На ранних стадиях научных исследований и разработки продуктов незаменимую роль играет технология вакуумного замораживания и сушки. От долгосрочного сохранения биологических образцов до технологических исследований пищевой формулы, от сушки наноматериалов до извлечения и очистки эффективных компонентов китайской медицины, лабораторное оборудование для замораживания и сушки обеспечивает низкотемпературное обезвоживание различных образцов. Тем не менее, перед лицом широкого спектра лабораторного оборудования для замораживания и сушки на рынке, как сделать правильный выбор, основанный на собственных экспериментальных потребностях и характеристиках образцов, часто становится реальной проблемой для исследователей. В этой статье из трех измерений классификации оборудования, ключевых параметров и точек отбора, лабораторное оборудование для замораживания и сушки для систематического введения.

Обзор принципов работы
Принцип работы лабораторного оборудования для замораживания и сушки основан на технологии вакуумного замораживания и сушки. Сначала образец предварительно замерзает при низких температурах, так что влага в образце замерзает до твердого кристалла льда; Затем в вакууме нагрев обеспечивает сублимацию скрытой теплоты, так что кристаллы льда сублимируются непосредственно в водяной пар без жидкого состояния; Водяной пар захватывается холодной ловушкой, что обеспечивает эффективное обезвоживание образца. Этот процесс выполняется при низких температурах, что позволяет сохранить биологическую активность, химическую структуру и физическую форму образца и избежать разрушения термочувствительных веществ при высоких температурах при традиционных методах сушки. Содержание воды в пробах после замерзания и высыхания, как правило, снижается до более низкого уровня и образует рыхлую пористую структуру, которая может быстро вернуться к состоянию до замерзания и высыхания при контакте с водой.

Классификация по способу замораживания и высыхания
В соответствии с методами работы предварительного замораживания и сушки образцов лабораторное оборудование для замораживания и сушки может быть разделено на две основные категории: тип замораживания и сушки на месте и тип замораживания и сушки на месте. Замораживающая и сухая полость оригинального оборудования для замораживания и сушки оборудована полочками с холодильной функцией, а предварительное замораживание и сушка образца автоматически выполняются в одной и той же камере без ручной передачи материала. Процесс изготовления этого типа оборудования относительно сложный, стоимость изготовления выше, но его степень автоматизации выше, что может эффективно снизить риск загрязнения и ошибки в эксплуатации при передаче материалов, является идеальным выбором для исследования процесса замораживания и сушки, особенно для медицинских, биологических продуктов и других специальных продуктов замораживания и сушки.

Устройства для замораживания и сушки, не находящиеся на месте, обычно используют верхнюю и нижнюю структуры, отделенные от холодных ловушек, которые сами по себе не имеют функции предварительного замораживания. Образцы должны быть предварительно заморожены снаружи (например, в криогенном холодильнике), а затем вручную перенесены в замороженную сухую полость для сушки. Этот тип оборудования имеет относительно простую структуру и относительно низкую стоимость, является более широким типом, используемым в настоящее время в лабораториях, и подходит для обычных экспериментов с определенными требованиями к простоте и стоимости эксплуатации.

Классификация по функциональной конфигурации
В неорганизованном оборудовании для замораживания и сушки, в зависимости от функциональной конфигурации, его можно далее разделить на обычный тип полок, тип устройства с крышкой, многотрубный тип и тип функции с предварительным замораживанием и другие формы.

Обычный тип полок является наиболее базовым типом, материал разбросан в материальную тарелку, подходит для замораживания и сушки пищевых продуктов, трав, порошковых материалов и других образцов. Преимущество этого типа заключается в том, что он прост в конструкции, удобен в эксплуатации и подходит для обычной обработки образцов без особых требований к сухой форме.

Тип с уплотнительным устройством подходит для замораживания и сушки содержимого в бутылках силина. На этапе подготовки к замораживанию и высыханию материал упаковывается в бутылку Силин, а после того, как крышка бутылки будет покрыта плавучей крышкой, она будет заморожена и высушена; После сушки рабочий механизм уплотнения крышки сжимает крышку бутылки, может эффективно избежать вторичного загрязнения и повторной адсорбции влаги, способствует долгосрочному сохранению образца. Этот тип широко используется в фармацевтической и биологической промышленности.

Многоколлекторный тип соединяет колбу снаружи сушильной камеры и высушивает материал, замороженный на внутренней стенке бутылки. Колба, как контейнер, прикреплена к коллектору за пределами сушильного ящика, с помощью многоколлекторного переключателя оператор может снять или установить колбу в любое время по мере необходимости, без остановки может обеспечить непрерывную обработку нескольких партий проб. Этот тип подходит для экспериментальных сценариев с меньшим количеством образцов или с частой заменой образцов.

Функциональный тип с предварительным замораживанием сочетает холодную ловушку с полостью предварительного замораживания, а предварительное замораживание и сушка материала выполняются на сушилке для замораживания. Эта конструкция позволила повысить эффективность использования оборудования и в то же время сэкономить на приобретении отдельных низкотемпературных холодильников.

Классификация по структурным формам
С точки зрения конструкции, лабораторное оборудование для замораживания и сушки в основном делится на две основные категории: крышка часов и оригинальный тип. Замороженная сухая полость и холодная ловушка морозильной сушилки с колпаком представляют собой отдельную верхнюю и нижнюю структуру, замороженная сухая полость в основном использует прозрачную стеклянную крышку, чтобы облегчить наблюдение за замораживанием и сушкой материала. Этот тип имеет простую структуру и низкую стоимость и является наиболее распространенной формой оборудования для замораживания и сушки в лаборатории. Оригинальная сушилка для замораживания, как описано выше, в замороженной сухой полости есть функция охлаждения полок, которая может обеспечить полностью автоматизированный процесс предварительного замораживания и сушки.

Интерпретация ключевых параметров производительности
При выборе лабораторного оборудования для замораживания и сушки особое внимание уделяется нескольким ключевым параметрам производительности.

Температура холодной ловушки является одним из основных параметров, определяющих пропускную способность оборудования. Чем ниже температура в холодной ловушке, тем выше ее способность улавливать водяной пар и лучше она адаптируется к образцам с низкой эвтектической точкой и образцам, содержащим органические растворители. Для обычных образцов водного раствора температура холодной ловушки от - 50°C до - 55°C в основном удовлетворяет спрос; Если образец содержит органический растворитель или требует экстремального замораживания, следует учитывать тип холодной ловушки с температурой до - 60°C или даже - 80°C.

Способность улавливать воду отражает общее количество водяного пара, которое оборудование может улавливать за единицу времени, как правило, в кг / 24 ч. Чем выше способность улавливать воду, тем больше количество проб, которые оборудование может обрабатывать в одной партии, или тем больше содержание воды в пробах, которые могут быть обработаны. Этот параметр напрямую связан с продолжительностью цикла замораживания и высыхания и особенно важен для лабораторий, которые должны обрабатывать большие объемы проб.

Предельная степень вакуума является важным показателем производительности вакуумной системы. Предельный вакуум холостого хода обычно требуется ниже 10 Па, а некоторые высокопроизводительные модели могут достигать 5 Па или даже ниже. Более низкий предельный вакуум способствует повышению скорости сублимации и сокращению времени замораживания и высыхания. Площадь замерзания и сушки определяет общее количество обрабатываемых проб в одной партии, а площадь замерзания и сушки оборудования лабораторного уровня обычно составляет от 0,1 до 0,5 м².

Выбор стратегии и рекомендаций
Выбор лабораторного оборудования для замораживания и сушки - это процесс принятия решений, который требует сочетания многих факторов. Во - первых, следует уточнить, обрабатываются ли их собственные сценарии применения и типы образцов обычными водными растворами или образцами, содержащими органические растворители, проводятся ли исследования процесса замораживания и сушки пищевых продуктов или эксперименты по сохранению активности биологических продуктов. Требования к температуре, вакууму и точности терморегулирования в холодных ловушках различаются по различным характеристикам проб.

Вовторых необходимо оценить ожидаемый объем обработки. Лаборатории с меньшим количеством образцов могут выбирать настольные устройства с меньшим количеством замороженных и сухих площадей для снижения затрат на закупку и использования помещений; Если требуется одновременная обработка нескольких партий или большого количества проб, следует выбрать вертикальное или многократное оборудование с большой площадью замораживания и сушки.

Опять же, следует учитывать удобство и автоматизацию операций. Для лабораторий, требующих частых исследований процесса замораживания и сушки, первоначальная морозильная машина, хотя и более высокая цена, но ее одноклавишная работа и программируемые функции могут эффективно повысить эффективность эксперимента; Для обычных лабораторий, занимающихся обработкой проб и имеющих ограниченный бюджет, более экономичным вариантом является установка для замораживания и сушки в неположенном месте с колпаком.

И наконец следует обратить внимание на функции регистрации и отслеживания данных. Для лабораторий, которые должны соответствовать требованиям системы менеджмента качества (например, GLP Labs или GMP R & D Environment), необходимо выбрать оборудование с функциями хранения и экспорта данных для отслеживания и анализа экспериментальных процессов. По мере того, как уровень автоматизации лабораторий продолжает улучшаться, лабораторное оборудование для замораживания и сушки развивается в направлении более высокой точности, интеллекта и энергосбережения, обеспечивая более надежные низкотемпературные решения обезвоживания для научных исследований.