普通型上下倉硅油冷凍干燥機(jī)(Lyophilizer)是凍干技術(shù)中常用的一種設(shè)備,它利用低溫和真空將物料中的水分升華去除,保留物料的結(jié)構(gòu)和活性,廣泛應(yīng)用于制藥、生物、食品等行業(yè)。其凍干工藝涉及幾個(gè)主要步驟,下面是關(guān)于該設(shè)備的凍干工藝應(yīng)用的詳細(xì)說明:
1.冷凍階段(冷卻階段)
溫度設(shè)定:在冷凍干燥機(jī)的冷凍階段,物料被冷卻至低溫狀態(tài),通常為-40°C到-80°C。通過上倉冷卻系統(tǒng)的硅油循環(huán)加熱或冷卻系統(tǒng),確保樣品的溫度降至所需的低溫。
水分凍結(jié):物料中的水分在此階段會(huì)迅速凍結(jié)形成冰晶。凍干過程中,冰晶的形成對(duì)物料的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量有很大影響。冰晶的大小、分布和形態(tài)都會(huì)直接影響最終凍干產(chǎn)品的質(zhì)量。
2.初級(jí)干燥階段(升華階段)
真空條件:冷凍后,物料進(jìn)入真空條件,通常控制在低于1Pa的壓力下。在此真空環(huán)境中,冰晶通過升華的方式轉(zhuǎn)化為水蒸氣,直接從固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),避免了液態(tài)的形成。
溫度控制:初級(jí)干燥階段的溫度控制非常重要,一般控制在-20°C到-50°C之間。溫度過高會(huì)導(dǎo)致冰晶融化,過低則可能導(dǎo)致升華速度過慢,影響干燥效果。
硅油的作用:硅油通過加熱和傳導(dǎo)方式為上倉提供熱量,以確保物料的適當(dāng)升華溫度。上倉和下倉的硅油循環(huán)系統(tǒng)有助于保持恒定的溫度條件,避免溫度波動(dòng)帶來的影響。
3.次級(jí)干燥階段(吸附階段)
水分去除:在初級(jí)干燥后,雖然大部分水分已經(jīng)通過升華去除,但仍然會(huì)殘留少量的水分。次級(jí)干燥階段的目標(biāo)是去除這些剩余的水分,通常是通過緩慢升溫和保持低真空來實(shí)現(xiàn)。
溫度升高:次級(jí)干燥階段的溫度通常設(shè)定為20°C到40°C,以幫助水分繼續(xù)蒸發(fā)。這個(gè)階段的主要目的是降低物料中的水分含量,使其達(dá)到最終的干燥標(biāo)準(zhǔn)。
吸附水分:通過降低真空度和適當(dāng)加熱,殘留的水分會(huì)被繼續(xù)去除。硅油系統(tǒng)提供的熱量在此階段的作用尤為重要,確保物料的均勻干燥。
4.冷凍干燥結(jié)束與產(chǎn)品輸出
產(chǎn)品釋放:一旦完成次級(jí)干燥,樣品中的水分含量已經(jīng)降到目標(biāo)范圍,通常為2%-5%左右。此時(shí),物料已經(jīng)被凍干,并具有非常低的水分活性,易于儲(chǔ)存且不易變質(zhì)。
真空解除:為了防止物料因空氣進(jìn)入而吸濕,冷凍干燥機(jī)會(huì)先解除真空,并逐漸恢復(fù)到常壓狀態(tài)。
凍干工藝的應(yīng)用:
普通型上下倉硅油冷凍干燥機(jī)的凍干工藝在多個(gè)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用,主要包括以下幾個(gè)方面:
1.制藥行業(yè)
疫苗和生物制劑:冷凍干燥用于制備疫苗、抗體和其他生物制劑,可以有效保留其活性成分,防止高溫或水分導(dǎo)致的失活。
口服固體劑型:一些藥品,如抗生素、激素等,利用凍干工藝轉(zhuǎn)化為干燥的粉末,便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。
2.食品行業(yè)
速溶食品:如咖啡、湯料、水果等,凍干能保留食物的原始味道和營養(yǎng)成分,便于長期儲(chǔ)存。
食品:比如高級(jí)食品的凍干制備,可以提高食物的質(zhì)量、保存其原味,并延長保質(zhì)期。
3.生物技術(shù)行業(yè)
細(xì)胞和微生物的凍干:生物樣品,如細(xì)胞、酶、微生物等,常通過冷凍干燥保留其活性。這一過程使得生物樣品在需要時(shí)能復(fù)水恢復(fù)生物活性。
4.化學(xué)品和精細(xì)化學(xué)品
一些化學(xué)試劑或精細(xì)化學(xué)品需要通過冷凍干燥去除水分,以保持其純度和穩(wěn)定性。
總結(jié):
普通型上下倉硅油冷凍干燥機(jī)的凍干工藝能夠有效地去除物料中的水分,同時(shí)保留物料的結(jié)構(gòu)、活性和營養(yǎng)成分。它的應(yīng)用不僅在制藥、食品和生物技術(shù)領(lǐng)域有重要作用,還廣泛應(yīng)用于化學(xué)品和科研領(lǐng)域。通過精確控制溫度、壓力和時(shí)間,確保物料得到理想的凍干效果。
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