凍干機的技術原理是利用物質從固態到氣態的升華現象,在低溫和真空環境下除去物質中的水分。此技術被廣泛應用于食品、制藥和生物技術等領域。下面具體分析凍干機所采用的技術:
預凍技術:預凍是凍干過程的第一步,其目的是將物料溫度降低到共晶點以下,使水分凝固。預凍階段對冷凍速率的控制至關重要,若冷凍速率過快,會形成較小的冰晶,增加水蒸氣升華時的阻力,導致干燥時間延長;而速率過慢,則可能導致冰晶過大,影響物料結構。
真空技術:在凍干機中創建真空環境,使物料在低壓下進行干燥。由于氣壓降低,物料中的冰可以直接從固態亞硫酸鹽變為氣態,即升華。真空技術的應用不僅加快了干燥速度,而且有利于熱量的傳遞,在一定程度上保護了熱敏性物質。
加熱技術:主干燥階段需要對物料進行加熱,以提供升華所需的熱量。然而,加熱過程必須嚴格控制,以避免產品溫度過高導致融化或損壞。通常,加熱速率維持在某一恒定值,確保水分均勻升華。
解吸技術:解吸干燥是去除物料內結合水的過程。在此階段,溫度可以適度提高,以促進結合水的解析。進一步提高真空度,有助于提高解析效率,去除殘留的水分。
保護劑技術:在凍干過程中,添加保護劑以穩定活性成分,防止因干燥應力導致的蛋白質等生物大分子的損壞。常用的保護劑包括多羥基化合物、糖類、氨基酸及表面活性劑等。保護劑的選擇和用量根據不同物料的特性而定。
賦形劑技術:賦形劑有助于在干燥后維持物料的形態。例如,蔗糖、海藻糖等賦形劑可作為支持基質,避免物料在干燥過程中逸散,同時在復溶時促進快速溶解。
綜上所述,凍干機采用了一系列先進技術,如預凍技術、真空技術、加熱技術、解吸技術、保護劑技術和賦形劑技術等,確保了凍干過程的高效和產品的品質。這些技術不僅提高了凍干效率,還保持了原有結構,使得最終產品可以在常溫下長時間保存,且便于運輸和儲存。
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