真空冷凍干燥機(jī)的加熱方式介紹

更新時(shí)間：2022-03-31

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真空冷凍干燥機(jī)和其它干燥方法一樣，要維持升華干燥的不斷進(jìn)行，必須滿足兩個(gè)基本條件，即熱量的不斷供給和生成蒸汽的不斷排除。在開(kāi)始階段，如果物料溫度相對(duì)較高，升華所需要的潛熱可取自物料本身的顯熱。但隨著升華的進(jìn)行，物料溫度很快就降到與干燥室蒸汽分壓相平衡的溫度，此時(shí)，若沒(méi)有外界供熱，升華干燥便停止進(jìn)行。在外界供熱的情況下，升華所生成的蒸汽如果不及時(shí)排除，蒸汽分壓就會(huì)升高，物料溫度也隨之升高，當(dāng)達(dá)到物料的凍結(jié)點(diǎn)時(shí)，物料中的冰晶就會(huì)融化，冷凍干燥也就無(wú)法進(jìn)行了。

冷凍干燥是指通過(guò)升華從凍結(jié)的生物產(chǎn)品中去除水分或其他溶劑的過(guò)程。升華指的是溶劑，比如水，像干冰一樣，不經(jīng)過(guò)液態(tài)，從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程。冷凍干燥得到的產(chǎn)物稱作凍干物（lyophilizer），該過(guò)程稱作凍干。傳統(tǒng)的干燥會(huì)引起材料皺縮，破壞細(xì)胞。在冰凍干燥過(guò)程中樣品的結(jié)構(gòu)不會(huì)被破壞，因?yàn)楣腆w成份被在其位置上的堅(jiān)冰支持著。在冰升華時(shí)，它會(huì)留下孔隙在干燥的剩余物質(zhì)里。這樣就保留了產(chǎn)品的生物和化學(xué)結(jié)構(gòu)及其活性的完整性。在實(shí)驗(yàn)室中，凍干有很多不同的用途，它在許多生物化學(xué)與制藥應(yīng)用中是*的。它被用來(lái)獲得可長(zhǎng)時(shí)期保存的生物材料，例如微生物培養(yǎng)、酶、血液、與藥品，除長(zhǎng)期保存的穩(wěn)定性以外，還保留了其固有的生物活性與結(jié)構(gòu)。為此，凍干被用于準(zhǔn)備用做結(jié)構(gòu)研究（例如電鏡研究）的組織樣品。冷凍干燥也應(yīng)用于化學(xué)分析中，它能得到干燥態(tài)的樣品，或者濃縮樣品以增加分析敏感度。凍干使樣品成分穩(wěn)定，也不需改變化學(xué)組成，是理想的分析輔助手段。冷凍干燥可以自然發(fā)生。在自然情況下，這一過(guò)程緩慢而且不可預(yù)測(cè)。通過(guò)冷凍干燥系統(tǒng)，人們改進(jìn)、細(xì)分了很多步驟，加速了這一過(guò)程。

真空冷凍干燥機(jī)的加熱方式：

①接觸傳熱方式這是一種簡(jiǎn)單的加熱方法，在干燥室內(nèi)設(shè)置可加熱的多層擱板，上面放置裝有被干燥食品的干燥盤。利用干燥盤與擱板接觸傳導(dǎo)加熱。在這種情況下。加熱擱板與干燥盤，干燥盤與干燥食品間不能*良好地接觸，因此利用這種方法進(jìn)行加熱時(shí)，干燥時(shí)間多少較其它方法長(zhǎng)些，但其優(yōu)點(diǎn)是干燥是構(gòu)造簡(jiǎn)單，并可充分利用空間。

②復(fù)式加熱方式接觸傳導(dǎo)僅加熱食品的一面，而在本法中被干燥的食品兩面都與加熱板接觸，因此傳熱良好而可縮短干燥時(shí)間，所采用的方式將被干燥食品在與加熱板接觸前，先以金屬網(wǎng)狀鋁板夾住，以打開(kāi)升華時(shí)水蒸汽的通道并減少其阻力，然后用液壓加上擱板，使之與網(wǎng)狀鋁板接觸，此法優(yōu)點(diǎn)是可縮短干燥時(shí)間，但為能與上擱板接觸，擱板必須是活動(dòng)的，因此必須使用液壓裝置，而導(dǎo)致構(gòu)造復(fù)雜，并降低干燥室的利用率，故設(shè)備費(fèi)用高昂，此外，對(duì)非平面而不定形被干燥食品，則有不能充分發(fā)揮效果的缺點(diǎn)。

③有釘板加熱方式這是上述復(fù)式加熱方式的變形，此法是利用裝有多枚釘子的2片加熱板將被干燥食品夾在中間以進(jìn)行加熱，這種方式的加熱接觸面積擴(kuò)大到被干燥食品的內(nèi)部，因而能有效地進(jìn)行熱供給，利用此方式，干燥時(shí)間可大幅度縮短，這正是被希望的方式，但相反的是，大量處理被干燥食品時(shí)，干燥前與干燥后的操作繁雜，需要人力與時(shí)間，另外還涉及衛(wèi)生的問(wèn)題，因此在實(shí)用規(guī)模裝置上幾乎都不采用。

④輻射加熱方式此種方式是將被加熱干燥的食品置于干燥盤或干燥網(wǎng)上，然后插入兩片加熱板之間，使之不與加熱板接觸，而由加熱板輻射來(lái)供給熱量，因此加熱板可加熱到容許溫度以上的高溫，而被干燥食品的溫度則保持在容許溫度之內(nèi)，這樣可以縮短干燥時(shí)間，且被干燥食品的形狀若不是定型時(shí)也不會(huì)有所妨礙。干燥前后的操作也很容易，特別是在大型連續(xù)干燥裝置中更加有效，已經(jīng)設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)目刂品绞?，并提高加熱板的輻射能轉(zhuǎn)換效率，其干燥時(shí)間已縮短至可以與復(fù)式加熱相匹敵的程度，因此，該加熱方式已演變成凍干食品設(shè)備的基本形式。

⑤紅外線加熱在干燥室安裝紅外線發(fā)生器產(chǎn)生紅外線輻射。但由于其維持費(fèi)用高，故很少應(yīng)用于冷凍干燥食品方面。

⑥微波加熱方式微波照射能使不同形狀的食品內(nèi)外都得到加熱，大大縮短干燥時(shí)間（約10%～20%）。此外，干燥室的利用率也較高。盡管微波加熱具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，但是到目前為止還沒(méi)有在工業(yè)上成功的例子。這是因?yàn)楫a(chǎn)生微波形式的能量是昂貴的，其費(fèi)用為蒸汽費(fèi)用的10～20倍。另外，微波加熱過(guò)程很難控制。如果供熱量有余，會(huì)導(dǎo)致升華界面有少量冰融化，而水的介電常數(shù)比冰的介電常數(shù)大得多，水將吸收更多的熱量使溫度升高而使更多的冰融化，導(dǎo)致干燥失敗。