(整理)冷冻干燥原理

冷冻干燥原理

冷冻真空干燥也叫干燥。升华干燥或简称冻干。它是干燥方法之一，目的是为了贮存物品。 <{@D^L6h 物品之所以会损坏、腐烂、变质，主要是由于外因和内因二个因素引起，外因者，空气、水、温度、生物等的作用；内因者，主要是生物物质自身的新陈代谢作用。如果能使外因和内因的作用减小到最低程度，则能达到物品在一定时间内

保持不变的目的。

干燥法就是驱除物品内部所含的水份，因为水份是一切生物生长的必要条件之一。生物体水份减少到一定程度，则生物不易或不能生长繁殖。因而能较长时间的贮藏保存；另外，当有水份存在时，一些酸碱溶解其内还会发生一些化学作用而使物品变质。

干燥的方法很多，如晒干、烘干、煮干、晾干、喷雾干燥、真空干燥、冷冻干燥等。其中唯有冷冻干燥法是保存有生命生物物质的最理想方

法。

冷冻干燥之后的产品，进行真空或氮气封口，以隔绝空气特别是氧气，再在低温下存放，则水份、空气、温度三个因素被控制，使产品能在

较长的时间内得到有效的保存。

冷冻干燥技术是在第2次世界大战期间，因大量需要血浆和青霉素而发展起来的。现在已广泛应用于化学、制药工业、食品工业和科学研究等方面，特别是应用于含有生物活性物质的生物药品方面最为普

遍。

我国在解放前就已使用冷冻干燥法制造疫苗，但数量极少，仅应用于人医，解放后我国的冷冻干燥事业得到迅速发展。1952年起开始在兽医界应用，并在国内制造了一批大、中型的冷冻干燥机，现在全国所有的省、市自治区均有各种不同型号的冷冻干燥机。

在兽医方面，主要用于各种兽用微生物的贮存，各种兽医生物药品的制造，一切用于猪、牛、马、鸡、鸭、鹅、兔、狗的各种预防疾病的

药品均离不开冷冻干燥机。

冷冻干燥属于边缘科学，它涉及到物理、化学、生物学等知识，包括制冷、真空、电工、仪表等技术。因此也是一门综合性的专业科学技

术。

第一章基础知识

第二章第一节物态的变化

第三章

第四章我们生活在物质世界之中，在我们周围的一切，如空气、水、铁等都是物质，一切物质均在不断地发生变化。一种

最常见的物质存在形态有三种：即气态、液态和固态。即

使同一种物质也有三种形态。例如水，在摄氏零度时结成

冰变成固态，而在摄氏一百度时则变成蒸汽而成气态，在

0～100℃之间则是液态，可见在一定的条件下，物质的形

态能够互相发生转化。

第五章物质是由分子组成的，在物质的三种形态变化中，物质的本质并没有发生变化。物质的气态、液态和固态三者的主

要区别在于物质分子间的距离和作用力的大小不同，这些

仅是程度上的差别，本质上是相同的。气态物质分子间的

距离较大。分子间的相互作用力较小，以致气态物质不能

单独地维持自己的形态和体结，总是充满在容纳它的物体

之中，液态物质分子间的距离较气态小，作用力较大。因

此液态物质只能单独地保持其体积而不能保持起形状。固

态物质分子间的距离小，作用力大，因此固态物质能保持

自己的独立形状和体积。

第六章

第七章

第八章物质在发生形态的变化时，伴随着热量的变化。如冰熔化要加热，水变成汽也要加热，说明它们吸收热量；相反，

水结成冰要移去热量，汽变成水也要移去热量，说明它们

放出热量。一般地说，从固态变成液态，液态变成气态，

固态直接变成气态的过程是从分子排列密，相互作用力大

的状态，变为分子排列疏，作用力小的状态；这一过程要

从外界吸取热量，而相反的过程则向外界传递热量。如图

一所示。

第九章

第十章

第十一章由固体变成液体的过程叫做熔化。将固体加热，当升高到一定的温度时固体即变成液体。固体物质熔化时的这个温

度称为熔点，固体熔化时内能增加，因此需要从外界吸收

热量，一些物质的熔点见表一。

第十二章

第十三章

第十四章表一一些物质的熔点(℃)

第十五章

第十六章物质熔点物质熔点

第十七章冰 0 玻璃 460~800 /X#OX 8gb]

氨 -77.7 铜 1083 5G PAt

F-12 -155 铝 658 zJ ;]z0O F-22 -160 钢铁 1300-1400 K V Vi TpZ

水银 -39 锡 232 F^TOL

wix

酒精 -114 钨 3410 ~EYdEq S)

单位质量的物质，由固体变为同温度的液体所需要吸收的

热量叫做该物质的熔化热。物质的熔点和熔化热随压强的

变化而变化。一些物质的熔化热见表二。单位为卡/克。第十八章表二一些物质的熔化热(卡/克) xcJvX p

物质熔化热物质熔化热 x0TE+rf5

冰 79.4 锡 14.5 nRX<$OzT V

水银 2.8 铝 92.4 $.B}z Y{

氯化钠 123.5 铜 51 -d{C8}U

由液体变为固体的过程叫做凝固。它是熔化的逆过程。物

体由液体变为固体时要放出热量，放出的热量与该物质的

熔化热相等。凝固是在与熔化相同的温度下进行的，所以

同一物质的熔点和凝固点是一样的。sn@)L~$V

物质由液态变成气态或固态直接变气态的过程都称为汽化过程，它可分为蒸发、沸腾和升华三种情况。

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蒸发是指在任何温度下(只要低于临界温度)液体表面的汽化过程。在制冷技术中。“蒸发”通常代表液体的沸腾

过程。 i'#%t/ u

将液体加热到一定的温度，液体逐渐变成蒸汽；当蒸汽的形成不仅来自液体表面，而且来自液体内部，形成许多小汽泡上升至液面上方空间时称为沸腾。也就是温度升高到液体的蒸汽压力与周围的空间压力相等时，液体即开始沸腾。液体开始沸腾时的温度叫做沸点。沸腾也是同时发生在液体内部和表面的汽化现象。一些物质的沸点见表三。

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表三一些物质的沸点(℃) e A/}$.R

物质沸点物质沸点q?&JS