合用一套。冷凍機的功用是對凍干箱和冷凝器進行致冷，以產生和維持它們工作時所需要的低溫，它有直接致冷和間接致冷二種方式。凍干技術的應用和設備是分不開的，到目前為止，凍干設備的形式主要分為間歇式和連續式兩大類，設備的規模從不到一平方米到幾十平方米都有。