冷凍干燥機(jī)的工作原理及凍干優(yōu)勢(shì)
干燥的方法多種多樣,如曬干、煮干、烘干、噴霧干燥和真空干燥等,但普通干燥方法通常都在0℃以上或更高的溫度下進(jìn)行。干燥之后我們得到的產(chǎn)品***般都存在體積縮小、質(zhì)地變硬的問(wèn)題,易揮發(fā)的成分大部分會(huì)損失掉,***些熱敏性的物質(zhì)發(fā)生變性、失活,有些物質(zhì)甚至?xí)l(fā)生氧化,干燥后的產(chǎn)品與干燥前相比,在性狀上有很大的差別。因此,發(fā)明了冷凍干燥機(jī),有了凍干法。進(jìn)入21世紀(jì)后,凍干技術(shù)憑借它的干燥方法及其優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到人們的青睞,除了在醫(yī)藥、生物制品、食品、血液制品、活性物質(zhì)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用外,其應(yīng)用規(guī)模和領(lǐng)域還在不斷擴(kuò)大中。
壓縮空氣中水蒸氣的量是由壓縮空氣的溫度決定的:在保持壓縮空氣壓力基本不變的情況下,降低壓縮空氣的溫度可減少壓縮空氣中的水蒸氣含量,而多余的水蒸氣會(huì)凝結(jié)成液體。冷凍干燥機(jī)就是利用這***原理采用制冷技術(shù)干燥壓縮空氣的。
凍干法則基本上在0℃以下進(jìn)行,即在產(chǎn)品凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行,只在后期降低產(chǎn)品的殘余水份含量時(shí),才讓產(chǎn)品升至0℃以上的溫度,但***般不超過(guò)40℃。在真空條件下,當(dāng)水蒸汽直接升華出來(lái)后,藥物剩留在凍結(jié)時(shí)的冰架中,形成類(lèi)似海綿狀疏松多孔架構(gòu),因此它干燥后體積大小幾乎不變。再次使用前,只要加入注射用水,又會(huì)立即溶解。
所以?xún)龈煞ㄏ鄬?duì)其他常規(guī)方法具有如下優(yōu)點(diǎn):許多熱敏性物質(zhì)不會(huì)發(fā)生變性或失活;在低溫下干燥時(shí),物質(zhì)中的***些揮發(fā)性成分損失很小;在凍干過(guò)程中,微生物的生長(zhǎng)和酶的作用無(wú)法進(jìn)行,所以能保持原來(lái)的性狀;在凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行干燥,體積幾乎不變,可以保持原來(lái)的結(jié)構(gòu),不會(huì)發(fā)生濃縮現(xiàn)象;由于物料中水分在預(yù)凍以后以冰晶的形態(tài)存在,原來(lái)溶于水中的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)溶解物質(zhì)會(huì)被均勻地分配在物料之中,升華時(shí),溶于水中的溶解物質(zhì)就析出,避免物料內(nèi)部水分向表面遷移所攜帶的無(wú)機(jī)鹽在表面析出而造成表面硬化的現(xiàn)象;干燥后的物質(zhì)疏松多孔,呈海綿狀,加水后溶解迅速而完全,幾乎能夠立即恢復(fù)原來(lái)的性狀。
在未來(lái),如何在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,提高冷凍干燥效率,縮短干燥時(shí)間,節(jié)約能源將是廣大凍干行業(yè)工作者的目標(biāo)。