実験室冷凍乾燥機の構造原理

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中斯立孚（天津）生物技術有限公司

実験室冷凍乾燥機の構造原理

日付：2025-09-23読む:5

実験室冷凍乾燥機（凍結乾燥機とも呼ばれる）は冷凍と真空昇華の原理により物質中の水分を除去する装置であり、生物医薬、食品加工などの分野に広く応用されている。そのコア構造と動作原理は次のとおりです。

一、主要構造構成

鄒1、冷凍システム鄒：低温環境（通常-50℃以下に達することができる）を提供してサンプル中の水分を固体状態に凍結するための冷凍キャビティと冷凍ユニットを含む。冷凍システムは通常、圧縮機冷凍または液体窒素冷凍方式を採用している。

鄒2、真空システム鄒：真空ポンプと密封空洞から構成され、空気を排除し、低圧環境（通常0.1 mbar未満）を維持し、水分を低温で直接昇華させることができる。

‌3、加熱システム：通常電気熱素子または熱交換器を採用し、真空環境下でサンプルに制御可能な熱を提供し、固体水分の直接的な気体への昇華を促進する。

鄒4、凝縮器（トラップ）鄒：真空システム中に位置する低温部品（-40℃〜-80℃）は、サンプルから昇華した水蒸気を捕捉し、サンプルへの戻りや真空ポンプの汚染を防止するために使用される。

鄒5、制御システム：温度センサ、圧力センサとマイクロプロセッサを含み、冷凍、真空、加熱などのパラメータを正確に監視、調節し、凍結乾燥過程の安定的な進行を確保する。

二、動作原理

凍結乾燥プロセスは主に3つの段階に分けられる：

鄒1、予凍段階：冷凍システムはサンプルを共晶点以下に急速に冷凍し、サンプル中の水分を完全に氷晶に凍結させる。この段階は最終製品の物理構造を決定する。

‌2、一次乾燥（昇華乾燥）段階：真空システムは低圧環境を構築し、加熱システムは昇華潜熱を提供し、氷結晶を直接水蒸気に昇華させ、凝縮器に捕獲される。この段階では約90%の水分を除去します。

‌3、二次乾燥（解析乾燥）段階‌：温度を高めてサンプル中の残留吸着水をさらに除去することにより、最終含水量を1-4%にする。

三、技術特徴

1、低温操作は感熱性物質の活性を有効に保持することができる。

2、真空環境は酸化変質を防止する。

3、多孔質構造はサンプルの元の形態を維持する。

4、乾燥後の製品は長期保存しやすく、復水性が良い。

冷凍乾燥機は各システムの協同作業により、低温低圧下で効率的に水分を除去するとともに、サンプル特性をより大きく残す技術目標を実現した。異なる型番の凍結乾燥機は構造の詳細に差があるかもしれないが、基本原理は同じである。