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冻干技术的操作流程是什么?

更新时间:2025-06-13      浏览次数:60

冻干技术(真空冷冻干燥)的操作流程主要包括预冻、升华干燥、解析干燥三大阶段,具体步骤如下:


一、前期准备

  1. 物料预处理

    • 将待冻干物料(液体、悬浮液或固体)分装至专用容器(如西林瓶、托盘等),厚度均匀(一般≤10mm),避免过厚影响干燥效率34

    • 对热敏感物料可添加保护剂(蔗糖),防止冻干过程中结构破坏2

  2. 设备检查与清洁

    • 确保冻干机箱体、搁板、冷阱(捕水器)清洁无残留,密封圈完好5

    • 检查真空泵油位、制冷系统、加热系统及传感器是否正常5


二、预冻阶段

  1. 快速冻结物料

    • 预冻温度:通常≤-40℃(工业机型可达-120℃)24

    • 预冻时间:2~4小时(依物料体积和热传导性调整)3

    • 将物料放入冻干机搁板或低温冰箱(-80℃以下)中预冻,使物料冻结形成稳定冰晶34

    • 关键参数

    • 避免冰晶融化

      • 预冻后快速转移至冻干机腔体,避免回温导致冰晶融化3


    三、冻干阶段

    1. 初级干燥(升华阶段)

    • 启动真空系统

      • 关闭箱门,启动真空泵,逐步抽真空至0.1~0.2mbar(过低真空可能导致热量不足)34

    • 控温加热

      • 隔板升温至-20℃~0℃(低于冰的升华温度但提供升华热)34

      • 通过电加热或循环介质(导热油/水)均匀传热,避免局部过热24

    • 冷阱捕水

      • 冷阱温度维持≤-40℃,捕获升华的水蒸气,防止水汽返回腔体35

    • 持续时间:数小时至数十小时,直至冰晶升华(肉眼观察无冰霜)3

    2. 二级干燥(解析干燥)

    • 提高温度:隔板升温至25℃~50℃(病毒类产品需严格控制温度)34

    • 维持真空:继续抽真空,去除物料中残留的结合水3

    • 结束标志:样品温度接近隔板温度,且真空度稳定,表明水分已基本去除3


    四、结束与收尾

    1. 回填气体

      • 干燥完成后,缓慢充入氮气或干燥空气至常压,避免物料受潮或氧化35

    2. 关机与清理

      • 关闭真空泵、制冷系统和加热装置,切断电源。

      • 清理冷阱中的霜冰(可通过升温或蒸汽化霜),清洁腔室和搁板35


    五、关键注意事项

    1. 温度与真空度控制

      • 初级干燥时,隔板温度需低于0℃,避免冰晶融化;二级干燥时逐步升温34

      • 冷阱温度必须始终低于物料温度,否则水蒸气无法凝结3

    2. 防止污染

      • 预冻后物料需快速转移,减少回温风险3

      • 使用防护罩隔离隔板与冷阱,避免交叉污染3

    3. 设备维护

      • 定期更换真空泵油,清理冷阱和排水管,检查密封性5

      • 避免频繁启停设备,减少机械磨损3


    六、不同物料的调整建议

    物料类型预冻温度主干燥温度真空度备注
    蛋白质溶液-50℃~-80℃-20℃~0℃0.1~0.2mbar添加蔗糖、保护结构
    中草药提取物-40℃~-60℃0℃~25℃0.1~0.5mbar二次干燥需延长时间
    细菌/病毒悬液-80℃以下≤25℃0.1mbar以下严格控温,避免失活

    通过以上流程,冻干技术可在低温、真空条件下实现物料的脱水,保留其活性成分和结构完整性。实际操作需根据物料特性和设备型号调整参数