《冷凍干燥技術(shù)》推薦教材與補(bǔ)充講義

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1、《冷凍干燥原理》前　　言冷凍真空干燥也叫干燥。升華干燥或簡稱凍干。它是干燥方法之一，目的是為了貯存物品。物品之所以會損壞、腐爛、變質(zhì)，主要是由于外因和內(nèi)因二個(gè)因素引起，外因者，空氣、水、溫度、生物等的作用；內(nèi)因者，主要是生物物質(zhì)自身的新陳代謝作用。如果能使外因和內(nèi)因的作用減小到最低程度，則能達(dá)到物品在一定時(shí)間內(nèi)保持不變的目的。干燥法就是驅(qū)除物品內(nèi)部所含的水份，因?yàn)樗菔且磺猩锷L的必要條件之一。生物體水份減少到一定程度，則生物不易或不能生長繁殖。因而能較長時(shí)間的貯藏保存；另外，當(dāng)有水份存在時(shí)，一些酸堿溶解其內(nèi)還

2、會發(fā)生一些化學(xué)作用而使物品變質(zhì)。干燥的方法很多，如曬干、烘干、煮干、晾干、噴霧干燥、真空干燥、冷凍干燥等。其中唯有冷凍干燥法是保存有生命生物物質(zhì)的最理想方法。冷凍干燥之后的產(chǎn)品，進(jìn)行真空或氮?dú)夥饪?，以隔絕空氣特別是氧氣，再在低溫下存放，則水份、空氣、溫度三個(gè)因素被控制，使產(chǎn)品能在較長的時(shí)間內(nèi)得到有效的保存。冷凍干燥技術(shù)是在第2次世界大戰(zhàn)期間，因大量需要血漿和青霉素而發(fā)展起來的?，F(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于化學(xué)、制藥工業(yè)、食品工業(yè)和科學(xué)研究等方面，特別是應(yīng)用于含有生物活性物質(zhì)的生物藥品方面最為普遍。我國在解放前就已使用冷凍干燥

3、法制造疫苗，但數(shù)量極少，僅應(yīng)用于人醫(yī)，解放后我國的冷凍干燥事業(yè)得到迅速發(fā)展。1952年起開始在獸醫(yī)界應(yīng)用，并在國內(nèi)制造了一批大、中型的冷凍干燥機(jī)，現(xiàn)在全國所有的省、市自治區(qū)均有各種不同型號的冷凍干燥機(jī)。在獸醫(yī)方面，主要用于各種獸用微生物的貯存，各種獸醫(yī)生物藥品的制造，一切用于豬、牛、馬、雞、鴨、鵝、兔、狗的各種預(yù)防疾病的藥品均離不開冷凍干燥機(jī)。冷凍干燥屬于邊緣科學(xué)，它涉及到物理、化學(xué)、生物學(xué)等知識，包括制冷、真空、電工、儀表等技術(shù)。因此也是一門綜合性的專業(yè)科學(xué)技術(shù)。第一章　　基礎(chǔ)知識第一節(jié)　　物態(tài)的變化我們生活在

4、物質(zhì)世界之中，在我們周圍的一切，如空氣、水、鐵等都是物質(zhì)，一切物質(zhì)均在不斷地發(fā)生變化。一種最常見的物質(zhì)存在形態(tài)有三種：即氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。即使同一種物質(zhì)也有三種形態(tài)。例如水，在攝氏零度時(shí)結(jié)成冰變成固態(tài)，而在攝氏一百度時(shí)則變成蒸汽而成氣態(tài)，在0～100℃之間則是液態(tài)，可見在一定的條件下，物質(zhì)的形態(tài)能夠互相發(fā)生轉(zhuǎn)化。物質(zhì)是由分子組成的，在物質(zhì)的三種形態(tài)變化中，物質(zhì)的本質(zhì)并沒有發(fā)生變化。物質(zhì)的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三者的主要區(qū)別在于物質(zhì)分子間的距離和作用力的大小不同，這些僅是程度上的差別，本質(zhì)上是相同的。氣態(tài)物質(zhì)分子間的距離

5、較大。分子間的相互作用力較小，以致氣態(tài)物質(zhì)不能單獨(dú)地維持自己的形態(tài)和體結(jié)，總是充滿在容納它的物體之中，液態(tài)物質(zhì)分子間的距離較氣態(tài)小，作用力較大。因此液態(tài)物質(zhì)只能單獨(dú)地保持其體積而不能保持起形狀。固態(tài)物質(zhì)分子間的距離小，作用力大，因此固態(tài)物質(zhì)能保持自己的獨(dú)立形狀和體積。物質(zhì)在發(fā)生形態(tài)的變化時(shí)，伴隨著熱量的變化。如冰熔化要加熱，水變成汽也要加熱，說明它們吸收熱量；相反，水結(jié)成冰要移去熱量，汽變成水也要移去熱量，說明它們放出熱量。一般地說，從固態(tài)變成液態(tài)，液態(tài)變成氣態(tài)，固態(tài)直接變成氣態(tài)的過程是從分子排列密，相互作用力大

6、的狀態(tài)，變?yōu)榉肿优帕惺?，作用力小的狀態(tài)；這一過程要從外界吸取熱量，而相反的過程則向外界傳遞熱量。如圖一所示。由固體變成液體的過程叫做熔化。將固體加熱，當(dāng)升高到一定的溫度時(shí)固體即變成液體。固體物質(zhì)熔化時(shí)的這個(gè)溫度稱為熔點(diǎn)，固體熔化時(shí)內(nèi)能增加，因此需要從外界吸收熱量，一些物質(zhì)的熔點(diǎn)見表一。表一一些物質(zhì)的熔點(diǎn)(℃)物質(zhì)熔點(diǎn)物質(zhì)熔點(diǎn)冰0玻璃460~800氨-77.7銅1083F-12-155鋁658F-22-160鋼鐵1300-1400水銀-39錫232酒精-114鎢3410單位質(zhì)量的物質(zhì)，由固體變?yōu)橥瑴囟鹊囊后w所需要吸

7、收的熱量叫做該物質(zhì)的熔化熱。物質(zhì)的熔點(diǎn)和熔化熱隨壓強(qiáng)的變化而變化。一些物質(zhì)的熔化熱見表二。單位為卡/克。表二　一些物質(zhì)的熔化熱(卡/克)物質(zhì)熔化熱物質(zhì)熔化熱冰79.4錫14.5水銀2.8鋁92.4氯化鈉123.5銅51由液體變?yōu)楣腆w的過程叫做凝固。它是熔化的逆過程。物體由液體變?yōu)楣腆w時(shí)要放出熱量，放出的熱量與該物質(zhì)的熔化熱相等。凝固是在與熔化相同的溫度下進(jìn)行的，所以同一物質(zhì)的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)是一樣的。物質(zhì)由液態(tài)變成氣態(tài)或固態(tài)直接變氣態(tài)的過程都稱為汽化過程，它可分為蒸發(fā)、沸騰和升華三種情況。蒸發(fā)是指在任何溫度下(只要低

8、于臨界溫度)液體表面的汽化過程。在制冷技術(shù)中?！罢舭l(fā)”通常代表液體的沸騰過程。將液體加熱到一定的溫度，液體逐漸變成蒸汽；當(dāng)蒸汽的形成不僅來自液體表面，而且來自液體內(nèi)部，形成許多小汽泡上升至液面上方空間時(shí)稱為沸騰。也就是溫度升高到液體的蒸汽壓力與周圍的空間壓力相等時(shí)，液體即開始沸騰。液體開始沸騰時(shí)的溫度叫做沸點(diǎn)。沸騰也是同時(shí)發(fā)生在液體內(nèi)部和表面的汽化現(xiàn)象。一些物質(zhì)的沸點(diǎn)見表