【真空烘箱操作全攻略】從基礎概念到正確操作方法，輕鬆掌握必備技巧

想要快速有效地乾燥藥品、化學試劑或電子元件，真空烘箱是不可或缺的設備。透過降低壓力、控制溫度來達到高效乾燥，保護樣品不被氧化或損壞之目的。本篇將為您詳細介紹真空烘箱的原理、用途、操作技巧和品牌推薦，幫助您快速掌握操作要領，提升工作效率和實驗品質。

 

一、什麼是真空烘箱

真空烘箱（Vacuum oven, Vacuum drying oven）是一種利用真空環境和加熱技術來進行乾燥的設備。其運作原理是通過降低腔體內的氣壓，從而降低液體的沸點，並輔以加熱技術，使液體能夠在低於常規沸點的溫度下加速蒸發。

這個原理可以用溶劑沸點與壓力的關係圖來解釋，當壓力下降時，大部分溶劑的沸點也會隨之降低。例如，在標準大氣壓（1個大氣壓）下，水的沸點是100°C，但當壓力降至約13 mbar時，水的沸點會大幅下降到10°C。這意味著在低壓條件下，僅需加熱至10°C就能使水分迅速蒸發，這對於某些熱敏性材料（如藥品、化學試劑）和不耐高溫的材料（如電子元件、植物樣本）尤其有利。

水壓力(mbar)和溫度對照之三相圖

此外，真空烘箱能夠在乾燥過程中移除氧氣，這不僅能夠避免材料的氧化反應，還能降低燃燒或爆炸的風險。由於空氣的移除，內部的熱傳導效果變得更佳，乾燥速率大幅提高。部分高端的真空烘箱還支援**充填惰性氣體（如氮氣N₂、氦氣He）**的功能，以進一步防止材料的氧化、腐蝕或結垢反應。

真空烘箱的3大核心優勢：

1. 降低沸點，低溫乾燥：真空烘箱能夠在低於大氣壓的條件下進行乾燥，適合處理熱敏性和易分解的物質。
2. 減少氧化反應，提升乾燥速率：可移除氧氣或充填惰性氣體，避免氧化反應，並加速乾燥速度。
3. 安全性提升，防止燃燒或爆炸：降低腔體內的氧氣含量，適合乾燥易燃、易爆的材料，減少安全風險。

 

 

二、真空烘箱的用途有哪些

真空烘箱的主要目的

1. 除溼：
   • 除溼是最常見的用途之一，透過真空環境使水的沸點降低，實現在較低的溫度下快速蒸發水分，適用於需要低溫乾燥的材料，如藥品、食品和電子元件。
2. 除氣：
   • 在真空環境中，氣體會迅速逸出物料，這在一些化學製程和材料科學的應用中尤為重要。透過真空抽氣的方式，物料中的殘留氣體可被有效清除，特別是在某些需要去除空氣泡的應用（如電子封裝和樹脂製造）中具有重要作用。
3. 防止氧化反應：
   • 在空氣中，某些物質（如金屬、藥品和食品）容易與氧氣發生氧化反應，從而影響其性能和質量。透過真空環境的設置，可以顯著減少氧氣含量，並可選擇填充氮氣(N2)或氦氣(He)等惰性氣體，以進一步減少氧化反應的風險。
4. 加熱：
   • 雖然真空環境本身會降低沸點，但為了加速乾燥過程，仍需要適當的加熱技術。真空烘箱的加熱系統通常通過加熱板或加熱管將熱量傳導到樣品中，使水分或溶劑快速蒸發。這種方法可在不損害材料的前提下達到高效乾燥的效果。

 

真空烘箱的具體用途

1. 工業用途

在工業領域，真空烘箱的應用範圍廣泛，特別是在電子製造業和化工行業中有著不可或缺的地位。

• 電子元件的乾燥處理
  電子元件（如IC芯片、半導體零件和電路板）在生產過程中需要經過除溼和脫氣處理，以確保其內部不含水分，從而提升產品的穩定性和使用壽命。這些元件如果內部含有水分，可能在使用過程中產生短路或故障。真空烘箱通過低溫除溼，防止電子元件因高溫而變形，從而保護其性能。
• 化學實驗室的試劑乾燥
  許多化學試劑和化工材料（如粉末狀化學品）不適合使用高溫乾燥，否則可能會分解、氧化或變質。透過真空乾燥，能夠在低溫環境下快速移除試劑中的水分，並保證試劑的化學穩定性，這對化學分析和實驗室檢測具有關鍵意義。

 

2. 實驗室用途

在科研和開發過程中，真空烘箱是實驗室的標配設備，用於處理需要低溫乾燥的樣品和特殊材料，確保樣品的物理和化學性質不會因高溫而變化。

• 樣品的低溫乾燥
  在製藥行業和植物樣品的乾燥中，真空烘箱的低溫乾燥技術能確保藥品的活性成分不會被高溫破壞，同時也能保留植物中的營養成分和活性成分。例如，某些植物萃取物如果用高溫乾燥，會導致其活性成分失效，而真空乾燥則能在低溫下去除水分，保證其質量和功效。
• 材料科學中的應用
  在材料科學中，真空烘箱常用於含水量測試和樣品前處理。例如，金屬材料或複合材料在測試前，通常需要進行水分的脫除，以保證測試的準確性。通過真空環境的乾燥，能去除材料內部的水分，避免測試結果受到水分的干擾。此外，真空乾燥技術還能用於材料的預處理和改性實驗。

 

3. 食品行業的用途

在食品行業中，真空烘箱被廣泛用於食品的真空乾燥，這種技術不僅能夠保留食品的營養成分和風味，還能延長食品的保存期限。

• 食品的真空乾燥
  真空乾燥技術特別適合處理那些易於變質的食品，例如水果、蔬菜、魚肉和中藥材。與傳統的高溫乾燥方法相比，真空乾燥的溫度更低，這對於保留食品的顏色、香味和營養具有顯著優勢。例如，水果乾燥時，如果採用高溫乾燥，水果中的維生素C等營養成分會流失，而真空乾燥則能更好地保留其營養成分，並防止氧化變色。
• 肉類脫水與冷藏技術
  在即食肉乾和肉類加工品的生產中，真空乾燥技術也發揮了重要作用。傳統的肉類乾燥會經歷高溫加熱，這可能會導致蛋白質變性和風味的損失。真空乾燥則能在低溫環境下快速脫水，同時保留肉類的香味和口感，讓肉乾更具風味和市場競爭力。

 

 

三、真空烘箱的溫度控制技術

溫度控制技術的關鍵要素

在真空烘箱的運行中，溫度控制技術的精準性直接影響到乾燥效果和產品品質。由於真空環境與大氣環境的傳熱方式不同，為了確保乾燥過程中的穩定性和均勻性，現代的真空烘箱大多配備了PID控制系統和熱分佈均勻技術。

(1) PID控制系統
PID控制系統是一種精準的溫度控制技術，其核心是透過「比例 (Proportional)」、「積分 (Integral)」、「微分 (Derivative)」的控制演算法，對溫度變化進行精準的動態調節。

• 如何運作：PID系統會即時檢測烘箱內的實際溫度，並與設定的目標溫度進行比較，當兩者之間出現誤差時，系統會自動調整加熱裝置的輸出功率，直到溫度趨於穩定。
• 優勢：PID系統的最大優勢是溫控精準、反應靈敏、波動小，避免出現溫度過高或過低的情況，特別適用於對溫度敏感的材料（如藥品、化學品和食品）的乾燥作業。

(2) 熱分佈均勻性
在真空環境中，熱的傳導性較低，因此內部的溫度分佈可能不均。為了解決這一問題，現代的真空烘箱會通過多點加熱技術和熱分佈均勻技術來確保每個區域的溫度一致。

• 多點加熱：透過在腔體內部的不同位置安裝加熱裝置（如加熱管或加熱板），使得熱量能夠從多個方向傳遞至樣品，這樣可避免樣品出現局部過熱或過冷的情況。
• 溫度感測器：在腔體的多個位置設置溫度感測器，即時檢測每個區域的溫度，當檢測到某個區域的溫度偏離目標值時，系統會自動調整各區域的加熱功率，確保整個腔體的溫度分佈均勻。
• 優勢：熱分佈均勻技術的目的是確保樣品在不同位置的乾燥效果一致，避免因溫度不均而導致部分樣品乾燥不完全或過度乾燥，這對於電子元件和藥品的生產尤為重要。

 

如何設定真空烘箱的溫度？

(1) 操作面板的設定步驟
現代的真空烘箱通常配備數位控制面板，用戶可通過觸控屏幕或按鍵進行溫度的調整和監控。具體的設定步驟如下：

1. 設定目標溫度：
   • 用戶在操作面板上選擇**“目標溫度設定”**，輸入需要的溫度值（例如60°C、80°C等）。
   • 透過PID系統，控制面板會自動將設定的目標溫度與實際溫度進行對比，並自動調整加熱系統的輸出功率。
2. 設置溫控參數：
   • 使用者可設置升溫速率（例如每分鐘幾度）和溫度持續時間（例如維持該溫度1小時或2小時）。
   • 如果材料對升溫速度敏感，可選擇緩慢升溫的模式，這樣能避免材料因快速升溫而受損。
3. 設定升溫/降溫過程：
   • 設定分段式的升溫或降溫流程（例如，30分鐘內將溫度從室溫加熱到60°C，然後再維持1小時）。
   • 在降溫過程中，部分設備會選擇使用冷卻風扇，以便更快地降低腔體溫度，確保生產效率。

(2) 溫控記錄
部分高端的真空烘箱配備了數據記錄系統，用於保存每一個乾燥過程中的溫度變化曲線，當出現異常時，記錄數據能幫助追溯問題的根源。

 

 

四、真空烘箱、高溫烘箱、微波真空乾燥機的差異

加熱方式的區別

• 真空烘箱：利用低壓和低溫環境，透過降低溶劑的沸點，搭配加熱板進行乾燥，適合熱敏感材料，如藥品、化學試劑和電子元件。
• 高溫烘箱：採用高溫加熱和熱對流技術，利用高溫空氣循環乾燥物料，適合耐高溫材料，如金屬零件、玻璃器皿和橡塑製品。
• 微波真空乾燥機：結合微波加熱和真空技術，透過內外同時加熱，加速乾燥過程，適用於食品、藥品和中藥材，乾燥速度最快，且可保留營養成分。

應用場景的比較

• 真空烘箱：
  • 適用材料：熱敏材料、藥品、電子元件、化學試劑。
  • 典型應用：IC芯片乾燥、藥物成分乾燥、植物樣品乾燥。
• 高溫烘箱：
  • 適用材料：耐高溫材料、金屬、玻璃、橡塑製品。
  • 典型應用：金屬零件熱處理、玻璃器皿乾燥、橡膠塑膠乾燥。
• 微波真空乾燥機：
  • 適用材料：食品、藥品、中藥材、植物萃取物。
  • 典型應用：水果乾、肉乾、中藥材乾燥、植物萃取製備。

 

類型	加熱方法	乾燥原理	乾燥溫度(沸點)	乾燥速度	適用樣品	應用領域
真空烘箱	低壓+加熱板傳導加熱	降低壓力使溶劑沸點下降	10°C – 60°C	中等	熱敏材料、藥品、化學試劑、IC晶片	電子產業、化工、醫藥、實驗室
高溫烘箱	高溫對流或輻射加熱	透過高溫空氣對流加熱	100°C – 500°C	較慢	耐高溫材料、金屬、玻璃、橡塑製品	金屬處理、材料製造、實驗室、玻璃乾燥
微波真空乾燥機	微波+真空技術	微波內部分子振動+真空減壓	10°C – 50°C	最快	食品、藥品、植物萃取物、中藥材	食品加工、藥品製造、中藥製程

 

五、真空烘箱的配置

真空烘箱的主要部件

• 腔體材質
  真空烘箱的腔體通常由不銹鋼或碳鋼製成，這些材料具有耐腐蝕性和耐高溫性。不銹鋼材質常用於實驗室和化工行業，因其不易生鏽且易於清潔。而碳鋼則因成本較低，多用於工業生產的乾燥設備。腔體內部的光滑設計可防止粉塵、殘留物和水分附著，方便日常清潔和維護。
• 加熱系統
  真空烘箱內的加熱系統通常由加熱管或加熱板構成。這些加熱元件通過傳導熱能來加熱腔體內的樣品。部分高端機型會配備多區加熱控制系統，可根據不同位置的溫度需求進行獨立加熱，確保整個腔體內的溫度均勻。這種多點加熱設計能減少樣品的乾燥不均情況，適用於高要求的實驗和生產場景。
• 密封門
  密封門是保障真空環境的關鍵部件，其設計重點在於氣密性。門的邊緣通常配有橡膠或矽膠的密封條，能在關閉時與腔體緊密貼合，防止外部空氣進入腔體。部分高階機型還會安裝自動鎖緊裝置，在操作過程中確保門的密封性不受外力影響，從而維持真空環境的穩定性。

常見的真空烘箱類型

• 立式真空烘箱
  立式真空烘箱的特點是垂直設計，可節省空間，常用於小型實驗室和研究機構。這類烘箱適用於需要處理少量樣品的環境，例如科學實驗中的樣品乾燥。由於立式結構的設計，操作方便且易於擺放，尤其適用於桌上型小型設備。
• 臥式真空烘箱
  臥式真空烘箱具有更大的腔體容量，能處理大批量的樣品，適用於工業生產和大規模實驗。其內部空間較大，適合放置大件樣品或多層樣品架。臥式設計便於裝載和卸載，常用於工業乾燥、食品加工和藥品生產等需要高生產效率的場景。

控制系統的配置

• 數位控制面板
  現代真空烘箱多配備數位控制面板，用戶可在面板上設定溫度、時間、真空度等參數。高階機型則採用觸控螢幕，提供更直觀的操作界面。部分控制系統支援多段溫度設定，允許用戶設置分段加熱或保溫程序，滿足實驗和生產中的多階段乾燥需求。
• 自動報警系統
  自動報警系統可在氣壓異常或溫度異常時發出警報，以提醒操作人員進行檢查。當出現密封洩漏、溫度過高或真空不足等問題時，系統會自動提示，幫助用戶及時排除故障，從而保障設備的正常運行和樣品的乾燥效果。

 

六、如何檢查真空烘箱的氣密性與真空壓力

氣密性檢查的必要性

氣密性直接影響真空烘箱的真空環境穩定性，如果密封不良，外部空氣會滲入，導致真空度下降、乾燥時間延長和乾燥效果不佳。氣密不良還會增加真空泵的負擔，使其過度運行，影響設備壽命。

檢查氣密性的方法

• 目視檢查：檢查密封條是否有裂縫、變形或老化，並觀察門框和密封條的接觸狀況，確保無間隙。
• 肥皂水檢漏法：關閉門並啟動真空泵，在門邊接縫處噴灑肥皂水，如果出現氣泡，則表示有漏氣點，需檢查密封條或門鎖裝置是否鬆動。

檢查真空壓力的方法

• 數位壓力表檢查：使用數位壓力感測器，檢查真空度是否達到標準（如-0.1 MPa），觀察是否有壓力波動或異常回升。若壓力不穩定，可能是密封條洩漏、真空泵故障或感測器失靈。
• 是否達到標準真空度：根據操作手冊，觀察烘箱是否能在規定時間內達到目標壓力（如5分鐘內達到-0.1 MPa）。如果無法達標，需檢查密封條、真空泵和壓力感測器，及時修復異常問題。

 

七、真空烘箱的維護與保養

定期維護的重點

為了確保真空烘箱的運行穩定性和乾燥效果，需要定期進行維護和保養，特別是對腔體、密封條和控制系統的檢查。以下是關鍵的維護步驟：

• 日常清潔
  • 清潔內容：定期清潔腔體內部和門密封條周圍的灰塵和殘留物，避免粉末、油漬或水分的積累，這些物質可能會堵塞腔體內的氣孔和排氣通道，影響真空度。
  • 清潔工具：建議使用柔軟的無塵布或酒精擦拭，避免使用腐蝕性清潔劑，以防腔體材質受損。
• 密封條檢查與更換
  • 檢查內容：檢查密封條的完整性和彈性，觀察是否有老化、變形、裂縫或鬆動的情況。氣密性不足會導致外部空氣滲入，降低真空效果，增加乾燥時間。
  • 更換頻率：密封條的壽命通常為1至2年，若發現老化或損壞，應立即更換。
  • 操作建議：選擇原廠配件或符合規格的密封條，安裝時務必檢查與腔體的緊密貼合度。
• 控制面板檢查
  • 檢查內容：檢查控制面板的按鍵、觸控螢幕的靈敏度和數位顯示是否正常。當操作面板的觸控失靈時，可能會導致溫度和真空參數無法設置。
  • 如何檢查：操作時，輕觸面板的觸控按鈕，觀察按鈕是否能正常響應，同時檢查螢幕顯示的數據是否正確，如發現按鍵卡住或無反應，需進行檢修。
  • 維護建議：保持面板表面的清潔，避免潮濕環境，同時防止液體滲入控制面板內部。

 

 

八、真空烘箱品牌推薦

1400℃氣體箱式馬弗爐 氣體箱式電爐 高溫爐

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• 品牌介紹：
  SAFThermo 是一家專注於高溫熱處理設備的專業品牌，致力於為科學研究、工業製造及實驗室應用提供高效、穩定且安全的熱處理解決方案。品牌以創新設計與嚴謹的工藝著稱，產品廣泛應用於材料科學、金屬處理、陶瓷燒結及半導體製造等領域。SAFThermo 始終秉持品質為先的理念，致力於滿足全球用戶對高溫爐設備的苛刻需求。
• 產品特點：
  • 高精度溫控
    配備先進的溫度控制系統，最高溫度可達1400℃，溫控精度高達±1℃，可滿足不同熱處理工藝的精密要求。
  • 氣體控制系統
    支援多種保護氣體環境（如氮氣、氬氣等），有效降低氧化風險，保證樣品在高溫下的純淨度與完整性。
  • 高效保溫性能
    採用高品質的陶瓷纖維材料作為爐膛保溫層，保溫效果卓越，顯著減少熱量流失，降低能源消耗。

BINDER 真空烘箱(安全烘箱) VD23 和更多型號

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• 品牌介紹：
  BINDER 是德國知名的實驗室設備製造商，以其高安全性和高可靠性聞名。BINDER 的真空烘箱專注於安全性設計，尤其適用於需要處理易燃易爆物質的場合。該品牌的安全烘箱在安全標準和防爆設計方面表現突出，符合國際安全認證。
• 產品特點：
  • 防爆安全設計：BINDER 的真空烘箱具有內部壓力保護和過熱保護裝置，即使在乾燥易燃物質時，也能確保設備和操作人員的安全性。
  • 高標準的氣密性能：烘箱門採用多層安全玻璃視窗，可在觀察乾燥狀態的同時防止玻璃破裂。
  • 精準的溫控系統：BINDER 配備的觸控螢幕控制面板，可快速設置乾燥參數、分段加熱和保溫設定，支援溫度曲線的數據記錄和導出。
  • 操作便捷性：配備自動警報系統，當出現氣密不良或溫度異常時，會發出聲光提示，幫助用戶及時排查故障，保障操作過程的安全性和穩定性。

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• 品牌介紹：
  EYELA 是日本知名的實驗室儀器製造商，其產品以高科技控制系統和自動化設計而聞名。EYELA 的可程式真空烘箱專注於可編程的乾燥過程，特別適用於需要多段乾燥和複雜控制的生產和實驗操作。
• 產品特點：
  • 可程式控制系統：EYELA 真空烘箱支援多段乾燥程式編輯，使用者可預設多個乾燥步驟（如升溫、保溫、降溫的程序化控制），這在實驗室測試和製藥生產中尤其實用。
  • 數位觸控操作面板：EYELA 配備彩色觸控螢幕，用戶可一鍵設定乾燥程式，並支援數據導出和遠端監控，在高精密測試環境中更具競爭力。
  • 高效氣密設計：EYELA 的烘箱使用高性能密封條和優化的壓門設計，可確保高真空度的長時間保持，減少真空損失，降低真空泵的運行負擔。

 

結論

透過本篇【真空烘箱操作全攻略】，您已了解真空烘箱的原理、用途、操作技巧和日常維護方法。選擇合適的品牌和型號，並定期檢查氣密性和真空壓力，能確保乾燥效果穩定，延長設備壽命。無論是實驗室研究、工業生產還是食品加工，真空烘箱都是實現高效、穩定乾燥的關鍵設備，選對設備、掌握操作要領，便能大幅提升生產效率和產品品質。

 

常見問題

問題 1：Q：如果想進行生物碳材料的熱解作用，推薦哪一款設備?

解答：
如果要進行生物碳材料的熱解作用，需要確認熱解溫度選擇合適的設備，生物碳材料會對電阻絲產生影響，因此建議使用矽碳棒爐，可以參考SAFThermo的STQ-8-14。

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問題 2：如何確保真空烘箱的乾燥效果穩定？

解答：
為了確保乾燥效果穩定，應定期進行設備檢查和維護。首先，檢查密封條的氣密性，如果密封條有裂縫、老化或脫落，需要及時更換，以防止氣體滲入腔體，導致真空度不足。其次，檢查真空泵的運行狀況，確保泵的抽氣量正常且無異常噪音。如果發現乾燥時間過長或乾燥效果不佳，可能需要清理腔體內的氣孔和排氣口，以避免粉塵或殘留物堵塞氣孔。此外，確認控制面板的參數設置正確（如目標溫度、乾燥時間和真空壓力），並使用PID控制系統來確保溫度的精準性和穩定性。

問題 3：遇到真空烘箱的異常噪音或震動，該如何處理？

解答：
如果真空烘箱在運行時發出異常噪音或震動，可能是以下幾個原因：

1. 真空泵異常：真空泵內的轉子、葉片或軸承損壞，導致泵的轉動不平穩。建議檢查真空泵的運行狀態，如果發現轉子和葉片有明顯磨損或松動，則需要更換損壞的部件，並確保泵的運行平穩。
2. 設備放置不平穩：檢查真空烘箱的擺放位置，如果設備沒有水平放置，則可能在運行過程中產生震動和噪音。解決方案是調整設備的腳墊或底部支撐，並確保設備的水平度和穩定性。
3. 內部樣品的擺放不均：當樣品擺放不平衡，或樣品過重或晃動時，也會引發烘箱的輕微震動和噪音。建議均勻分配樣品的位置，避免所有樣品集中在某一側，這能減少機器的負擔和運行震動。