凍干工藝是將液體或固體物質(zhì)通過(guò)冷凍和真空干燥技術(shù),將水分轉(zhuǎn)變?yōu)楸Р⒄舭l(fā)掉,從而保留物質(zhì)的原始性質(zhì)和活性。
凍干工藝凍干機(jī)是將物質(zhì)首先冷凍成固體,然后通過(guò)真空環(huán)境下的升華過(guò)程將水分蒸發(fā)。其主要原理有兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié):冷凍和升華。
冷凍:通過(guò)冷卻設(shè)備,將原料迅速冷凍至超低溫,使水分分子形成冰晶,從而凍結(jié)物質(zhì)內(nèi)的水。
升華:在真空條件下,對(duì)凍結(jié)的物質(zhì)施加熱量,將冰晶直接從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài),而不經(jīng)過(guò)液態(tài)的過(guò)程,從而實(shí)現(xiàn)水分的脫除。
凍干工藝凍干機(jī)通常由冷凍系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)組成:
冷凍系統(tǒng)主要由冷凝器、蒸發(fā)器和壓縮機(jī)等組件構(gòu)成。冷凝器用于冷卻凍干室內(nèi)的熱量,使水分從氣體狀態(tài)變?yōu)橐后w狀態(tài)。蒸發(fā)器則用于提供冷凍環(huán)境,將凍結(jié)原料中的水分轉(zhuǎn)變?yōu)楸А6鴫嚎s機(jī)則用于提供冷媒的循環(huán)。
真空系統(tǒng)用于將凍干機(jī)內(nèi)的空氣抽出,創(chuàng)造一個(gè)低壓環(huán)境,以便于水分的升華。真空泵是真空系統(tǒng)的核心組件,主要負(fù)責(zé)抽出空氣,形成真空狀態(tài)。
加熱系統(tǒng)通過(guò)加熱板或電加熱器對(duì)冷凍物料進(jìn)行加熱,以提供升華過(guò)程所需的熱量。加熱過(guò)程需要控制溫度和時(shí)間,以確保物料的凍干過(guò)程順利進(jìn)行。
凍干工藝凍干機(jī)廣泛應(yīng)用于食品加工、藥品制造、生物工程等領(lǐng)域。在食品加工中被廣泛應(yīng)用,用于制作凍干食品、咖啡粉、果蔬片以及調(diào)味品等。凍干食品具有長(zhǎng)保質(zhì)期、輕便易攜帶以及原料的營(yíng)養(yǎng)成分得到保留的優(yōu)點(diǎn);在藥品制造中起著重要作用。通過(guò)凍干工藝,藥物可以轉(zhuǎn)變成顆粒、片劑或膠囊等形式,方便患者服用。凍干技術(shù)還可以減少藥物在生產(chǎn)過(guò)程中的熱敏和濕敏性;在生物工程中常用于制備生物制劑、酶制劑、疫苗以及細(xì)胞培養(yǎng)物等。凍干過(guò)程可以保持生物制品的穩(wěn)定性和活性,用于保存、儲(chǔ)存和運(yùn)輸。