冷冻干燥机的原理及实现的具体过程

冷冻干燥机是将含水物品预先冻结，然后将其水分在真空状态下升华而获得干燥物品的一种技术方法。升华指的是溶剂，比如水，像干冰一样，不经过液态，从固态直接变为气态的过程。冷冻干燥得到的产物称作冻干物（lyophilizer），该过程称作冻干（lyophilization）. 　　冷冻干燥可以自然发生，在自然情况下，这一过程缓慢而且不可预测。通过冷冻干燥系统，人们改进，细分了很多步骤加速了这一过程。 　　冷冻干燥系统 　　一个基本的冷冻干燥系统包括： 　　一个干燥室或者多歧管 　　一个抽真空系统克服阻碍因素和加速气体流动 　　一个热源提供能量 　　一个低温冷凝器，用于使蒸气压差最大化并捕捉蒸汽使之冻结，避免水蒸汽 　　一个真空泵 　　冷冻干燥机干燥的步骤 : 　　冷冻干燥机干燥过程包含三个步骤 : 　　预冻， 为接下来的升化过程准备样品 　　初级干燥，在此过程中冰升化而不融化。 　　次级干燥，在此过程中，键和于固体物质的残留水分被除去，从而留下干燥样品，这一步骤对保存样品的稳定性非常重要。 　　在壳式预冻中，冻干瓶中样品浸放在低温热传导液体里旋转，液体样品沿冻干瓶圆周内壁结冻，以达到更大的表面积。这层薄的结冻层能让水份子更加容易地穿过。一旦样品结冰，就可以与冷冻干燥系统连接了。 　　初级和次级干燥发生在样品瓶被连接到冻干系统时，样品立刻暴露在一个真空条件下，从而克服气流阻力。同时热量被得供做能量。为接在干燥机箱或多歧管的冻干瓶得其它玻璃容器提供热量的热源是室温空气浴。在自动压盖上箱,是加热层供给。真空和热量这些条件可帮助从冰中升化出的水蒸汽更容易地流离样品和表层已冻干的物质。 · 行业聚焦：  　　沸腾干燥机的静电和粉尘防爆安全性阐述 　　摘  要：对粉体沸腾所伴有静电和粉尘爆炸的二个问题作理论探讨，从而阐明了沸腾干燥机防爆安全的重要性，同时插入此方面在此类设备的运用。 　　对沸腾干燥机、沸腾制粒设备等沸腾干燥机来说，基本都是以流化床干燥设备工作原理为基础的，其物料干燥过程的基础就是粉体的沸腾。同时，在排风作用下，容器内细微粉体经捕集袋过滤后排向室外，其捕集的过程就有大量的超细粉的产生，不管是在流态沸腾还干燥是人类最古老的一种食物和草药的保存方法。Ａｌｔ ｍａｎｎ在1890年利用冷冻干燥保存了一部分生物器官，从而实现了冷冻干燥的方法。自此以后，冷冻干燥技术迅速发展，二次大战时由于输血的需要以及抗生素需求的急剧增加，冷冻干燥技术开始广泛应用于医药工业。20世纪60年代，伴随着咖啡业的发展，人们发明了大型的冷冻干燥设备并将其应用于速溶咖啡的制备。随后美国矿业局对这种方法进行了改进，采用冷冻干燥合成无机材料，从而给这种独特的方法带来了新的应用。近年来，冷冻干燥技术广泛应用于新材料领域，诸如超导材料、高能电池、催化剂以及介孔材料等。 　　冷冻干燥技术在材料领域迅传统的干燥会引起材料皱缩，破坏细胞，在冰冻干燥的过程中样品的结构不会被破坏，因为固体成份被在其位子上的坚冰支持着。在冰升华时，他会留下孔隙在干燥的剩余物质里。这样就保留了产品的生物和化学结构及其活性的完整性。 　　在实验室中，冻干有很多不同的用途，他在许多生物化学与制药应用中是不可缺少的，它被用获得可长时期保存的生物材料，例如微生物培养、酶、血液与药品，除长期保存的稳定性以外，还保留了其固有的生物活性与结构。为此，冻干被用于准备用做结构研究（例如电镜研究）的组织样品，冷冻干燥也应用于化学分析中，它能得到干燥态的样品，或者浓缩样品以增加化析敏感度。冻干使样品成分稳定，也不需改变化学成分，是工作原理：热风从干燥机底部的旋流器沿切线方向进入干燥机内，并产生高速回旋的上升气流；待干燥的物料由加料器输送至干燥室内，并在高速回旋气流的和底部搅拌器的共同作用下，团块状物料被不断破碎、分散、沸腾和干燥。干燥合格的物料被气流从干燥机上部出口带出，经捕集后得到干燥成品；颗粒太大或湿度较高的物料被设置在干燥室上部的分级堰板阻拦，而在干燥室内继续得到进一步干燥，直至被气流带出。 　　应用范围：旋转闪蒸干燥机适应范围广，既可干燥粘结性的膏糊状物料，也可干燥非粘结性物料。尤其适应干燥机排除的废气也全部是水蒸气，所以干燥过程中只有一种气态成分存在，因此传质阻力非常小。同时排除的废气温度保持在100℃以上，所以回收比较容易，可利用冷凝、压缩等方法回收蒸汽的潜热再加以利用，因而热效率高。另外，由于水蒸气的热容量要比空气大1倍，干燥介质的消耗量明显减少，故单位能耗低。过热干燥技术有很多优点：传热系数大、传质阻力小、蒸汽用量少、无爆炸和失火的危险、有利于保护环境、灭菌消毒的作用等等。但过热蒸汽干燥也有一定的应用范围，对热敏性物料则此干燥方法不适宜，若回收不利则节能效果将受到极大影响，另外其成本也相对较高。在饲料工业中，过热蒸汽干燥机技术可以应用在酒糟、牧草等方面。

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