冷凍干燥機采用哪種方式來保存樣品
凍干機采用冷凍干燥的的方法來保存物質(zhì),原理是將含水物質(zhì),先凍結(jié)成固態(tài),然后將物質(zhì)中固態(tài)的水直接升華成氣態(tài)的水,進(jìn)而達(dá)到去除物質(zhì)中水分的目的。
凍干機主要由制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、CIP/SIP系統(tǒng)及箱體等組成。主要部件有干燥箱、凝結(jié)器、冷凍機組、真空泵、加熱冷卻裝置等。
一.手動操作
1?制品的預(yù)凍(前箱預(yù)冷)?.
操作方法:開循環(huán)泵,壓縮機,過30秒后開板冷閥。將制品凍結(jié)至工藝要求溫度(一般為-35℃―-45℃左右)
2制品預(yù)凍后的保溫階段I .
操作方法:不作任何操作,保持階段1的狀態(tài),特殊情況下(一些制品不能凍結(jié)至過低溫度),因此有必要可以關(guān)閉1―2臺壓縮機。待制品都到達(dá)工藝要求溫度后(一般要求3個探頭都到),恒溫一段時間(一般為2-4小時,由工藝要求決定)
3? 關(guān)閉板冷閥,打開冷凝器閥,將冷凝器溫度降低至-45℃以下。?冷凝器預(yù)冷(后箱預(yù)冷)?.
4?預(yù)抽真空?.
依次開真空泵,小蝶閥,過1―2分鐘后開中隔閥,過10―15分鐘后開羅茨泵。
5制品預(yù)凍后的保溫階段Ⅰ?.
在冷凝器預(yù)冷和預(yù)抽真空階段,制品溫度可能會有所回升,根據(jù)工藝要求有必要對制品進(jìn)行摻冷。
操作方法:在凍干手動參數(shù)設(shè)定導(dǎo)熱油溫度至所需摻冷的溫度后,開啟電加熱。摻冷閥會自動打開對導(dǎo)熱油進(jìn)行摻冷。
6?開始升華?.
操作方法:根據(jù)工藝要求分階段進(jìn)行加熱和保溫。具體方法:在凍干手動參數(shù)設(shè)定導(dǎo)熱油溫度后,設(shè)定所需時間,開啟電加熱處理。待導(dǎo)熱油溫度到達(dá)設(shè)定值后,保溫時間也到達(dá)工藝要求時間后,進(jìn)行下一步升溫和保溫,以此類推直至升華全部結(jié)束。待前箱真空度降低至工藝要求的范圍之下(一般在10―30Pa之間)開始對制品進(jìn)行加熱。
7?制品最后保溫階段Ⅱ?.
當(dāng)制品溫度到達(dá)工藝要求最高溫度時,恒溫2-4小時(由工藝要求決定)
8?摻氣階段?.
操作方法:在凍干手動參數(shù)設(shè)定中的有限量泄露參數(shù)設(shè)定里,設(shè)定工藝要求的參數(shù)進(jìn)行摻氣,開啟有限量泄露。因在后期制品中水分含量較少,箱內(nèi)真空度過高,造成升華速率減慢,可適當(dāng)摻氣,加快升華速率。
9?判斷凍干是否結(jié)束?.
當(dāng)?shù)?span>7階段結(jié)束后(一般要求3個探頭都到),一般來說可以判定制品中水分基本已升華完全(一般要求凍干制品水分含量要小于5%-3%左右),還有一種判定方法就是關(guān)閉中隔閥,觀察前箱真空度變化,若上升速率與凍干箱的泄露速率相近,也可判定凍干結(jié)束。
二.自動操作
自動操作一般在凍干工藝比較成熟之后,根據(jù)手動操作的經(jīng)驗來設(shè)定自動參數(shù),要求操作人員對凍干有一定認(rèn)識后才能設(shè)定。
注意事項:
1.?使用前檢查儀器內(nèi)室,必須干燥(不能有液態(tài)水存在)。
2.?樣品必須冷凍好,不能有液態(tài)水。
3.?樣品取出后需將托盤清洗干凈,并用毛巾擦干。
4.開啟真空泵前注意檢查真空泵油的油位和顏色,真空泵油的更換在500小時左右。
1、將預(yù)凍好的物料取出放到干燥架上;
2、將干燥架放到冷阱上,如圖所示;
3、檢查密封圈完好且無雜物的前提下,罩上有機玻璃罩;
4、順時針旋緊放水閥;
5、打開真空泵、打開真空計。真空度下降,一般干燥過程中真空度值<20pa即為正常。
6、干燥結(jié)束后,先打開“放水(進(jìn)氣)閥”再關(guān)閉“真空泵”。取下有機玻璃罩,收集干燥物。
7、關(guān)閉“放水(進(jìn)氣)閥”,設(shè)備進(jìn)行化霜,化霜結(jié)束后打開“放水(放氣)閥”排水,將設(shè)備擦拭干凈。
8、真空泵不工作時請蓋上排氣孔,以防灰塵進(jìn)入。
注:a、在整個干燥過程制冷機不得關(guān)閉;
b、因物質(zhì)特性差異,干燥及預(yù)凍時間有差異。
冷凍干燥機的真空冷凍干燥的過程分為預(yù)凍、升華、二次升華。
但升華這一階段的溫度往往控制不好,當(dāng)溫度上升過快時造成制品中的水分升華不完全、有水分溶化;
此時二次升華就不會產(chǎn)生多孔疏松的水分升華效果;
相反,對液態(tài)水的真空加熱干燥使制品成塊甚至硬結(jié),不利于制品溶解和從器皿上刮除。
這時候就需要在二次升華之前再次預(yù)凍、升華,多次預(yù)凍、升華對于較厚、表面積較小的制品是適用的。
一定的溶解狀態(tài)是造成制品冷凍干燥后疏松多孔效果的必要條件,已經(jīng)成塊或硬結(jié)的制品拿去冷凍干燥還是一團(tuán)。
將冷凍干燥不完全的制品隔夜后,制品原先的疏松多孔結(jié)構(gòu)會因為通過自身內(nèi)部水分吸潮而塌陷和成團(tuán)成塊,不利于再次冷凍干燥。
自動或半自動的真空冷凍干燥機會有十二或二十時段的溫度設(shè)定進(jìn)行升華和二次升華加熱的控制;
當(dāng)一個時段的加熱完成后自動進(jìn)入下一個時段的加熱。
在真空度和冷凝器的溫度夠低時,由于升華的速度受制于熱傳導(dǎo)和升華通道,因此升華是從制品的表面向內(nèi)部緩慢進(jìn)行。
預(yù)凍則只受制于溫度傳導(dǎo)的影響,因此預(yù)凍比升華相對快一些,但制品完全凍牢也要2-3小時。
有機溶劑提取物應(yīng)該將有機溶劑揮干后再進(jìn)行真空冷凍干燥,這對于冷凍干燥機真空泵的使用壽命和實驗安全十分重要。
非水溶劑的冷凍干燥,像乙醇類溶液,其冷凍干燥點在-111℃以下,不能用普通冷凝器。