凍干技術(shù)(真空冷凍干燥)的操作流程主要包括預凍、升華干燥、解析干燥三大階段,具體步驟如下:
物料預處理
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、托盤等),厚度均勻(一般≤10mm),避免過厚影響干燥效率34。
對熱敏感物料可添加保護劑(蔗糖),防止凍干過程中結(jié)構(gòu)破壞2。
設(shè)備檢查與清潔
確保凍干機箱體、擱板、冷阱(捕水器)清潔無殘留,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
預凍溫度:通常≤-40℃(工業(yè)機型可達-120℃)24。
預凍時間:2~4小時(依物料體積和熱傳導性調(diào)整)3。
將物料放入凍干機擱板或低溫冰箱(-80℃以下)中預凍,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
預凍后快速轉(zhuǎn)移至凍干機腔體,避免回溫導致冰晶融化3。
啟動真空系統(tǒng):
關(guān)閉箱門,啟動真空泵,逐步抽真空至0.1~0.2mbar(過低真空可能導致熱量不足)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。
通過電加熱或循環(huán)介質(zhì)(導熱油/水)均勻傳熱,避免局部過熱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)時間:數(shù)小時至數(shù)十小時,直至冰晶升華(肉眼觀察無冰霜)3。
提高溫度:隔板升溫至25℃~50℃(病毒類產(chǎn)品需嚴格控制溫度)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,緩慢充入氮氣或干燥空氣至常壓,避免物料受潮或氧化35。
關(guān)機與清理
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
初級干燥時,隔板溫度需低于0℃,避免冰晶融化;二級干燥時逐步升溫34。
冷阱溫度必須始終低于物料溫度,否則水蒸氣無法凝結(jié)3。
防止污染
預凍后物料需快速轉(zhuǎn)移,減少回溫風險3。
使用防護罩隔離隔板與冷阱,避免交叉污染3。
設(shè)備維護
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,減少機械磨損3。
物料類型 | 預凍溫度 | 主干燥溫度 | 真空度 | 備注 |
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蛋白質(zhì)溶液 | -50℃~-80℃ | -20℃~0℃ | 0.1~0.2mbar | 添加蔗糖、保護結(jié)構(gòu) |
中草藥提取物 | -40℃~-60℃ | 0℃~25℃ | 0.1~0.5mbar | 二次干燥需延長時間 |
細菌/病毒懸液 | -80℃以下 | ≤25℃ | 0.1mbar以下 | 嚴格控溫,避免失活 |
通過以上流程,凍干技術(shù)可在低溫、真空條件下實現(xiàn)物料的脫水,保留其活性成分和結(jié)構(gòu)完整性。實際操作需根據(jù)物料特性和設(shè)備型號調(diào)整參數(shù)