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真空冷凍干燥機的加熱方式介紹

更新時間:2022-03-31      點擊次數:2173
真空冷凍干燥機和其它干燥方法一樣,要維持升華干燥的不斷進行,必須滿足兩個基本條件,即熱量的不斷供給和生成蒸汽的不斷排除。在開始階段,如果物料溫度相對較高,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,若沒有外界供熱,升華干燥便停止進行。在外界供熱的情況下,升華所生成的蒸汽如果不及時排除,蒸汽分壓就會升高,物料溫度也隨之升高,當達到物料的凍結點時,物料中的冰晶就會融化,冷凍干燥也就無法進行了。
冷凍干燥是指通過升華從凍結的生物產品中去除水分或其他溶劑的過程。升華指的是溶劑,比如水,像干冰一樣,不經過液態,從固態直接變為氣態的過程。冷凍干燥得到的產物稱作凍干物(lyophilizer),該過程稱作凍干。傳統的干燥會引起材料皺縮,破壞細胞。在冰凍干燥過程中樣品的結構不會被破壞,因為固體成份被在其位置上的堅冰支持著。在冰升華時,它會留下孔隙在干燥的剩余物質里。這樣就保留了產品的生物和化學結構及其活性的完整性。在實驗室中,凍干有很多不同的用途,它在許多生物化學與制藥應用中是*的。它被用來獲得可長時期保存的生物材料,例如微生物培養、酶、血液、與藥品,除長期保存的穩定性以外,還保留了其固有的生物活性與結構。為此,凍干被用于準備用做結構研究(例如電鏡研究)的組織樣品。冷凍干燥也應用于化學分析中,它能得到干燥態的樣品,或者濃縮樣品以增加分析敏感度。凍干使樣品成分穩定,也不需改變化學組成,是理想的分析輔助手段。冷凍干燥可以自然發生。在自然情況下,這一過程緩慢而且不可預測。通過冷凍干燥系統,人們改進、細分了很多步驟,加速了這一過程。
真空冷凍干燥機的加熱方式:
①接觸傳熱方式 這是一種簡單的加熱方法,在干燥室內設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行加熱時,干燥時間多少較其它方法長些,但其優點是干燥是構造簡單,并可充分利用空間。
②復式加熱方式 接觸傳導僅加熱食品的一面,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,先以金屬網狀鋁板夾住,以打開升華時水蒸汽的通道并減少其阻力,然后用液壓加上擱板,使之與網狀鋁板接觸,此法優點是可縮短干燥時間,但為能與上擱板接觸,擱板必須是活動的,因此必須使用液壓裝置,而導致構造復雜,并降低干燥室的利用率,故設備費用高昂,此外,對非平面而不定形被干燥食品,則有不能充分發揮效果的缺點。
③有釘板加熱方式 這是上述復式加熱方式的變形,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行加熱,這種方式的加熱接觸面積擴大到被干燥食品的內部,因而能有效地進行熱供給,利用此方式,干燥時間可大幅度縮短,這正是被希望的方式,但相反的是,大量處理被干燥食品時,干燥前與干燥后的操作繁雜,需要人力與時間,另外還涉及衛生的問題,因此在實用規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,這樣可以縮短干燥時間,且被干燥食品的形狀若不是定型時也不會有所妨礙。干燥前后的操作也很容易,特別是在大型連續干燥裝置中更加有效,已經設計出適當的控制方式,并提高加熱板的輻射能轉換效率,其干燥時間已縮短至可以與復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備的基本形式。
⑤紅外線加熱 在干燥室安裝紅外線發生器產生紅外線輻射。但由于其維持費用高,故很少應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外都得到加熱,大大縮短干燥時間(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點,但是到目前為止還沒有在工業上成功的例子。這是因為產生微波形式的能量是昂貴的,其費用為蒸汽費用的10~20倍。另外,微波加熱過程很難控制。如果供熱量有余,會導致升華界面有少量冰融化,而水的介電常數比冰的介電常數大得多,水將吸收更多的熱量使溫度升高而使更多的冰融化,導致干燥失敗。 
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