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,原理是將含水物質,先凍結成固態(tài),然后將物質中固態(tài)的水直接升華成氣態(tài)的水,進而達到去除物質中水分的目的。
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?制品的預凍(前箱預冷)?.
操作方法:開循環(huán)泵,壓縮機,過30秒后開板冷閥。將制品凍結至工藝要求溫度(一般為-35℃―-45℃左右)
2制品預凍后的保溫階段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(一些制品不能凍結至過低溫度),因此有必要可以關閉1―2臺壓縮機。待制品都到達工藝要求溫度后(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。?冷凝器預冷(后箱預冷)?.
4?預抽真空?.
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制品預凍后的保溫階段Ⅰ?.
在冷凝器預冷和預抽真空階段,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行摻冷。
操作方法:在凍干手動參數(shù)設定導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熱油進行摻冷。
6?開始升華?.
操作方法:根據(jù)工藝要求分階段進行加熱和保溫。具體方法:在凍干手動參數(shù)設定導熱油溫度后,設定所需時間,開啟電加熱處理。待導熱油溫度到達設定值后,保溫時間也到達工藝要求時間后,進行下一步升溫和保溫,以此類推直至升華全部結束。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)開始對制品進行加熱。
7?制品最后保溫階段Ⅱ?.
當制品溫度到達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)設定中的有限量泄露參數(shù)設定里,設定工藝要求的參數(shù)進行摻氣,開啟有限量泄露。因在后期制品中水分含量較少,箱內真空度過高,造成升華速率減慢,可適當摻氣,加快升華速率。
9?判斷凍干是否結束?.
當?shù)?span>7階段結束后(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)驗來設定自動參數(shù),要求操作人員對凍干有一定認識后才能設定。
注意事項:
1.?使用前檢查儀器內室,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、干燥結束后,先打開“放水(進氣)閥”再關閉“真空泵”。取下有機玻璃罩,收集干燥物。
7、關閉“放水(進氣)閥”,設備進行化霜,化霜結束后打開“放水(放氣)閥”排水,將設備擦拭干凈。
8、真空泵不工作時請蓋上排氣孔,以防灰塵進入。
注:a、在整個干燥過程制冷機不得關閉;
b、因物質特性差異,干燥及預凍時間有差異。
冷凍干燥機的真空冷凍干燥的過程分為預凍、升華、二次升華。
但升華這一階段的溫度往往控制不好,當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,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凍、升華,多次預凍、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)成塊或硬結的制品拿去冷凍干燥還是一團。
將冷凍干燥不完全的制品隔夜后,制品原先的疏松多孔結構會因為通過自身內部水分吸潮而塌陷和成團成塊,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定進行升華和二次升華加熱的控制;
當一個時段的加熱完成后自動進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和升華通道,因此升華是從制品的表面向內部緩慢進行。
預凍則只受制于溫度傳導的影響,因此預凍比升華相對快一些,但制品完全凍牢也要2-3小時。
有機溶劑提取物應該將有機溶劑揮干后再進行真空冷凍干燥,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。
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