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离心浓缩过程中影响样品温度的关键因素
更新时间:2025-08-19      阅读:94

       在样品干燥过程中,如何实现低温干燥以保护热敏性样品的活性,是用户关注的核心问题。随着离心浓缩仪在蛋白组学、代谢组学、刑侦缉毒等领域的广泛应用,许多对温度敏感的样品(如易失活酶、不稳定代谢物及痕量毒物)的浓缩过程必须精准控制在室温或更低温度下进行。那么离心浓缩仪是如何实现的?本文将深入解析离心浓缩仪的低温浓缩原理,并详细分析影响样品温度的关键因素,为实验人员优化干燥条件提供科学依据。

样品温度≠加热温度

       我们知道在使用真空离心浓缩仪的时候,需要设置两个关键参数:温度、真空度,二者最大限度的影响蒸发速率,但样品温度≠加热温度。因为真空离心浓缩仪利用降低真空可降低样品沸点的原理而设计,这意味着,沸点随着真空度的降低而降低。以水为例,常压下的沸点是100℃。当降低其系统内的真空度时,8mbar下水的沸点为4℃(如下图所示)。所以当水在8mbar下蒸发进行时,样品温度=沸点温度=4℃,其可安全的在低温下进行。

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       在使用真空离心浓缩仪时,样品温度呈现动态变化特征:在溶剂蒸发阶段,样品温度维持在沸点温度;当蒸发完成后,温度将逐渐上升并最终趋近于设定温度。所以这对浓缩仪的精准控温提出的要求,带有温控系统是必要的。

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蒸发过程中样品(蓝色)变化示意图

加热温度越高,蒸发越快

       溶剂去除系统利用热能输入促使溶剂蒸发,在此过程中热量与样品温度既密切相关又存在本质区别。二者的关系可通过热力学公式Q = mcΔT定量描述:当系统处于相变阶段时,吸收的热能主要用于克服分子间作用力以实现相态转变,此时系统温度保持恒定。值得注意的是,热量输入速率与蒸发速率呈正相关关系,即加热温度越高,蒸发越快。

结论

       在使用真空离心浓缩仪时,蒸发时样品温度与样品本身特性和真空度有关,与设定温度无关,但加热温度越高,蒸发越快。当蒸发完成后,样品温度将逐渐上升并最终趋近于设定温度,这时一台带有温控系统的浓缩仪是非常必要的。

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