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凍干機(jī)的冷凍干燥是利用升華的原理進(jìn)行干燥的一種技術(shù)，是將被干燥的物質(zhì)在低溫下快速凍結(jié),然后在適當(dāng)?shù)恼婵窄h(huán)境下,使凍結(jié)的水分子直接升華成為水蒸氣逸出的過(guò)程.冷凍干燥得到的產(chǎn)物稱作凍干物，該過(guò)程稱作凍干。
凍干機(jī)系由制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、電器儀表控制系統(tǒng)所組成。主要部件為干燥箱、凝結(jié)器、冷凍機(jī)組、真空泵、加熱/冷卻裝置等。它的工作原理是將被干燥的物品先凍結(jié)到三相點(diǎn)溫度以下，然后在真空條件下使物品中的固態(tài)水份(冰)直接升華成水蒸氣，從物品中排除，使物品干燥。物料經(jīng)前處理后，被送入速凍倉(cāng)凍結(jié)，再送入干燥倉(cāng)升華脫水，之后在后處理車間包裝。真空系統(tǒng)為升華干燥倉(cāng)建立低氣壓條件，加熱系統(tǒng)向物料提供升華潛熱，制冷系統(tǒng)向冷阱和干燥室提供所需的冷量。凍干機(jī)采用輻射加熱，物料受熱均勻；采用捕水冷阱，并可實(shí)現(xiàn)快速化霜；采用真空機(jī)組，并可實(shí)現(xiàn)油水分離；采用并聯(lián)集中制冷系統(tǒng)，多路按需供冷，工況穩(wěn)定，有利節(jié)能；采用人工智能控制，控制精度高，操作方便。
凍干機(jī)利用冷凍及抽真空的方式使物料冷凍干燥，從而達(dá)到凍干效果。在物料冷凍到冰點(diǎn)以下后，真空泵開(kāi)始抽真空，不斷降低物料表面蒸汽壓和物料的表面溫度，當(dāng)物料的溫度達(dá)到共晶點(diǎn)以下時(shí)，物料*成為固體，氣體兩象共存，而不存在液相的成分。氣相的溶劑在經(jīng)由超低溫的冷阱時(shí)被冷阱捕獲。可編程的控制器在升華的過(guò)程中通過(guò)加熱擱板不斷提供升華所需要的能量。在物料中的含水量達(dá)到1%以下時(shí)，采用極限真空，物料表面溫度降到—50℃以下，殘余的溶劑在極限真空下?lián)]發(fā)。
凍干過(guò)程能較大程度上保持物料分子的基本結(jié)構(gòu)和混合物的空間構(gòu)型，在加水以后能夠再次恢復(fù)原材料的物理，化學(xué).生物特性，從而是一種對(duì)材料無(wú)損傷的干燥方式。雖然水分被*去除，但主要的化學(xué)鍵保持和量不變，干燥后和物料性質(zhì)長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，因此凍干是保存熱敏感的組織或材料的好方法。
凍干的過(guò)程物料的溫度可降至—50℃或更低，因此又是一種高度安全的干燥方法，在通常的加熱干燥過(guò)程中，需要大量的外界熱量輸入。因此對(duì)于易揮發(fā)，易爆炸，易污染，易損害等危險(xiǎn)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，凍干的優(yōu)點(diǎn)非常突出。一方面，超低溫保證了熱安全性，升華能量在微控制器的控制下有序平穩(wěn)供給，另一方面，凍干又是在高度真空的狀態(tài)下進(jìn)行的，因此由空氣引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行，進(jìn)一步保證了實(shí)驗(yàn)過(guò)程的安全性。
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