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FD凍干技術是如何工作的?

時間:2025/2/21閱讀:929
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      FD凍干技術,即真空冷凍干燥技術,其工作原理主要基于物理中的升華現象。以下是該技術的詳細工作過程:

預凍結階段

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

       形成穩定結構:預凍過程中,物料中的水分形成固態的冰晶結構,這種結構相對穩定,為后續的升華干燥提供了基礎。同時,預凍也有助于保持物料的原有形狀和結構,減少在干燥過程中的變形和塌陷。

抽真空階段

       降低氣壓:啟動真空泵等設備,對凍干機內的空間進行抽真空處理,使內部的氣壓逐漸降低到較低的水平,一般要達到 10 - 30Pa 左右的真空度。在低氣壓環境下,水的沸點會降低,更有利于冰的升華。

      提供升華動力:真空環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化為水蒸氣,而不經過液態階段。通過不斷抽真空,還可以及時帶走升華產生的水蒸氣,保持升華過程的持續進行。

加熱干燥階段

     供給熱量:在抽真空的同時,對物料進行適當的加熱。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,使冰能夠更快地轉化為水蒸氣。加熱溫度需要根據物料的種類和性質進行控制,一般控制在 0℃ - 60℃之間,對于大多數生物樣品和藥品,加熱溫度通常在室溫到 30℃左右。

       平衡熱量與質量傳遞:在加熱過程中,要確保物料內部的熱量傳遞均勻,避免局部過熱導致物料的變性或損壞。同時,要協調好熱量傳遞和質量傳遞的關系,使升華過程能夠順利進行。如果加熱過快或不均勻,可能會導致物料表面的冰融化,影響凍干效果。

后處理階段

       去除結合水:經過升華干燥階段后,物料中大部分的自由水已經被除去,但仍有部分結合水存在于物料的細胞結構或孔隙中。解析干燥就是要進一步提高物料的干燥程度,去除這些結合水。這一階段的溫度通常會比升華干燥階段略高,但也不能過高,以免破壞物料的結構。

      鞏固干燥效果:解析干燥可以使物料的含水量進一步降低,提高產品的穩定性和保質期。在這一階段,需要持續抽真空并提供適當的熱量,直到物料達到預期的干燥程度。

綜上所述,FD凍干技術通過一系列精確控制的步驟,實現了在低溫低壓環境下對物料進行高效干燥的目標。這種技術不僅保留了物料的營養成分和活性成分,還具有復水性好、保存期長等優點,因此在多個領域得到了廣泛應用。


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