實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)就是把含有大量水分的物質(zhì),先冷卻至共熔點(diǎn)或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下,使物料中的大部分水凍結(jié)成冰,其余的水化和物料成分形成非晶態(tài)。然后,在真空條件下,對(duì)已凍結(jié)的物料進(jìn)行低溫的加熱,以使物料中的冰升華干燥。接著,在真空條件下對(duì)物料進(jìn)行升溫,以除去吸附水,實(shí)現(xiàn)解析干燥,而物質(zhì)本身留在凍結(jié)的冰架子中,從而使得干燥制品不失原有的固體骨架結(jié)構(gòu),保持物料原有的形態(tài),且制品復(fù)水性。
凍干或冷凍干燥是所有干燥方法中有利于產(chǎn)品的方法。它所依據(jù)的升華物理現(xiàn)象意味著從固體狀態(tài)直接過渡到蒸汽狀態(tài),繞過了液體聚集狀態(tài)。因此,冷凍產(chǎn)品在真空下被干燥,而不解凍。
目前,實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)廣泛應(yīng)用于生物制藥、中藥材保健品、血液制品、生物制品、醫(yī)藥和活性物質(zhì)領(lǐng)域,尤其在制藥行業(yè)。在進(jìn)行凍干的過程中,哪些因素會(huì)影響到凍干效果呢,也就是說決定實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)凍干成敗的因素到底有哪些呢?
1、共熔點(diǎn):
實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)制品在干燥過程中,隨著溫度逐漸升高,凝固的溶質(zhì)和溶劑開始不斷融化,這個(gè)時(shí)候的溫度也就是共熔點(diǎn)。
2、玻璃轉(zhuǎn)化溫度:
制品在預(yù)凍過程中,對(duì)于無(wú)定形體系,當(dāng)制品溫度下降到某一種程度的時(shí)候,形成的冰晶不再繼續(xù)增大,殘余溶液濃縮會(huì)變大,溶質(zhì)與剩余的水分形成粘度很大的玻璃態(tài),這個(gè)時(shí)候的溫度也就是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
3、共晶點(diǎn):
在制品預(yù)凍過程中,對(duì)于結(jié)晶體系,隨著溫度不斷降低,當(dāng)制品達(dá)到冰點(diǎn)以下的時(shí)候,體系中形成冰核,冰核在逐漸增長(zhǎng),其余溶液中溶質(zhì)的濃度會(huì)逐漸升高,并在達(dá)到過飽和的時(shí)候會(huì)析出結(jié)晶,溫度持續(xù)降低直至剩余溶液固化為冰和溶質(zhì)的結(jié)晶混合體,此時(shí)的溫度也就是共晶點(diǎn)。但是有這么一種情況,有一些物質(zhì)的共晶點(diǎn)并不是一個(gè)具體的溫度值,而是一個(gè)溫度范圍。
4、塌陷溫度:
制品在干燥過程中,干燥層溫度上升到一定數(shù)值的時(shí)候,物料中的冰晶會(huì)逐漸消失,原先為冰晶所占據(jù)的空間成為空穴,因此干燥層呈多孔蜂窩狀的海綿體結(jié)構(gòu)。當(dāng)怪窩狀結(jié)構(gòu)體的固體基質(zhì)溫度較高的時(shí)候,其剛性不斷降低。當(dāng)溫度達(dá)到某一臨界值的舊寸候,固體基質(zhì)的剛性不足以維持蜂窩狀結(jié)構(gòu),空穴的固形物基質(zhì)壁會(huì)發(fā)生塌陷,原先蒸汽擴(kuò)散的通道被封閉,阻止升華的進(jìn)行,導(dǎo)致成品水分含量天高。這個(gè)臨界溫度也就是塌陷溫度。