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FD凍干技術(shù)是如何工作的?

更新時(shí)間:2025-02-21      點(diǎn)擊次數(shù):519

      FD凍干技術(shù),即真空冷凍干燥技術(shù),其工作原理主要基于物理中的升華現(xiàn)象。以下是該技術(shù)的詳細(xì)工作過程:

預(yù)凍結(jié)階段

        物料降溫凍結(jié):將含有水分的物料進(jìn)行預(yù)凍,使物料中的自由水凍結(jié)成冰。預(yù)凍的溫度通常要求低于物料的共熔點(diǎn)溫度,一般建議比物料的共熔點(diǎn)低幾度,這樣可以確保物料凍結(jié)。如果預(yù)凍不充分,在后續(xù)的抽真空升華過程中,物料可能會(huì)因內(nèi)部水分未凍結(jié)而膨脹起泡,影響凍干效果。

       形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu):預(yù)凍過程中,物料中的水分形成固態(tài)的冰晶結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定,為后續(xù)的升華干燥提供了基礎(chǔ)。同時(shí),預(yù)凍也有助于保持物料的原有形狀和結(jié)構(gòu),減少在干燥過程中的變形和塌陷。

抽真空階段

       降低氣壓:?jiǎn)?dòng)真空泵等設(shè)備,對(duì)凍干機(jī)內(nèi)的空間進(jìn)行抽真空處理,使內(nèi)部的氣壓逐漸降低到較低的水平,一般要達(dá)到 10 - 30Pa 左右的真空度。在低氣壓環(huán)境下,水的沸點(diǎn)會(huì)降低,更有利于冰的升華。

      提供升華動(dòng)力:真空環(huán)境為冰的升華提供了必要的條件,使得物料中的冰能夠在低溫下直接轉(zhuǎn)化為水蒸氣,而不經(jīng)過液態(tài)階段。通過不斷抽真空,還可以及時(shí)帶走升華產(chǎn)生的水蒸氣,保持升華過程的持續(xù)進(jìn)行。

加熱干燥階段

     供給熱量:在抽真空的同時(shí),對(duì)物料進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訜?。加熱的方式有多種,如熱媒輻射加熱、微波加熱等。加熱的目的是為冰的升華提供能量,使冰能夠更快地轉(zhuǎn)化為水蒸氣。加熱溫度需要根據(jù)物料的種類和性質(zhì)進(jìn)行控制,一般控制在 0℃ - 60℃之間,對(duì)于大多數(shù)生物樣品和藥品,加熱溫度通常在室溫到 30℃左右。

       平衡熱量與質(zhì)量傳遞:在加熱過程中,要確保物料內(nèi)部的熱量傳遞均勻,避免局部過熱導(dǎo)致物料的變性或損壞。同時(shí),要協(xié)調(diào)好熱量傳遞和質(zhì)量傳遞的關(guān)系,使升華過程能夠順利進(jìn)行。如果加熱過快或不均勻,可能會(huì)導(dǎo)致物料表面的冰融化,影響凍干效果。

后處理階段

       去除結(jié)合水:經(jīng)過升華干燥階段后,物料中大部分的自由水已經(jīng)被除去,但仍有部分結(jié)合水存在于物料的細(xì)胞結(jié)構(gòu)或孔隙中。解析干燥就是要進(jìn)一步提高物料的干燥程度,去除這些結(jié)合水。這一階段的溫度通常會(huì)比升華干燥階段略高,但也不能過高,以免破壞物料的結(jié)構(gòu)。

      鞏固干燥效果:解析干燥可以使物料的含水量進(jìn)一步降低,提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和保質(zhì)期。在這一階段,需要持續(xù)抽真空并提供適當(dāng)?shù)臒崃?,直到物料達(dá)到預(yù)期的干燥程度。

綜上所述,F(xiàn)D凍干技術(shù)通過一系列精確控制的步驟,實(shí)現(xiàn)了在低溫低壓環(huán)境下對(duì)物料進(jìn)行高效干燥的目標(biāo)。這種技術(shù)不僅保留了物料的營(yíng)養(yǎng)成分和活性成分,還具有復(fù)水性好、保存期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),因此在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。


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