Процесс замораживания и сушки в криогенных сушилках типа квадратного бункера (обычно относится к оборудованию для замораживания и сушки с использованием квадратного бункера) представляет собой процесс сублимации и удаления влаги из материала через криогенную и вакуумную среду. Ниже приведены типичные этапы процесса замораживания и сушки, подходящие для холодильных сушилок типа квадратного бункера:
1. Этап предварительной обработки
Подготовка образцов: сначала материалы (например, пищевые продукты, медикаменты, клетки и т.д.) требуют предварительной обработки. Это может включать очистку, резку, развертывание и т. Д. Чтобы убедиться, что материал подходит для замораживания и сушки.
Замораживание: материал быстро замораживается до температуры ниже точки замерзания (обычно от - 40°C до - 80°C), образуя твердый лед. Чем ниже температура замораживания, тем лучше эффект замораживания.
2. Этап сублимации (основная сухая фаза)
Создание вакуумной среды: замороженный материал помещается в резервуар холодильной сушилки, а давление воздуха в резервуаре снижается до более низкого уровня с помощью вакуумного насоса (обычно 0,1 - 0,2 мбара). В этой вакуумной среде влага больше не существует в жидкой форме, а превращается непосредственно из льда в водяной пар, называемый процессом сублимации.
Процесс нагрева: при сохранении низких температур образец постепенно нагревается с помощью источника тепла (например, нагрева в оболочке или радиационного нагрева). Температура нагрева должна строго контролироваться и, как правило, не превышает от - 20°C до - 40°C, чтобы избежать повреждения конструкции образца из - за высокой температуры во время сублимации.
Контроль скорости сублимации: на этом этапе скорость сублимации должна контролироваться, чтобы гарантировать, что структура и состав образца не будут затронуты. Чрезмерная скорость сублимации может привести к замораживанию поверхности образца или морфологическим изменениям.
3. Сухая фаза (субсухая фаза)
Продолжайте нагреваться: по мере сублимации вода в материале постепенно уменьшается. При переходе на субсухую фазу температура может быть немного повышена, но все равно должна оставаться в пределах, где материал не будет поврежден.
Поддержание низкого вакуума: на субсухой стадии вакуумная среда продолжает поддерживаться на низком давлении, чтобы облегчить удаление оставшейся воды. В этот момент влага переходит из твердого состояния образца в газ, который восстанавливается через конденсатор.
4. Конденсация и осушение
Система конденсации: водяной пар, удаляемый из материала, вновь превращается в лед в конденсаторе, и после охлаждения замерзшая вода больше не возвращается в образец. Это важная часть процесса замораживания и высыхания, чтобы вода не возвращалась в материал.
Процесс осушения: после конденсации влага выводится из системы, дополнительно удаляя остаточную влагу путем нагрева внутренних труб сушилки, пока в конечном итоге не будет достигнута поставленная цель сушки.
5. Оттепель и упаковка
Этап размораживания: после завершения замерзания образец извлекается из квадратного склада. Если это лекарства, продукты питания и другие материалы, как правило, необходимо разморозить, восстановить первоначальную форму и функцию.
Упаковка: Материалы после замораживания и высыхания обычно запечатаны, чтобы предотвратить влагопоглощение, загрязнение и другие проблемы, поддерживать долгосрочную стабильность и эффективность. В процессе упаковки необходимо избегать высоких температур и влажной среды.
Внимание:
Контроль температуры и давления: В процессе лиофилизации температура и давление должны строго контролироваться, а высокая температура может привести к изменению структуры образца или потере термочувствительных компонентов.
Характеристики образцов различны: время и условия, необходимые для замораживания и высыхания различных типов образцов, различны, например, продукты питания, лекарства, процесс замораживания и высыхания клеток.
Квадратные морозильные сушилки обычно используются в больших количествах в производственной среде, потому что они имеют большую пропускную способность и более однородный эффект замораживания и сушки. Регулирование соответствующих параметров замораживания, сублимации и сушки является ключом к обеспечению эффекта замораживания и сушки.