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真空冷冻干燥,您了解多少?

日期:2021-07-22浏览:287次

什么是真空冷冻干燥?

真空冷冻干燥又称升华干燥,是将含水物料冷冻到冰点以下,使水转变为冰,然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。物料可先在冷冻装置内冷冻,再进行干燥。但也可直接在干燥室内经迅速抽成真空而冷冻。升华生成的水蒸气借冷凝器除去。升华过程中所需的汽化热量,一般用热辐射供给。干燥后的物料保持原来的化学组成和物理性质(如多孔结构、胶体性质等),易于长期保存,复水性好,加水后能恢复到冻干前的形态,并且能保持其原有的生化特性。因此,冷冻干燥技术在化学工业、生物制品、食品等领域都得到广泛应用。

 

冷冻干燥工艺

预冻:

预冻是为了固定产品,以便产品在高真空条件下干燥,并使成品具有与干燥前相同的形状。预冻至关重要,众多产品的成型问题、质量问题都是预冻条件控制不当造成的。预冻与温度、时间、真空度(实际操作中,一般预冻时不考虑真空度)都有密不可分的关系。

升华干燥:

升华干燥是冷冻干燥的主要过程,其目的是将物料中的冰通过升华而逸出。升华有2个基本条件:一是保证冰不溶化;二是冰周围的水蒸汽必须低于物料冻结点的饱和蒸汽压。因此要求在升华干燥时一方面要将形成的水蒸气抽走,使干燥箱内压力低于要求的饱和蒸汽压,另一方面要连续不断地提供维持升华所需的热量,加快干燥速度。这便需要对压力和隔板温度进行优化控制,以保证升华干燥能快速、低耗的完成。影响此过程的因素主要为温度和压强。

解析干燥:

物料中所有的冰晶升华干燥后,物料内留下许多空穴,但物料的基质内还留有残余的未冻结水分质量分数在10%左右,解析干燥就是要把残余的未冻结水分降低,使其质量分数达到2%左右,最终得到干燥物料。该阶段的最高温度视产品性质及成品要求的含水量而定。为使含水量符合要求,可适当提高温度(但以不破坏产品的生物活性为宜),一般控制为25~30[7]。再干燥阶段的压强需适当调高,这样利于制品传热,加快升温速度。当制品温度完全达到导热媒设定的温度时再恢复高真空,此时压力控制的关键是恢复高真空的时间,这样可加快升华速度,缩短干燥时间。

 

冷冻干燥技术的运用

食品领域冷冻干燥技术的应用

在航天、军队、航海、登山、探险等野外作业所用的食品中已广泛使用真空冷冻干燥技术。咖啡、茶以及各种香、调料味为满足人们的嗜好及对香味、滋味的感官要求,传统的干燥方法难以满足,而真空冷冻干燥低温、高真空度的加工方式使其在该领域很快找到了用武之地。真空冷冻干燥制品能良好地保存加工原料的营养保健成份以及色、香、味、形。这一优良性能在方便快餐食品中体现尤为出色,表现出了强劲的发展势头。

医药工业方面的应用

药品冷冻干燥主要包括西药和中药两部分。西药冷冻干燥在国内已经得到了一定的发展,很多较大型的制药厂都有冷冻干燥设备。在针剂方面,冷冻干燥工艺采用的比较 多,提高了药品质量和贮存期限,给医患双方都带来了利益。但目前冻干药品的品种不多,产品价格高,干燥工艺不先进。在中药方面,目前还只局限在人参、鹿茸、山药、冬虫夏草等少量中药材的冻干,大量的中成药还没有采用冻干工艺,与国外差距较大。日本几年前就开展了“汉药西制",改变了中药的熬制方法,解决了中药不能制成针剂或片剂的传统,也解决了中药不治急病的难题,因此我国中药冻干工艺及产品的研究很有潜力。

生物工程领域的应用

冷冻干燥是保存生物特性敏感组织的最佳方法。在生物技术产品领域,冻干技术主要用于血清、血浆、疫苗、酶、抗生素、激素、抗体以及药品、微生物、酵母、生物研究用植物提取物等的干燥等药品的生产;生物化学的检查药品、免疫学及细菌学的检查药品;血液、细菌、动脉、骨骼、皮肤、角膜、神经组织及各种器官长期保存等。中国是原料药生产大国,因此该技术应用前景十分广阔。

 

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