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淺談冷凍干燥—Zirbus凍干機(jī)
現(xiàn)代冷凍干燥技術(shù)起源于20世紀(jì)初,,由前蘇聯(lián)科學(xué)家拉巴-斯塔羅仁茨基于1921年發(fā)明,。該技術(shù)早期用于生物的脫水及制藥工業(yè),第二次世界大戰(zhàn)后開始用于食品工業(yè),。
所有的生物體,,無論是植物還是動物,大部分是由水構(gòu)成的,,水在維持生物體的構(gòu)造,、機(jī)能方面起著重要的作用,。有水,生物才有旺盛的生命力,,一旦失水,,生物形態(tài)就會潰糜,導(dǎo)致其機(jī)能降低,,只要取出其水分或抑制生物體中的水的活動即可,。這種方法不僅對生物的生命活動,而且對物質(zhì)的相關(guān)活性亦同樣適用,。
采用冷凍或干燥的方法長期保存生物試樣,,其根據(jù)來源于低溫或脫水狀態(tài)可抑制水的活動。當(dāng)抑制了水的活動時,,生物試樣內(nèi)的所有化學(xué)反應(yīng)都趨于零的程度,,物質(zhì)則可以保持不消耗。現(xiàn)在人們使用冷凍干燥法加工多種藥物,,例如各種抗生素,,疫苗,酶制劑,,中藥注射劑,,生物和基因工程產(chǎn)品等。
如上圖,,我們稱之為水的三相圖,。水在不同壓力和溫度下呈現(xiàn)的狀態(tài)是不同的,常見的水的狀態(tài)為氣態(tài),,液態(tài),,固態(tài)。三相圖中有些特殊點(diǎn)如水的三種狀態(tài)同時存在的點(diǎn)我們稱之為三相點(diǎn)(Triple Point),。三相點(diǎn)壓力610.5Pa,,溫度0.01℃。以純水三相圖我們可知,,當(dāng)壓力低于610.5Pa時,,水只存在兩種狀態(tài):固態(tài)和氣態(tài)。
當(dāng)系統(tǒng)壓力低于610.5Pa時,,給冰提供熱量時,,冰能直接升華成氣態(tài)(發(fā)生于凍干倉);作為實(shí)驗(yàn)室型,,可以選配加熱的隔板提高干燥效率或選擇不加熱隔板(從環(huán)境中吸收熱量或降低內(nèi)能),;大型生產(chǎn)型為了提率,則標(biāo)配隔板加熱,。
當(dāng)系統(tǒng)壓力低于610.5Pa時,,給氣態(tài)水降溫時,,氣態(tài)水直接凝華成固態(tài)(發(fā)生于冷凝器)。
共晶點(diǎn):以水為溶劑,,當(dāng)在純水中加入溶質(zhì)后,,整個體系——溶液的冰點(diǎn)會發(fā)生改變,直至這個溶液體系*被凍結(jié)的溫度我們稱之為共晶點(diǎn)(Eutectic point),。如純水共晶點(diǎn)溫0℃,,加入NaCl后配置成2%的NaCl溶液,則共晶點(diǎn)降為-29℃,。下圖為ZIRBUS凍干機(jī),。
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