冷冻干燥机(冻干机)的温度控制涉及多个关键阶段,其目的是通过低温冻结和真空升华去除物料中的水分。以下是其温度控制的详细说明:

  1.预冻阶段(冻结阶段)

  温度范围:通常设定在-30℃至-50℃(部分机型可低至-80℃)。

  目的:将物料中的水分完全冻结成冰晶,为后续升华做准备。

  关键点:

  温度需低于物料的共晶点(物料中水分完全冻结的低温度)。

  冻结速度影响冰晶大小,进而影响干燥效率和产品孔隙结构。

  2.升华干燥阶段(主干燥阶段)

  温度范围:

  搁板温度:通常控制在-20℃至0℃(根据物料性质调整)。

  物料温度:需维持在冰晶升华点以下(一般低于0℃),避免冰晶融化。

  目的:在真空环境下,冰直接升华为水蒸气并被冷阱捕获。

  关键点:

  搁板温度需逐步升高(如从-30℃升至-10℃),以加速升华但避免物料过热。

  真空度需维持在10-30 Pa范围内,确保升华效率。

  3.解吸干燥阶段(次干燥阶段)

  温度范围:

  搁板温度:可升至20℃至50℃(部分机型可达80℃)。

  物料温度:接近环境温度,但需避免过热导致活性成分失活。

  目的:去除物料中残留的吸附水(结合水)。

  关键点:

  温度需根据物料热敏性调整,避免高温破坏结构或活性。

  真空度可适当降低(如100-300 Pa),但需保持干燥环境

  4.冷阱温度

  温度范围:通常维持在-40℃至-80℃。

  目的:捕获升华产生的水蒸气,防止其重新凝结到物料中。

  关键点:冷阱温度需低于物料温度,确保水蒸气被有效捕获。

  影响温度设定的因

  物料性质:

  热敏性物料(如蛋白质、酶)需低温干燥。

  高糖或高盐物料需更低的共晶点温度。

  产品形态:

  溶液类物料需快速冻结以形成细小冰晶。

  固体或块状物料需更长的预冻时间。

  设备类型:

  实验室型冻干机温度控制更灵活,工业型需兼顾效率与均匀性。

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