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一、冻干机升华条件
冰在一定温度下的饱和蒸汽压大于环境的水蒸气分压时即可开始升华。比制品温度更低的凝结器对水蒸气的抽吸与捕获作用，则是维护升华所必需的条件。
气体分子在两次连续碰撞之间所走的距离称为平均自由程，它与压力成反比。在常压下，其值很小，升华的水分子很容易与气体碰撞又返回到蒸汽源表面，因而升华速度很慢。随着压力降低13.3Pa以下，平均自由程增大105倍，使升华速度显著加快，飞离出来的水分子很少改变自己的方面，从而形成了定向的蒸汽流。
真空泵在冻干机中起着抽除气体的作用，以维护升华所必需的低压强。1gDE 水蒸气在常压下为1.25L而在13.3Pa时却膨胀为10000升，普通的真空泵在单位时间内抽除如此大量的体积是不可能的。凝结器实际上形成了专门捕集水蒸气的真空泵。
制品与凝结的温度通常为-25℃与-50℃。冰在该温度下的饱和蒸汽压分别为63.3Pa与1.1Pa,因而在升华面与冷凝面之间便产生了一个相当大的压力差,如果此时系统内的不凝性气体分压可以忽略不计,它将促使制品升华出来的水蒸气,以一定的流速定向地抵达凝结器表面结成冰霜。
冰的升华热约为2822J/克，如果升华过程不供给热量，那末制品只有降低内能来补偿升华热，直至其温度与凝结器温度平衡后，升华也就停止了。为了保持升华与冷凝来的温度差，必须对制品提供足够的热量。
二、冻干机升华过程
在升温的一阶段，制品温度要低于其共晶点一个范围。因此搁板温要加以控制，若制品已经部分干燥，但温度却超过了其共晶点，此时将发生制品融化现象，而此时融化的液体，对冰饱和，对溶质却未饱和，因而干燥的溶质将迅速溶解进去，最后浓缩成一薄僵块，外观极为不良，溶解速度很差，若制品的融化发生在大量升华后期，则由于融化的液体数量较少，因而被干燥的孔性固体所吸收，造成冻干后块状物有所缺损，加水溶解时仍能发现溶解速度较慢。
在大量升华过程中，虽然搁板和制品温度有很大悬殊，但由于板温、凝结器温度和真空温度基本不变，因而升华吸热比较稳定，制品温度相对恒定。随着制品自上而下层层干燥，冰层升华的阻力逐渐增大，制品温度相应也会小幅上升。此时90%以上的水分已除去，大量升华的过程至此已基本结束。为了确保整箱制品大量升华完毕，板温仍需保持一个阶段后再进行第二阶段的升温。
剩余百分之几的水分称残余水分，它与自由状态的水在物理化学性质上有所不同，残余水分包括了化学结合之水与物理结合之水，诸如化合的结晶水结晶、蛋白质通过氢键结合的水以及固体表面或毛细管中吸附水等。由于残余水分受到某种引力的束缚，其饱和蒸汽压则是不同程度的降低，因而干燥速度明显下降。虽然提高制品温度促进残余水分的气化，但若超过某极限温度，生物活性也可能急剧下降。保证制品安全的zui高干燥温度要由实验来确定。
通常我们在二阶段将板温+30℃左右，并保持恒定。在这一阶段初期，由于板温升高，残余水分少又不易气化，因此制品温度上升较快。但随着制品温度与板温逐渐靠拢，热传导变得更为缓慢，需要耐心等待相当长的一段时间，实践经验表明，残余水分干燥的时间与大量升华的时间几乎相等有时甚至还会超过。
作为冻干机设备重要的组成部分，冷凝器肩负着排水蒸气系统的功能。在选购冻干机设备的过程中，用户应该根据自身具体的情况选择合适的冷凝器形式。
一般来说，冻干机的冷凝器形式分为外置式和内置式二种。外置式冷凝器与冻干箱是二个互相独立的部分，它们之间通过一个带有隔离阀的大口径通道相连，这种结构的优点是冻干箱和冷凝器相距较远，二者的温度不会互相影响，进箱和出箱时冻干箱和冷凝器可以关闭阀门而互相隔离，冻干箱进行预冻和出箱，冷凝器进行化霜均可单独进行，不会互相影响，节省了整个生产周期的时间。缺点是投资成本高些，占地面积大些。
内置式的冷凝器把吸附升华水蒸气的盘管或金属放置在冻干箱内，冻干箱和冷凝器合为一体，其优点是升华通道很近，水蒸汽流动阻力小，制造成本低，占地面积小。缺点是由于冷凝的制冷表面与放产品的板层之间距离较小，在温度上互相有些影响，冻干结束出箱时冷凝器仍需继续制冷，否则冷凝器表面的冰会溶化，冻干箱内不断滴水，影响产品残余水份的含量，冷凝器化霜时，冻干箱不能进行预冻，影响下一批进箱时间，延长了整个生产周期。
因为优缺点各有不同，用户在选择冻干机时，对冷凝器的性能还需要有所关注。作为国产冻干机厂商的代表，北京博医康旗下Pilot系列冻干机，不仅采用了先进的风冷却系统，还配备了国际知名品牌的配件，确保了冷凝器的精确、稳定、安全、可靠，大大提升了整个冻干机设备的性能和可靠性。
产品的冷冻干燥需要在一定装置中进行，这个装置叫做真空冷冻干燥机或冷冻干燥装置，简称冻干机。 冻干机按系统分，由制冷系统、真空系统、加热系统、和控制系统四个主要部分组成。按结构分，由冻干箱或称干燥箱、冷凝器或称水汽凝结器、制冷机、真空泵和阀门、电气控制元件等组成。 冻干箱是一个能够制冷到——55℃左右，能够加热到+80℃左右的高低温箱，也是一个能抽成真空的密闭容器。它是冻干机的主要部分，需要冻干的产品就放在箱内分层的金属板层上，对产品进行冷冻，并在真空下加温，使产品内的水分升华而干燥。 冷凝器同样是一个真空密闭容器，在它的内部有一个较大表面积的金属吸附面，吸附面的温度能降到——40℃——70℃以下，并且能维持这个低温范围。冷凝器的功用是把冻干箱内产品升华出来的水蒸气冻结吸附在其金属表面上。 冻干箱、冷凝器、真空管道、阀门、真空泵等构成冻干机的真空系统。真空系统要求没有漏气现象，真空泵是真空系统建立真空的重要部件。真空系统对于产品的迅速升华干燥是必不可少的。 制冷系统由制冷机与冻干箱、冷凝器内部的管道等组成。制冷机可以是互相独立的二套或以上，也可以合用一套。制冷机的功用是对冻干箱和冷凝器进行制冷，以产生和维持它们工作时所需要的低温，它有直接制冷和间接制冷二种方式。 加热系统对于不同的冻干机有不同的加热方式。有的是利用直接电加热法；有的则利用中间介质来进行加热，由一台泵（或加一台备用泵）使中间介质不断循环。加热系统的作用是对冻干箱内的产品进行加热，以使产品内的水分不断升华，并达到规定的残余含水量要求。 控制系统由各种控制开关，指示调节仪表及一些自动装置等组成，它可以较为简单，也可以很复杂。一般自动化程度较高的冻干机则控制系统较为复杂。控制系统的功用是对冻干机进行手动或自动控制，操纵机器正常运转，以使冻干机生产出合乎要求的产品来。
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