凍干機的三態變化
凍干機的原理基于水的三態變化,水有固態、液態、氣態,三種狀態既可以相互轉換又可以共存。
當水在三相點(溫度為0.01℃,水蒸氣壓為610.5Pa)時,水、冰、水蒸氣三者可以共存,且相互平衡。在高真空狀態下,利用升華原理,使預先凍結的物料中的水分,不經過冰的融化,直接以冰態升華為水蒸汽被除去,從而達到冷凍干燥的效果。
凍干制品呈海綿狀、無干縮、復水性、含水分極少,經過包裝后,可以在常溫狀態下長時間保存和運輸。
凍干樣品在加熱前,需要先抽真空,原因包括:①將樣品放入真空箱中抽取真空,以抽取樣品中的可抽取氣體成分。如果先加熱樣品,氣體會在加熱時膨脹,因真空箱的密封性很好,膨脹氣體產生的巨大壓力可能會讓觀察窗鋼化玻璃爆裂。這是一個潛在危險,這種危險可以通過先抽真空再加熱來避免;若按照先加熱再抽真空的程序操作,當加熱空氣被真空泵抽出時,熱量必然會帶到真空泵上,導致真空泵溫升過高,可能降低真空泵的效率;當加熱氣體導向真空壓力表時,真空壓力表會產生溫升。若溫升超過真空壓力表規定的使用溫度范圍,真空壓力表可能會產生示值誤差。
因為真空凍干機與傳統加熱方法不同,加熱干燥只發生一個從“液體→氣體”的相變,而冷凍干燥需要經過兩次相變,先從“液體→固體”的形變,再經過升華“固體→氣體”的相變。
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