1. Обзор технологий лиофилизации

Технология замораживания и сушки, также известная как замораживание и сушка, относится к технологии удаления влаги из материала путем сублимации (непосредственно из твердого в газообразное состояние) путем замораживания материала при низких температурах, а затем нагрева в вакууме. В отличие от традиционных методов сушки (например, сушка горячим воздухом, сушка распылением и т. Д.), замороженная сушка может сохранить питательные вещества, цвет, вкус и активные вещества в материале.

　　2. Этапы процесса замораживания и высыхания

Процесс замораживания можно разделить на три основных этапа:

2.1 Стадия замораживания

На этапе замораживания материал быстро охлаждается ниже точки замерзания. Целью этого этапа является преобразование влаги материала в кристаллы льда, что уменьшает присутствие жидкой воды. Продолжительность фазы замораживания зависит от вида, толщины и условий замораживания материала.

2.2 Начальная сухая фаза (стадия сублимации)

Этот этап лежит в основе замораживания. Температура материала слегка повышается, в то время как влага в вакуумной среде начинает переходить непосредственно из твердого в газообразное в процессе сублимации. Длительность этого этапа напрямую влияет на эффект сушки, слишком быстрая сублимация может привести к разрыву поверхности материала, а слишком медленная может повлиять на эффективность производства.

2.3 Конечный сухой этап

На этом этапе материал в основном удаляет влагу, но все же может содержать небольшое количество остаточной воды. При небольшом нагревании и продолжении вакуума эти влаги удаляются дальше, чтобы обеспечить сухость материала.

　　3. Факторы, влияющие на время высыхания

3.1 Характер материала

Различные типы материалов имеют разные свойства замораживания и сушки. Жидкие или высоковлажные материалы требуют более длительного периода замораживания и высыхания, если сок, суп и т. Д., В то время как твердые или низководные материалы относительно короткие. Например, овощи, фрукты и мясо, как правило, замораживаются и высыхают дольше, в то время как лекарства или химические реагенты - относительно короткое время.

3.2 Толщина материала и площадь поверхности

Время замерзания тесно связано с толщиной материала. Более толстый материал требует более длительного замораживания и сублимации, в то время как более тонкий материал может быстрее завершить процесс сушки. Увеличение площади поверхности материала (например, срез, порошок и т. Д.) помогает сократить время замерзания и высыхания.

3.3 Условия труда

Температура сушилки, вакуум, температура конденсатора и т. Д. напрямую влияют на время высыхания. Корректировка параметров может быть оптимизирована с помощью экспериментов, чтобы обеспечить завершение замораживания и высыхания за относительно короткий промежуток времени.

3.4 Первоначальное содержание воды

Первоначальное содержание воды в материале также влияет на время замерзания и высыхания. Материалы с большим количеством первоначальной влаги требуют больше времени для сублимации, поскольку удаление влаги является постепенным процессом.

3.5 Мощность и масштаб производства

При массовом производстве мощность обычно больше, и требуется больше времени, чтобы обеспечить равномерное замораживание и высыхание всех материалов. Небольшие лабораторные сушилки могут выполнять более быстрое замораживание в тех же технологических условиях.

　　Время замерзания и высыхания обычных материалов

Время, необходимое для замораживания и высыхания различных типов материалов, значительно различается, и ниже приведены эталонные значения времени замораживания и высыхания некоторых распространенных материалов:

4.1 Продовольственные материалы

Фрукты (например, клубника, черника): фаза замораживания составляет около 2 - 4 часов, фаза сублимации - около 12 - 24 часов, окончательная сухая фаза - около 6 - 12 часов.

Овощи (например, морковь, лук): фаза замораживания составляет около 3 - 6 часов, фаза сублимации - около 12 - 20 часов, окончательная сухая фаза - около 4 - 6 часов.

Мясо (например, говядина, курица): фаза замораживания составляет около 6 - 8 часов, фаза сублимации - около 24 - 36 часов, окончательная сухая фаза - около 8 - 12 часов.

4.2 Лекарства и биологические продукты

Время замораживания и высыхания лекарств или биологических продуктов обычно короче, но требует очень точного технологического контроля. Например, время замораживания и высыхания биологических препаратов, таких как вакцины и антитела, может составлять 10 - 12 часов, и конкретное время должно быть скорректировано в зависимости от природы вещества и производственных потребностей.

　　5 Как оптимизировать время замерзания

5.1 Выбор подходящей сушилки

Использование лиофилизаторов, подходящих для производственных масштабов и характеристик материала, может эффективно сократить время замораживания и сушки. Например, сушилка для замораживания с сильной конденсационной способностью и системой контроля температуры может увеличить скорость сублимации и сократить время сушки.

5.2 Повышение эффективности предварительной обработки материалов

Надлежащая предварительная обработка материалов, таких как резка, измельчение или регулирование содержания влаги, может значительно повысить эффективность замораживания и сушки. Таким образом, влага материала может более равномерно и быстро переходить из твердого в газообразное состояние.

5.3 Оптимизация условий замерзания и высыхания

Регулируя температуру, вакуум и другие параметры, вы можете найти кривую замораживания и сушки, тем самым повышая эффективность производства. Лаборатория обычно определяет время замерзания и высыхания с помощью испытаний в различных технологических условиях.

Время замораживания и сушки является одним из ключевых факторов в процессе замораживания и сушки, его продолжительность зависит от многих факторов. Рациональный контроль времени замораживания и сушки не только гарантирует качество материалов, но и повышает эффективность производства, снижает затраты. В практическом применении, для разных материалов, использование подходящих технологических параметров для корректировки поможет достичь эффекта замораживания и сушки.