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凍干技術(shù)(真空冷凍干燥)的操作流程主要包括預(yù)凍、升華干燥、解析干燥三大階段,具體步驟如下:
物料預(yù)處理
將待凍干物料(液體、懸浮液或固體)分裝至專用容器(如西林瓶、托盤(pán)等),厚度均勻(一般≤10mm),避免過(guò)厚影響干燥效率34。
對(duì)熱敏感物料可添加保護(hù)劑(蔗糖),防止凍干過(guò)程中結(jié)構(gòu)破壞2。
設(shè)備檢查與清潔
確保凍干機(jī)箱體、擱板、冷阱(捕水器)清潔無(wú)殘留,密封圈完好5。
檢查真空泵油位、制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)及傳感器是否正常5。
快速凍結(jié)物料
預(yù)凍溫度:通常≤-40℃(工業(yè)機(jī)型可達(dá)-120℃)24。
預(yù)凍時(shí)間:2~4小時(shí)(依物料體積和熱傳導(dǎo)性調(diào)整)3。
將物料放入凍干機(jī)擱板或低溫冰箱(-80℃以下)中預(yù)凍,使物料凍結(jié)形成穩(wěn)定冰晶34。
關(guān)鍵參數(shù):
避免冰晶融化
預(yù)凍后快速轉(zhuǎn)移至凍干機(jī)腔體,避免回溫導(dǎo)致冰晶融化3。
啟動(dòng)真空系統(tǒng):
關(guān)閉箱門,啟動(dòng)真空泵,逐步抽真空至0.1~0.2mbar(過(guò)低真空可能導(dǎo)致熱量不足)34。
控溫加熱:
隔板升溫至-20℃~0℃(低于冰的升華溫度但提供升華熱)34。
通過(guò)電加熱或循環(huán)介質(zhì)(導(dǎo)熱油/水)均勻傳熱,避免局部過(guò)熱24。
冷阱捕水:
冷阱溫度維持≤-40℃,捕獲升華的水蒸氣,防止水汽返回腔體35。
持續(xù)時(shí)間:數(shù)小時(shí)至數(shù)十小時(shí),直至冰晶升華(肉眼觀察無(wú)冰霜)3。
提高溫度:隔板升溫至25℃~50℃(病毒類產(chǎn)品需嚴(yán)格控制溫度)34。
維持真空:繼續(xù)抽真空,去除物料中殘留的結(jié)合水3。
結(jié)束標(biāo)志:樣品溫度接近隔板溫度,且真空度穩(wěn)定,表明水分已基本去除3。
回填氣體
干燥完成后,緩慢充入氮?dú)饣蚋稍锟諝庵脸海苊馕锪鲜艹被蜓趸?span id="4qooqoo" class="custom-footnote" data-index="3" style="box-sizing: border-box; align-items: center; background: rgb(241, 242, 245); border-radius: 50%; color: rgb(120, 121, 121); cursor: pointer; display: inline-flex; font-size: 0.75rem; font-weight: 600; height: 1.125rem; justify-content: center; letter-spacing: 0px; margin: 0px 0.1875rem; position: relative; text-align: center; top: -0.125rem; text-wrap-mode: nowrap; width: 1.125rem;">35。
關(guān)機(jī)與清理
關(guān)閉真空泵、制冷系統(tǒng)和加熱裝置,切斷電源。
清理冷阱中的霜冰(可通過(guò)升溫或蒸汽化霜),清潔腔室和擱板35。
溫度與真空度控制
初級(jí)干燥時(shí),隔板溫度需低于0℃,避免冰晶融化;二級(jí)干燥時(shí)逐步升溫34。
冷阱溫度必須始終低于物料溫度,否則水蒸氣無(wú)法凝結(jié)3。
防止污染
預(yù)凍后物料需快速轉(zhuǎn)移,減少回溫風(fēng)險(xiǎn)3。
使用防護(hù)罩隔離隔板與冷阱,避免交叉污染3。
設(shè)備維護(hù)
定期更換真空泵油,清理冷阱和排水管,檢查密封性5。
避免頻繁啟停設(shè)備,減少機(jī)械磨損3。
物料類型 | 預(yù)凍溫度 | 主干燥溫度 | 真空度 | 備注 |
---|---|---|---|---|
蛋白質(zhì)溶液 | -50℃~-80℃ | -20℃~0℃ | 0.1~0.2mbar | 添加蔗糖、保護(hù)結(jié)構(gòu) |
中草藥提取物 | -40℃~-60℃ | 0℃~25℃ | 0.1~0.5mbar | 二次干燥需延長(zhǎng)時(shí)間 |
細(xì)菌/病毒懸液 | -80℃以下 | ≤25℃ | 0.1mbar以下 | 嚴(yán)格控溫,避免失活 |
通過(guò)以上流程,凍干技術(shù)可在低溫、真空條件下實(shí)現(xiàn)物料的脫水,保留其活性成分和結(jié)構(gòu)完整性。實(shí)際操作需根據(jù)物料特性和設(shè)備型號(hào)調(diào)整參數(shù)
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