Nguyên tắc quá trình của phòng thí nghiệm R&D Freeze Drying Machine

Về chúng tôi

Xingdeke Taishida Pharmaceutical Technology (Shanghai) Co., Ltd

Thông tin E-mail
linda.zhu@telstar.com
Điện thoại
13918436367
Địa chỉ
Trung Quốc (Thượng Hải) Khu thử nghiệm thương mại tự do Khu thử nghiệm thương mại tự do Trung Quốc (Thượng Hải) Nhà máy số 7, tòa nhà số 1731, đường Xinyang, khu vực mới Lingang

Ngày:2025-07-23Đọc:2

Cốt lõi của nguyên tắc quá trình nghiên cứu và phát triển máy sấy đông lạnh (máy sấy đông lạnh) trong phòng thí nghiệm nằm trong điều kiện nhiệt độ thấp, áp suất thấp, làm cho độ ẩm (hoặc dung môi khác) trong vật liệu tăng lên trạng thái khí HUAWEI trực tiếp từ băng trạng thái rắn, do đó đạt được mục đích sấy khô, đồng thời bảo tồn tối đa cấu trúc và hoạt động ban đầu của vật liệu. Quá trình xử lý của nó chủ yếu được chia thành ba giai đoạn chính:

Giai đoạn pre-freeze:

Mục đích: Đóng băng tất cả các vật liệu khô (thường là dung dịch, chất lỏng treo hoặc chất rắn ướt) thành một cấu trúc tinh thể băng rắn. Đây là nền tảng của quá trình thăng hoa tiếp theo.

Nguyên tắc 2: Vật liệu được đặt trên kệ phòng sấy của máy đông khô. Giảm nhanh nhiệt độ vật liệu xuống dưới ‌điểm eutectic‌ (đối với dung dịch) hoặc ‌điểm eutectic‌ (đối với hỗn hợp tinh thể) thông qua chất làm lạnh tuần hoàn (hoặc làm lạnh trực tiếp) hoặc bức xạ bẫy lạnh bên trong kệ, thường thấp hơn nhiều so với điểm đóng băng của nước (như -40 ° C đến -50 ° C hoặc thấp hơn). Tốc độ làm mát của giai đoạn này (đóng băng chậm hoặc đóng băng nhanh) là rất quan trọng đối với cấu trúc của các sản phẩm đông khô cuối cùng (chẳng hạn như kích thước tinh thể băng, độ xốp) và bảo tồn các hoạt chất và cần được kiểm soát chính xác theo đặc tính vật liệu.

‌ Giai đoạn sấy sơ cấp/thăng hoa: ‌

1, Mục đích: Trong điều kiện duy trì trạng thái đóng băng của vật liệu, chuyển đổi băng trạng thái rắn trực tiếp thành hơi nước và loại bỏ.

2, Nguyên tắc cốt lõi:

‌ Thiết lập chân không: Bơm chân không được kích hoạt, bơm chân không liên tục vào buồng sấy, cho phép giảm đáng kể áp suất hệ thống (thường trong khoảng vài chục đến vài trăm pascal).

‌ Duy trì nhiệt độ thấp: Nhiệt độ kệ được giữ ở mức thấp (thường từ -30 ℃ đến -10 ℃ hoặc tùy thuộc vào thiết lập vật liệu), đảm bảo nhiệt độ lõi của vật liệu thấp hơn nhiệt độ sụp đổ ‌ hoặc ‌ eutectic/điểm nóng chảy ‌ và vật liệu luôn ở trạng thái đóng băng.

Sự thăng hoa xảy ra: Trong môi trường nhiệt độ thấp và áp suất thấp (thấp hơn nhiều so với áp suất điểm ba pha 610,5 Pa của nước), các phân tử băng thu được đủ năng lượng mà không trải qua giai đoạn nước lỏng, trực tiếp từ trạng thái rắn‌lít hơi nước HUAWEI. Quá trình này đòi hỏi phải hấp thụ một lượng lớn nhiệt (nhiệt tiềm ẩn thăng hoa).

‌ Cung cấp và cân bằng nhiệt: Các kệ cung cấp nhiệt có thể kiểm soát (lưu thông qua môi trường sưởi ấm bên trong), bù đắp chính xác lượng nhiệt cần thiết để băng thăng hoa. Nhiệt lượng không đủ có thể dẫn đến thăng hoa quá chậm thậm chí đình trệ; Quá nhiều nhiệt có thể làm cho vật liệu tan chảy cục bộ hoặc sụp đổ (phá hủy cấu trúc xốp). Sau khi độ ẩm thăng hoa bên trong vật liệu, nó được khuếch tán qua các kênh xốp còn lại bởi lớp sấy vật liệu.

‌ Bẫy hơi nước (bẫy): Một lượng lớn hơi nước được tạo ra bởi sự thăng hoa được bẫy lạnh (bình ngưng) hiệu quả cao giữa buồng sấy và bơm chân không. Nhiệt độ bẫy lạnh thấp hơn nhiều so với buồng sấy (thường dưới -50 ° C, có thể lên đến -80 ° C hoặc thậm chí thấp hơn), và hơi nước khi tiếp xúc với bề mặt của cuộn dây bẫy lạnh, nhanh chóng ngưng tụ thành băng bám vào nó, do đó ngăn chặn hơi nước xâm nhập vào máy bơm chân không gây thiệt hại và duy trì môi trường áp suất thấp cần thiết cho hệ thống và chênh lệch áp suất riêng phần hơi thấp (động lực chính để thúc đẩy thăng hoa).

Điểm mấu chốt: Giai đoạn này loại bỏ phần lớn nước tự do trong vật liệu (chiếm khoảng 90% tổng lượng nước của vật liệu). Tỷ lệ thăng hoa được xác định bởi nhiệt được cung cấp cho giao diện thăng hoa, tốc độ dẫn hơi nước qua lớp khô và khả năng ngưng tụ của bẫy lạnh. thường kéo dài nhất.

‌ Giai đoạn sấy khô thứ cấp/giải hấp: ‌

Mục đích: Loại bỏ nước liên kết còn lại bên trong vật liệu khô, liên kết chặt chẽ hơn với các phân tử vật liệu (ví dụ như protein, polysaccharide) sau một lần sấy khô.

2, Nguyên tắc:

‌ Tăng nhiệt độ: Trong điều kiện duy trì chân không cao (chân không có thể cao hơn một lần sấy), dần dần (và đôi khi thậm chí bước) tăng nhiệt độ của kệ (có thể từ nhiệt độ phòng đến 60 ° C hoặc thậm chí cao hơn, tùy thuộc vào khả năng chịu nhiệt của vật liệu).

Giải hấp xảy ra: Nhiệt độ tăng cung cấp cho các phân tử nước liên kết đủ năng lượng để chúng thoát khỏi quá trình giải hấp (giải phụ) trên phân tử vật liệu và chuyển sang trạng thái hơi nước.

Loại bỏ chân không: Hơi nước được giải hấp cũng bị bẫy lạnh.

Mặc dù tổng lượng nước được loại bỏ trong giai đoạn này là ít hơn (khoảng 5-10% tổng lượng nước của vật liệu), nhưng nó rất quan trọng đối với độ ẩm, sự ổn định lâu dài và độ hòa tan của sản phẩm cuối cùng. Nhiệt độ và thời gian cần được kiểm soát chính xác để tránh sự thoái hóa hoặc suy thoái của vật liệu do quá nóng.

Bài viết cuối cùng:Thành phần cấu trúc của tủ an toàn sinh học

Bài viết tiếp theo:Nguyên tắc cấu trúc và ứng dụng của bàn làm việc siêu sạch