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前言
冷凍干燥工藝三個步驟：
預(yù)凍
—次干燥
二次干燥
其中預(yù)凍階段除了將液體凍結(jié)為固體，還有將溶質(zhì)與溶液通過相變進行分離的作用，因此一個好的預(yù)凍工藝不僅決定了后續(xù)步驟中干燥的效率，也會影響產(chǎn)品的關(guān)鍵質(zhì)量屬性（如：產(chǎn)品的水分，復(fù)溶速率等）。而在預(yù)凍工藝的設(shè)計中，退火是優(yōu)化凍干工藝非常重要的一個手段。
#01
預(yù)凍過程介紹：
在退火程序開始前，溶液已經(jīng)經(jīng)歷了一次預(yù)凍過程被凍結(jié)成固體，此時固體的組成對研究退火工藝至關(guān)重要?？梢酝ㄟ^二元相圖進行簡要的描述預(yù)凍過程。
階段一：
(A→B→C→D)溶液從室溫A開始降溫，到達冰點B，由于無晶核存在，不發(fā)生結(jié)晶，從而形成過冷溶液，當?shù)竭_C點時，形成晶核，發(fā)生結(jié)晶，整個溶液溫度會回到冰點D點讓水繼續(xù)結(jié)晶。
階段二：
(D→Te)隨著水結(jié)晶增多，未凍結(jié)相溶質(zhì)濃度增大，當?shù)竭_共晶點Te時，理論上會形成共晶體，但是實際上會有部分溶液無法形成共晶（根據(jù)溶質(zhì)性質(zhì)，形成共晶的比例會不同)
階段三：
(Te→E→Tg’）非晶態(tài)溶液繼續(xù)降溫形成過飽和溶液，最終在Tg’點*固化，形成玻璃體，同時玻璃體中也會包含部分未來得及結(jié)晶的水分子即結(jié)合水。
(Tg’→F）進一步降溫，這時結(jié)晶相和非晶相比例不會改變，此時形成了一個即有水的冰晶，共晶體，玻璃體的混合物。
以上的四個階段都是理想的狀況，而實際的預(yù)凍過程會更加復(fù)雜，預(yù)凍速率的加快會加重這種復(fù)雜程度，首先有部分水分子沒有來得及按照理想狀況形成晶格，而被包裹進非晶相溶液中；其次結(jié)晶快速生長會將非均相溶液分散隔絕開，不同區(qū)域內(nèi)溶質(zhì)濃度、性質(zhì)區(qū)別也很大，如表面富集現(xiàn)象。
#02
退火的原理：
退火程序是將已凍結(jié)樣品由溫度F點升高到一定溫度維持，再降低到F點凍結(jié)的過程。
從動力學(xué)角度來看，退火過程遵循吉布斯-居里-烏洛普的表面能理論：晶體的平衡形狀應(yīng)該是使晶體單位體積具有最小的總表面積自由能，簡單來說就是表面積；體積比值趨向于最小化，即小的體積變成大體積，片狀變成球狀或圓柱狀。
從熱力學(xué)角度來看，退火過程中存在兩個變化，非晶態(tài)物質(zhì)在高于Tg’時粘度會隨溫度升高而降低，從而發(fā)生流動、聚合；晶態(tài)的物質(zhì)，小的冰晶分子會向大的冰晶遷移。
四環(huán)凍干機
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