单仓硅油原位冻干机(通常用于药物、生物制品等的冻干处理)是一种通过低温和真空条件下进行冻干的设备,广泛应用于药品、疫苗、食品等的干燥处理。该设备采用硅油作为热传导介质,通过精确的温度控制和真空环境,使物质中的水分通过升华方式去除,保持物质的原有结构和活性。
单仓硅油原位冻干机的运行原理:
冷冻阶段:
冷冻处理:样品在冻干机内的冷冻仓中进行快速冷冻。此时,设备内部的温度降至低温范围,通常为-40°C至-80°C。样品中的水分在低温下冻结成冰。
硅油作用:设备内部的硅油充当热传导介质,帮助样品快速降温,使水分均匀冻结。硅油的热传导性较好,可以在整个冻干过程中提供均匀的温度控制。
真空升华阶段:
建立真空环境:通过真空泵将冻干室内部的气压降至极低的真空状态,通常为10-100Pa。此时,水分从固态冰直接转变为蒸气,跳过液态阶段,这一过程被称为升华。
硅油加热:为了确保水分升华的顺利进行,硅油在此阶段通过加热升温,通常保持在-20°C到-10°C之间。硅油的温度需要精确控制,以确保样品温度不超出其安全范围。
升华过程:在低温和真空条件下,样品中的水分逐步升华(从固体冰直接转化为气体),并被真空泵排出。这个过程可能持续数小时到数天,具体时间取决于样品的性质和水分含量。
二次干燥阶段:
去除残余水分:在升华阶段后,样品中仍可能残留少量的水分。在此阶段,通过继续加热硅油,样品温度升高至-10°C至20°C之间,进一步去除水分,完成干燥过程。
压力控制:在此阶段,真空度通常维持在较低水平,以便充分去除样品中的水分,同时防止样品受热过度或变质。
冷凝和收集水分:
冷凝器作用:在升华过程中,样品中的水分气体被真空泵抽出,并通过冷凝器冷却成水滴,收集在设备的冷凝槽中。这样可防止水蒸气重新进入冻干仓,确保干燥过程的顺利进行。
干燥完成与取样:
在二次干燥阶段完成后,样品已达到所需的干燥程度。此时,设备会自动停止运行,打开冻干室的门,取出已干燥的样品。
关键特点:
硅油热传导:硅油作为热传导介质,确保热量均匀传递至样品,避免因不均匀加热导致样品破坏。
真空技术:通过精确控制真空度和温度,确保水分的升华过程顺利进行,不影响样品的结构和活性。
全程自动化控制:现代单仓硅油原位冻干机通常配备自动化控制系统,能够精确控制温度、真空度、加热时间等参数,提高操作效率和样品质量。
应用领域:
生物制品:如疫苗、抗体、酶、蛋白质等生物药物的冻干。
药品:特别是对热敏感的药物,如注射剂、激素类药物等。
食品:例如高端食品、即食食品的冻干处理,以保持营养成分和口感。
化学品:用于化学药品或其他材料的干燥,以延长其保质期。
总结:
单仓硅油原位冻干机通过将样品在低温和真空条件下冷冻、升华和二次干燥,最终使样品保持干燥且不破坏其结构与活性。硅油的应用确保了整个过程中热量的均匀传导,使冻干过程更为稳定和高效。