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冷冻干燥的过冷度与升华关系与表征

时间:2019-12-27 点击次数:227

真空冷冻干燥法获得冻干制品是目前在制药,生物诊断试剂,冻干食品,环保,材料等各个行业应用比较广泛的,但是由于真空冷冻干燥法的工艺机理比较复杂,整个冻干过程是一个动态的变化过程,因此冻干的工艺优化比较复杂,而掌握冻干过程中影响冻干的升华效率的因素是非常关键的,而过冷度与升华干燥有一定关联,影响冻干效率。

过冷是一种现象,每一种物质都有自己的平衡结晶温度或者称为理论结晶温度,但是在实际结晶过程中,实际结晶温度总是低于理论结晶温度的,这种现象称为过冷现象,两者的温度差值被称为过冷度。过冷度的大小与冷却速度密切相关,冷却速度越快,实际结晶温度就越低,过冷度就越大;反之冷却速度越慢,过冷度就越小,实际结晶温度就更接近理论结晶温度。

  过冷度越大,形成的冰晶越小,数量越多,对于升华时形成的升华通道就小,升华就慢。而过冷度越低,形成的冰晶越大,数量越少,升华时形成的通道越大,阻力越小,升华越快。同时过冷度大,意味着结晶温度越低,而温度越低,同时导致制品的玻璃态转变温度降低,达到设定的平衡温度时间更长,而升华的通道又小,因此升华效率低。

因此提高冻干效率的方法之一就是降低过冷度,通过降低过冷度,提高制品的结晶温度,形成大的冰晶,从而提高升华的通道,降低了干燥层的传质阻力。而降低过冷度就是降低冷却速度,或者通过介入成核技术来降低过冷度。

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