對凍(dòng)幹機(jī)的升(shēng)華條(tiáo)件(jiàn)與(yǔ)升(shēng)華速度的理解
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凍幹機的(dí)冷凍幹燥(zào)將(jiāng)待幹燥(zào)物快速凍(dòng)結後(hòu),再在(zài)高真(zhēn)空條件下(xià)將其中的冰升華(huá)為水蒸氣而去(qù)除(chú)的(dí)幹燥方(fāng)法。由於冰的升華(huá)帶(dài)走(zǒu)熱量使凍幹(gān)整個過(guò)程(chéng)保持低(dī)溫(wēn)凍(dòng)結(jié)狀態,有利於保留一(yī)些(xiē)生(shēng)物樣(yàng)品(pǐn)的(dí)活性。
將凍(dòng)結後的(dí)產品(pǐn)置於(yú)密閉(bì)的真(zhēn)空容器(qì)中加熱,其冰(bīng)晶(jīng)就(jiù)會升華(huá)成水(shuǐ)蒸氣(qì)逸出而使產(chǎn)品(pǐn)脫(tuō)水(shuǐ)幹燥。幹(gān)燥是從(cóng)外表(biǎo)麵(miàn)開始逐步(bù)向(xiàng)內(nèi)推移的,冰晶升(shēng)華(huá)後殘留下(xià)的(dí)空隙變(biàn)成而後(hòu)升(shēng)華水(shuǐ)蒸(zhēng)氣(qì)的(dí)逸出通道。已(yǐ)幹(gān)燥(zào)層(céng)和凍結部分的(dí)分(fēn)界麵(miàn)稱(chēng)為(wéi)升(shēng)華(huá)界麵(miàn)。在生物(wù)製品(pǐn)幹燥(zào)中,升華(huá)界麵約以(yǐ)一定(dìng)的(dí)速(sù)度向內推進。當全部(bù)冰晶去除(chú)時,升華幹燥就完成了(liǎo),此(cǐ)時可(kě)除去水分90%左右(yòu)。製(zhì)品(pǐn)中(zhōng)冰的(dí)升華(huá)是在升華界(jiè)麵處進(jìn)行(háng)的(dí)。升華(huá)時(shí)所(suǒ)需要(yào)的熱量是(shì)由(yóu)加熱設備(bèi)提(tí)供,從擱板傳來的熱量(liáng)由以下幾(jī)種途(tú)徑傳(chuán)至產(chǎn)品的升(shēng)華界麵(miàn):固(gù)體的(dí)傳(chuán)導,輻射,氣體(tǐ)的對(duì)流。
凍(dòng)幹(gān)機(jī)凍幹產(chǎn)品升華(huá)時(shí)受(shòu)以下幾(jī)個(gè)溫度(dù)限(xiàn)製:產品(pǐn)凍(dòng)結(jié)部分的溫(wēn)度應(yīng)低於產品共溶(róng)點(diǎn)的(dí)溫(wēn)度(dù);產品幹燥部分(fēn)的(dí)溫度要(yào)低(dī)於(yú)其崩解溫度或容許(xǔ)的(dí)zui高(gāo)溫度;zui高擱板溫度(dù)。
冰在(zài)一定(dìng)溫(wēn)度(dù)下的飽和蒸汽(qì)壓(yā)大於(yú)環(huán)境(jìng)的水蒸氣(qì)分壓(yā)時(shí)即(jí)可開(kāi)始升華(huá);比(bǐ)製品(pǐn)溫(wēn)更(gēng)低的(dí)凝結(jié)器對(duì)水(shuǐ)水蒸氣的(dí)抽(chōu)吸與捕(bǔ)獲作(zuò)用,則是維護(hù)升(shēng)所(suǒ)必(bì)需的條(tiáo)件。
氣體分子在兩次連續(xù)碰撞之間所走(zǒu)的(dí)距離(lí)稱為平均(jūn)自(zì)由(yóu)程,它(tā)與壓力成反比。在常壓(yā)下,其值很小,升華的(dí)水(shuǐ)分子(zǐ)很容(róng)易(yì)與氣體(tǐ)碰(pèng)撞(zhuàng)又(yòu)返(fǎn)回到(dào)蒸汽源(yuán)表麵(miàn),因而升華速度很(hěn)漫(màn)。隨(suí)著(zhuó)壓力(lì)降(jiàng)低(dī),平均自由程(chéng)增(zēng)大(dà),使(shǐ)升(shēng)華速度顯(xiǎn)著加快,飛離出(chū)來(lái)的水分(fēn)子很少(shǎo)改(gǎi)變(biàn)自己的方麵(miàn),從(cóng)而(ér)形(xíng)成(chéng)了定向的(dí)蒸汽流(liú)。
真空泵在凍幹(gān)機中(zhōng)起(qǐ)著抽除(chú)*氣體(tǐ)的(dí)作用(yòng),以(yǐ)維(wéi)護升(shēng)華所(suǒ)必需(xū)的低(dī)壓強。普(pǔ)通的真(zhēn)空(kōng)泵在(zài)單(dān)位時(shí)間內抽除如(rú)此大量(liáng)的(dí)體積是(shì)不可(kě)能的。凝結(jié)器實際上(shàng)形成(chéng)了專門(mén)捕集(jí)水蒸氣的真(zhēn)空泵(bèng)。
在(zài)升(shēng)華麵(miàn)與冷(lěng)凝麵(miàn)之間產(chǎn)生了(liǎo)一個相當大的(dí)壓(yā)力(lì)差,如果此時(shí)係(xì)統(tǒng)內(nèi)的(dí)不凝性氣(qì)體(tǐ)分(fēn)壓可(kě)以忽略(lüè)不計(jì),它(tā)將(jiāng)促(cù)使製品升華(huá)出來的水(shuǐ)蒸氣,以一(yī)定的流速(sù)定(dìng)向地(dì)抵達(dá)凝結器(qì)表麵結成冰(bīng)霜。