什么是凍干機的“塌陷溫度”
凍干機的冷凍干燥(以下簡稱凍干)過程是一個穩定化的物質干燥過程。是將含水的物質,先凍結成固態,而后使其中的水分從固態直接升華變成氣態排除,以除去水分而保存物質的方法。
溶液狀態的產品經冷凍處理后,先后經過升華和解吸作用,使產品中的溶劑減少到一定程度,從而阻止微生物的生成或溶質與溶劑間的化學反應,使產品得以長時間保存并保持原有的性質。
真空冷凍干燥法是液態→固態→氣態的過程。在凍干過程中,溶質顆粒之間的“液態橋”已被凍成“固態橋”,兩顆粒間的相對位置已經被固定下來,并且兩顆粒之間不存在氣液界面的表面張力。隨著溶劑的不斷升華,“固橋”不斷減少,但兩顆粒之間的相對位置已不再發生變化,直至“固態橋”*消失。
冷凍干燥目前廣泛用于生物制品的保存。但存在升華干燥速率低、整個凍干過程時間長、能耗大等不足,因此優化和改進凍干過程是當前面臨的重要問題口。干燥過程中應盡量提高樣品溫度,因為樣品溫度每升高1℃,升華干燥時間將會縮短。大多數生物制品降溫時發生玻璃化轉變,干燥過程中樣品溫度過高會引起塌陷,進而導致干燥層的多孔結構喪失、殘余水分增多、復水時間延長,更嚴重的將導致生物制品活性喪失。因此,塌陷溫度在凍干過程中是一個非常重要的參數。塌陷與許多因素有關,既有材料本身物性參數的影響又有加工參數的影響。然而,目前絕大多數都是關于玻璃化轉變溫度r,關于塌陷溫度r的數據很少,尤其是凍干參數的改變對塌陷溫度的影響。玻璃化轉變溫度與塌陷溫度的測試環境不同,前者通常是在封閉環境下測得的;而后者是在真正的冷凍干燥過程中測得的,更能真實地反映產品特性。
凍干機的塌陷溫度:
凍干時物料中的冰晶消失,原先為冰晶所占據的空間成為空穴,因此凍干層呈多孔蜂窩狀海綿體結構。此結構與溫度有關。當蜂窩狀結構體的固體基質溫度較高時,其剛性降低。當溫度達到某一臨界值時,固體基質的剛性不足以維持蜂窩狀結構,空穴的固形物基質壁將發生塌陷,原先蒸汽擴散的通道被封閉,此臨界溫度稱為凍干物料的崩潰溫度或塌陷溫度。