卓上凍結乾燥機は、物質を凍結及び真空昇華プロセスにより脱水するための装置である。食品、薬品、化粧品及び生物サンプルの保存と処理に広く応用されている。工業型凍結乾燥機に比べて体積が小さく、実験室や小規模な生産に適している。本文はその構造設計とプロセスフローの2つの方面から分析を行う。

一、構造設計

　　卓上凍結乾燥機の構造設計には、主に次のコア部品が含まれています。

1、冷凍システム：冷凍システムはその肝心な部分であり、主に圧縮機、蒸発器と凝縮器から構成される。冷凍システムの役割は、物質を低温環境下で指定温度まで冷凍することである。このプロセスは、材料中の水分が凍結して氷になることを保証し、それによって後続の真空昇華に条件を提供する。

2、真空システム：真空システムは真空ポンプとそのパイプを通じて接続された設備であり、凍結乾燥室内の気圧を真空状態に近づけることができる。低気圧状態は材料中の水分が融解ではなく昇華することによって直接固体状態から気体状態に変化するのに役立ち、それによって伝統的な蒸発過程における液体水分の喪失を回避し、材料の栄養成分と活物質が破壊されないことを保証した。

3、昇華室（凍結乾燥室）：昇華室は核心部分であり、密閉空間であり、内部に温度制御装置と温度センサを設置し、凍結乾燥過程中の温度を制御する。昇華室内の温度は低く、水分が昇華の形で物質から除去されることを保証した。

4、加熱板：加熱板は通常昇華室の底部に置かれ、作用は凍結した物質に熱を提供し、物質が低温条件下で昇華過程を完成するのを助けることである。ホットプレートの温度を正確に調整することで、昇華速度を制御し、製品の品質を保証することができます。

5、制御システム：制御システムは重要な構成部分であり、それは温度、圧力、時間などのパラメータの制御を含む。ユーザは、ディスプレイまたはタッチスクリーンを介して凍結乾燥プロセスのパラメータを設定し、監視することができる。多くはマイクロコンピュータ制御システムを採用し、全自動化操作を実現している。

二、プロセスフロー

凍結乾燥技術の核心原理は物質中の水分を凍結と昇華によって除去し、それによって物質の賞味期限を延長し、同時に物質の栄養成分と活性物質を最大限に残すことである。デスクトップ凍結乾燥機のプロセスフローには、通常、次の手順があります。

1、前処理段階：凍結乾燥する前に、材料は一定の前処理を行う必要がある。食品は一般的に切断、洗浄、浸漬などのステップを行う必要があり、薬品や生物サンプルは凍結保存したり、pH値を調節したりする必要があります。この段階の主な目的は、不要な不純物を除去し、凍結乾燥効果を高めることである。

2、冷凍段階：材料を昇華室内に入れ、冷凍システムを起動して材料を指定温度に冷却し、通常は-40℃〜-80℃である。この温度では、材料中の水分は急速に凍結して氷になる。冷凍の速度は適切でなければならず、速すぎても遅すぎても製品の品質に影響を与える。

3、初昇華段階：冷凍完了後、真空ポンプを起動すると昇華室内の気圧が低下する。この時、凍結した水分は昇華し始め、すなわち固体状態から直接気体状態に転換し、材料中の水分が液体水を形成することを回避した。

4、二次昇華段階：材料中の水分除去を確保するために、二次昇華段階はより細かい真空と加熱過程を行う。このとき、材料の温度は徐々に上昇し、昇華プロセスの進行を促進します。この段階では、通常、品目の種類と水分量に応じて数時間から数日かかります。

5、乾燥完了と包装段階：凍結乾燥過程が完了した後、システムは自動的に常温に昇温し、徐々に常圧状態に回復する。このとき、乾燥した材料を取り出して包装し、保存することができます。凍結乾燥後の材料は通常、長い保存期間を持ち、形態構造は基本的に元のままである。

卓上凍結乾燥機は小型設備として、操作が簡単で、設備がコンパクトな特徴があり、実験室と小規模生産に適している。合理的な構造設計と正確なプロセスを通じて、材料中の水分を効率的に除去し、その栄養成分と活性を保持し、食品、薬品などの分野に広く応用することができる。将来の研究と応用の中で、凍結乾燥技術はさらに最適化され、生産効率を高め、応用範囲を広げることが期待されている。