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冷冻干燥机的应用及工作原理

2019-10-09

  在实验室中,冻干有很多不同的用途,它在许多生物化学与制药应用中是不可缺少的。它被用来获得可长时期保存的生物材料,例如微生物培养、酶、血液、与药品,除长期保存的稳定性以外,还保留了其固有的生物活性与结构。为此,冻干被用于准备用做结构研究(例如电镜研究)的组织样品。冷冻干燥也应用于化学分析中,它能得到干燥态的样品,或者浓缩样品以增加分析敏感度。冻干使样品成分稳定,也不需改变化学组成,是理想的分析辅助手段。

原   理

   冷冻干燥是指通过升华从冻结的生物产品中去除水分或其他溶剂的过程。升华指的是溶剂,比如水,像干冰一样,不经过液态,从固态直接变为气态的过程。冷冻干燥得到的产物称作冻干物(lyophilizer),该过程称作冻干。传统的干燥会引起材料皱缩,破坏细胞。在冰冻干燥过程中样品的结构不会被破坏,因为固体成份被在其位置上的坚冰支持着。在冰升华时,它会留下孔隙在干燥的剩余物质里。这样就保留了产品的生物和化学结构及其活性的完整性。

传统冷冻干燥机与制药冻干机的捕水量区别

   随着冷冻干燥机技术不断的发展,已经广泛应用在生物工程、生物制品、抗菌素、兽药和保健品等行业。传统的冷冻干燥机是采取冻干箱和捕水器分别为两个箱体,中间采用大口径管道连接,管道上加装蝶形阀控制气流的进出,但由于蝶阀的管径限制,管道的直径不可能很大,因此,往往形成升华阻力,影响升华。捕水器的捕水效果一般只做到97%,制成品的含水率大于3%。
    而随着生物医药技术的发展,对制药冻干机提出了更高的要求,尤其是一些基因技术产品,往往要求成品含水率小于1%。这也是传统冻干机与制药冻干机的捕水量区别。

冷冻式干燥机工作原理

冷冻式干燥机工作原理是利用升华的原理进行干燥的一种技术,是将被干燥的含水物质预先在低温下快速冷冻成固态,然后在适当的真空环境下,使冷冻的水分子直接升华成为水蒸气逸出以除去水分而保存物质的过程。冷冻干燥得到的产物称作冻干物(lyophilizer)该过程称作冻干(lyophilization)

 

冷冻式干燥机工作原理

为保证样品的生物活性和品质,需要把样品先行预冻,在冰箱或冷冻式干燥机内完成预冻后放入冻干仓的搁板上,进行样品的主干燥过程。此时样品中的水分在冷冻式干燥机的低温和高真空作用下直接升华为蒸汽被低温冷阱和真空泵补捉。经过几十个小时的主干燥后,样品的绝大部分水分被升华掉,而样品被完整的保留下来,升华出来的气体在冷阱内凝华为冰,由于压强关系,不断有气体升华然后在冷阱凝成冰,冰在升华时要吸收热量,引起样品本身温度下降而减慢升华速度,为了增加升华速度,缩短干燥时间,必须要对制品进行适当加热。为了保证样品的更高纯度,此时可以对样品进行升温冻干也可以叫后干燥过程,样品温度达到室温即可,全部冻干过程完成

 

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