冷凍干燥技術(shù)原理介紹
冷凍干燥技術(shù)原理介紹
干燥是防止材料變質(zhì)的方法之一。干燥方法有很多,如曬干、煮干、干燥、噴霧干燥和真空干燥等。然而,這些干燥方法都是在高于0°C或更高的溫度下進(jìn)行的。干燥后的產(chǎn)品通常體積縮小,質(zhì)地變硬。部分物質(zhì)被氧化,揮發(fā)成分大部分損失。一些熱敏性物質(zhì),如蛋白質(zhì)和維生素,會(huì)發(fā)生變性。微生物會(huì)失去生物活力,干燥后的物質(zhì)不易溶于水。因此,干燥后的產(chǎn)品性質(zhì)與干燥前有很大不同。冷凍干燥法與上述干燥方法不同。產(chǎn)品基本在0°C以下的溫度下干燥,即產(chǎn)品冷凍時(shí)。直到后期,為了進(jìn)一步降低干燥產(chǎn)品的殘留水分含量,讓產(chǎn)品上升。溫度高于 0°C,但一般不超過 40°C。
冷凍干燥是將含有大量水分的物料預(yù)先冷凍冷卻成固體,然后在真空條件下直接升華水蒸氣。物質(zhì)本身在冷凍時(shí)留在冰架中,所以干燥后體積不變,疏松多孔。在升華過程中凍結(jié)產(chǎn)品中的冰或其他溶劑會(huì)吸收熱量。它會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品本身的溫度下降并減慢升華速度。為了提高升華速度,縮短干燥時(shí)間,產(chǎn)品必須適當(dāng)加熱。整個(gè)干燥在較低的溫度下進(jìn)行。
冷凍干燥具有以下優(yōu)點(diǎn):
⑴冷凍干燥在低溫下進(jìn)行,因此特別適用于許多熱敏性物料。如蛋白質(zhì)、微生物等不會(huì)變性或失去生物活力。因此,它被廣泛用于醫(yī)學(xué)。
⑵低溫干燥時(shí),物質(zhì)中的某些揮發(fā)性成分損失很少,適用于某些化工產(chǎn)品、藥品和食品的干燥。
⑶在冷凍干燥過程中,微生物的生長(zhǎng)和酶的作用不能進(jìn)行,因此可以保持原有的性質(zhì)。
⑷由于在冷凍狀態(tài)下干燥,體積幾乎不變,不濃縮,保持原有結(jié)構(gòu)。
⑸干燥后的物料疏松、多孔,呈海綿狀。加水后迅速*溶解,幾乎立即恢復(fù)其原有性能。
⑹由于干燥是在真空下進(jìn)行,氧氣很少,因此保護(hù)了一些易氧化的物質(zhì)。
⑺干燥可去除95-99%以上的水分,使干燥后的產(chǎn)品可保存而不變質(zhì)。
因此,冷凍干燥目前用于制藥工業(yè)、食品工業(yè)、科研等部門門被廣泛使用。
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