Technologie mrazírenského sušení

Technologie sušení mrazem, jedna z metod, jak udržet materiál před zkažením a poškozením, je předem zmrazit látku obsahující hodně vlhkosti a poté sublimovat pevnou vodu přímo pod podmínkou vakua a samotná látka zůstává v ledovém šelfu při zmrazení, takže se po sušení nemění. Pevná voda absorbuje teplo během sublimace, což způsobuje pokles teploty samotného produktu a zpomalení rychlosti sublimace. Aby se zvýšila rychlost sublimace a zkrátila doba sublimace, musí být výrobek řádně zahříván. Celé sušení se provádí při nižší teplotě.

Výhody A, sušení mrazem se provádí při nízké teplotě, takže je zvláště vhodné pro mnoho látek citlivých na teplo. Jako jsou proteiny, mikroorganismy a podobné neztratí denaturaci ani biologickou vitalitu. Proto je široce používán v medicíně.2. Při sušení při nízké teplotě se některé těkavé složky v látce ztrácejí velmi málo, což je vhodné pro některé chemické výrobky, léky a sušení potravin. 3. Během procesu sušení mrazem nelze provádět růst mikroorganismů a úlohu enzymů, takže lze zachovat původní vlastnosti. 4. Vzhledem k sušení ve zmrazeném stavu je objem téměř nezměněn, původní struktura je zachována a nedojde k jevu koncentrace. 5. Sušená látka se po přidání vody rychle a úplně rozpouští a téměř okamžitě se vrací k původním vlastnostem. 6. Vzhledem k tomu, že sušení se provádí ve vakuu, je velmi málo kyslíku, takže jsou chráněny některé snadno oxidované látky. 7. Sušení může eliminovat více než 95-99% vody, takže výrobek může být po dlouhou dobu skladován bez zhoršení po sušení. Proto je sušení mrazem široce používáno ve farmaceutickém průmyslu, potravinářském průmyslu, vědeckém výzkumu a dalších odvětvích. Aplikace Sušení mrazem výrobků musí být prováděno v určitém zařízení. Toto zařízení se nazývá vakuová mrazicí sušička, označovaná jako lyofilizátor. Lyofilizátor je rozdělen do čtyř hlavních částí: chladicí systém, vakuový systém, systém vytápění a řídicí systém. Podle struktury se skládá z lyofilizované krabice nebo sušárny, kondenzátoru nebo kondenzátoru vodních par, mrazničky, vakuové pumpy a ventilů a elektrických řídicích komponent. Lyofilizovaná krabice je vysokoteplotní a nízkoteplotní krabice, která může být ochlazena na cca -40 ° C a zahřátá na cca + 50 ° C. Je to také uzavřená nádoba, která může být čerpána do vakua. Je to hlavní část lyofilizátoru. Výrobky, které je třeba lyofilizovat, jsou umístěny na vrstvě vrstvené kovové desky v krabici, zmrazeny a zahřáté ve vakuu, aby sublimovaly a vysušily vodu ve výrobku. Kondenzátor je také vakuově uzavřená nádoba. Uvnitř je velká povrchová adsorpční plocha kovu. Teplota adsorpční plochy může být snížena na -40 ° C a tato nízká teplota může být neustále udržována. Funkce kondenzátoru je zmrazit vodní páru sublimovanou produkty v lyofilizované krabici a adsorbovat ji na kovový povrch. Lyofilizátor, kondenzátor, vakuová trubka a ventil spolu s vakuovou pumpou tvoří vakuový systém lyofilizátoru. Vakuový systém nevyžaduje únik vzduchu. Vakuové čerpadlo je důležitou součástí vakuového systému pro vytvoření vakua. Vakuový systém je nezbytný pro rychlou sublimaci a sušení výrobku. Chladicí systém se skládá z mrazničky, lyofilizované krabice a trubek uvnitř kondenzátoru. Mraznička může být dvě sady nezávislá na sobě, nebo sada může být použita společně. Funkce mrazničky je chlazení lyofilizované krabice a kondenzátoru pro generování a udržování nízké teploty potřebné pro jejich provoz. Má dvě metody: přímé chlazení a nepřímé chlazení. Topný systém má různé metody vytápění pro různé lyofilizované sušičky. Někteří používají metodu přímého elektrického vytápění; někteří používají meziprodukt pro vytápění a čerpadlo cirkuluje mezilehlé médium nepřetržitě. Funkce topného systému je ohřívat produkt v lyofilizované krabici tak, aby vlhkost ve výrobku byla nepřetržitě sublimována a splňovala stanovené požadavky na zbytkovou vlhkost. Řídící systém se skládá z různých řídicích spínačů, přístrojů pro nastavení indikátorů (viz obrázek 1) a některých automatických zařízení atd. Může to být relativně jednoduché nebo velmi složité. Obecně platí, že stroje na sušení mrazem s vyšším stupněm automatizace mají složitější řídicí systémy. Funkcí řídicího systému je manuální nebo automatické řízení stroje na sušení mrazem, manipulace s normálním provozem stroje a zmrazení požadovaných výrobků. Postup sušení mrazem je následující: před lyofilizací jsou výrobky, které je třeba lyofilizovat, rozděleny do vhodných nádob, obvykle skleněných lahví nebo ampulí, množství plnění by mělo být jednotné a povrch odpařování by měl být co největší a tenký; poté je vložte do kovové desky, která je vhodná pro velikost lyofilizované krabice. Před zabalením se mrazem vysušená krabice ochladí prázdná a produkt se vloží do mrazem vysušené krabice pro předzmrazení. Před vysáváním by měl být kondenzátor předem uveden do práce podle chladicí rychlosti mrazničky kondenzátoru. Při vysávání by měl kondenzátor dosáhnout teploty přibližně -40 ° C. Poté, co stupeň vakua dosáhne určité hodnoty (obvykle by měl dosáhnout stupně vakua nad 100 uHg), může být produkt v krabici zahříván. Obecně se vytápění provádí ve dvou krocích. První krok ohřevu nevede k tomu, že teplota výrobku překročí teplotu společného tavení. Poté, co je vlhkost ve výrobku v podstatě suchá, se provádí druhý krok ohřevu. V této době může být výrobek rychle zvýšen na stanovenou maximální teplotu. Sušení mrazem může být dokončeno po zachování maximální teploty po dobu několika hodin. Souvisí s množstvím výrobku v každé láhvi, celkovým množstvím, tvarem a specifikací skleněné nádoby, typem výrobku, křivkou lyofilizace a výkonem stroje. Po lyofilizaci by měl být do sušárny vložen suchý a sterilní vzduch a poté co nejdříve zasunout a utěsnit, aby se zabránilo zpětnému vstřebávání vlhkosti ve vzduchu. V procesu lyofilizace se teplota produktu a vrstvy desky, teplota kondenzátoru a stupeň vakua porovnávají s časem nakreslení křivky, která se nazývá křivka lyofilizace. Obecně platí, že teplota je ordinovaná a čas je abscissa. Různé produkty pro sušení mrazem používají různé křivky lyofilizace. Když stejný produkt používá různé křivky lyofilizace, kvalita produktu je také odlišná a křivka lyofilizace je také spojena s výkonem lyofilizátoru. Různé produkty a různé lyofilizátory proto používají různé křivky lyofilizace.