冷冻干燥机的冷冻过程

冷冻干燥机的冷冻过程是将物质快速降温至零下40度左右，使内部水分形成微小冰晶。这个过程需要精确控制降温速率，太快会导致冰晶过大，太慢则会影响干燥效率。实验室常用冷冻干燥机采用预冻技术，先将样品放入-80度冰箱预冷2小时，再转入干燥机进行主冻。工业级设备则使用液氮或压缩机制冷，能在15分钟内将温度降至-50度。冷冻阶段结束后，物料中的水分约95%已转化为固态冰，为后续升华干燥做好准备。

冷冻干燥机的制冷系统由压缩机、冷凝器和蒸发器三部分组成，形成完整的热量转移循环。压缩机将制冷剂压缩至高温高压状态，流经冷凝器散热后进入膨胀阀，压力骤降导致温度降至零下。蒸发器盘管直接接触样品架，通过金属传导带走热量。现代冷冻干燥机配备PID温控系统，可将冷冻温度波动控制在正负1度范围内。冷冻时间根据样品厚度调整，每毫米厚度需要约10分钟冷冻时间，确保整个样品均匀冻结。