真空冷冻干燥机原理图及冷冻曲线
真空冷冻干燥机的原理是利用升华原理,使预冻物料中的水分在不融冰的情况下升华成冰态的水蒸气,直接除去,从而达到干燥的目的。低温干燥时,物质中一些挥发性成分的损失很小,体积几乎不变,保持原有结构,不会出现浓缩现象,适合于某些化工产品、药品和食品的干燥。因此,它主要应用于生物、医药、食品、营养和保健品等领域。
空气能溶于水,溶解度随温度的升高而降低。纯水几乎不导电。当其他物质溶解在水中时,电导率会显著增加。冰是热的不良导体。
溶液的冰点和沸点不同于溶剂和溶质的冰点和沸点。在不同的溶质浓度下有不同的冰点和沸点。以水溶液为例说明溶液的缩合过程。水溶液的凝结不同于纯水的凝结。它不是在一定的温度下完全凝结成固体的。当溶液温度降至某一温度对时,晶体开始析出。随着温度的降低,晶体数量不断增加,终溶液完全凝结。因此,溶液在一定的温度范围内凝结。晶体冷却时开始沉淀的温度称为溶液的冰点,而所有溶液冷凝的温度称为溶液的冰点,即所有溶质和溶剂结晶的温度。在溶液结晶过程中,溶液浓度增加,冰点降低,稀溶液变成浓溶液,逐渐变成饱和溶液。当温度继续降低时,由于溶解度的降低,溶质发生结晶析出,终形成冰晶和溶质晶体的共晶混合物。此时,温度是溶液的共晶点温度。这个过程也是一个放热过程,过冷和平台会像水一样出现在冻结曲线上。
冻干产品多为水溶液,有的为各种组分的水溶液,有的为溶液与悬浮液的混合物。一些复杂的液体在冻结时会形成两种状态,一种是晶体状态,另一种是非晶态(也称为玻璃状态)。如果形成晶态,则完全冻结或固化的温度称为共晶点;如果形成玻璃态,则完全冻结或固化的温度称为玻璃化转变温度。