冷凍干燥技術(shù)原理介紹

        干燥是防止材料變質(zhì)的方法之一。干燥方法有很多，如曬干、煮干、干燥、噴霧干燥和真空干燥等。然而，這些干燥方法都是在高于0°C或更高的溫度下進(jìn)行的。干燥后的產(chǎn)品通常體積縮小，質(zhì)地變硬。部分物質(zhì)被氧化，揮發(fā)成分大部分損失。一些熱敏性物質(zhì)，如蛋白質(zhì)和維生素，會發(fā)生變性。微生物會失去生物活力，干燥后的物質(zhì)不易溶于水。因此，干燥后的產(chǎn)品性質(zhì)與干燥前有很大不同。冷凍干燥法與上述干燥方法不同。產(chǎn)品基本在0°C以下的溫度下干燥，即產(chǎn)品冷凍時(shí)。直到后期，為了進(jìn)一步降低干燥產(chǎn)品的殘留水分含量，讓產(chǎn)品上升。溫度高于 0°C，但一般不超過 40°C。
        冷凍干燥是將含有大量水分的物料預(yù)先冷凍冷卻成固體，然后在真空條件下直接升華水蒸氣。物質(zhì)本身在冷凍時(shí)留在冰架中，所以干燥后體積不變，疏松多孔。在升華過程中凍結(jié)產(chǎn)品中的冰或其他溶劑會吸收熱量。它會導(dǎo)致產(chǎn)品本身的溫度下降并減慢升華速度。為了提高升華速度，縮短干燥時(shí)間，產(chǎn)品必須適當(dāng)加熱。整個(gè)干燥在較低的溫度下進(jìn)行。
        冷凍干燥具有以下優(yōu)點(diǎn)：
         ⑴冷凍干燥在低溫下進(jìn)行，因此特別適用于許多熱敏性物料。如蛋白質(zhì)、微生物等不會變性或失去生物活力。因此，它被廣泛用于醫(yī)學(xué)。
         ⑵低溫干燥時(shí)，物質(zhì)中的某些揮發(fā)性成分損失很少，適用于某些化工產(chǎn)品、藥品和食品的干燥。
         ⑶在冷凍干燥過程中，微生物的生長和酶的作用不能進(jìn)行，因此可以保持原有的性質(zhì)。
         ⑷由于在冷凍狀態(tài)下干燥，體積幾乎不變，不濃縮，保持原有結(jié)構(gòu)。
         ⑸干燥后的物料疏松、多孔，呈海綿狀。加水后迅速*溶解，幾乎立即恢復(fù)其原有性能。
         ⑹由于干燥是在真空下進(jìn)行，氧氣很少，因此保護(hù)了一些易氧化的物質(zhì)。
         ⑺干燥可去除95-99%以上的水分，使干燥后的產(chǎn)品可保存而不變質(zhì)。
        因此，冷凍干燥目前用于制藥工業(yè)、食品工業(yè)、科研等部門門被廣泛使用。