เทคโนโลยีการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง

เทคโนโลยีการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง วิธีหนึ่งในการทำให้สารไม่เน่าเสียและเสื่อมสภาพ คือการแช่แข็งสารที่มีความชื้นในปริมาณมาก ก่อนการทำความเย็นและการแช่แข็งให้เป็นของแข็ง จากนั้นจึงทำให้น้ำที่เป็นของแข็งระเหยโดยตรงภายใต้สภาวะสุญญากาศ ในขณะที่สารนั้นยังคงอยู่ในชั้นวางน้ำแข็งเมื่อถูกแช่แข็ง ดังนั้นปริมาตรจะไม่เปลี่ยนแปลงหลังจากการอบแห้ง น้ำที่เป็นของแข็งควรดูดซับความร้อนเมื่อถูกระเหิด ทำให้อุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ลดลง และชะลอความเร็วการระเหิด เพื่อเพิ่มความเร็วในการระเหิดและลดระยะเวลาในการอบแห้ง ผลิตภัณฑ์จะต้องได้รับความร้อนอย่างเหมาะสม การอบแห้งทั้งหมดจะดำเนินการที่อุณหภูมิต่ำกว่า

ข้อดี 1. การทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งจะดำเนินการที่อุณหภูมิต่ำ ดังนั้นจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสารที่ไวต่อความร้อนหลายชนิด เช่น โปรตีน จุลินทรีย์ ฯลฯ จะไม่ทำให้เสียสภาพหรือสูญเสียความมีชีวิตชีวาทางชีวภาพ ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการแพทย์2. เมื่อการอบแห้งที่อุณหภูมิต่ำ ส่วนประกอบระเหยบางชนิดในสารจะสูญเสียไปเพียงเล็กน้อย ซึ่งเหมาะสำหรับการอบแห้งผลิตภัณฑ์เคมี ยา และอาหารบางชนิด 3. ในระหว่างกระบวนการทำแห้งแบบเยือกแข็ง การเจริญเติบโตของจุลินทรีย์และการทำงานของเอนไซม์ไม่สามารถทำได้ จึงสามารถรักษาลักษณะเดิมไว้ได้ 4. เนื่องจากการอบแห้งในสภาวะเยือกแข็ง ปริมาตรเกือบจะไม่เปลี่ยนแปลง โดยคงโครงสร้างเดิมไว้และไม่มีความเข้มข้นเกิดขึ้น 5. สารที่แห้งจะละลายอย่างรวดเร็วและสมบูรณ์หลังจากเติมน้ำ และกลับคืนสู่สภาพเดิมเกือบจะในทันที 6. เนื่องจากการอบแห้งจะดำเนินการภายใต้สุญญากาศและมีออกซิเจนน้อยมาก สารที่ออกซิไดซ์ได้ง่ายบางชนิดจึงได้รับการปกป้อง 7. การอบแห้งสามารถขจัดความชื้นได้มากกว่า 95-99% เพื่อให้ผลิตภัณฑ์หลังการอบแห้งสามารถเก็บไว้ได้นานโดยไม่เสื่อมสภาพดังนั้นการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยาอุตสาหกรรมอาหารการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และแผนกอื่น ๆ การประยุกต์ใช้ การทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งของผลิตภัณฑ์จะต้องดำเนินการในอุปกรณ์บางอย่างซึ่งเรียกว่าเครื่องทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งแบบสุญญากาศซึ่งเรียกว่าเครื่องทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง เครื่องทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งประกอบด้วยสี่ส่วนหลัก: ระบบทำความเย็น ระบบสูญญากาศ ระบบทำความร้อนและระบบควบคุม ตามโครงสร้างประกอบด้วยกล่องทำแห้งแช่แข็งหรือกล่องอบแห้ง คอนเดนเซอร์หรือคอนเดนเซอร์ไอน้ำ ตู้แช่แข็ง ปั๊มสุญญากาศและวาล์ว ส่วนประกอบควบคุมไฟฟ้าและอื่น ๆ กล่องทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งเป็นกล่องอุณหภูมิสูงและต่ำที่สามารถทำความเย็นได้ประมาณ -40 ℃และสามารถให้ความร้อนได้ประมาณ +50 ℃และยังเป็นภาชนะบรรจุสุญญากาศที่สามารถสกัดสุญญากาศได้เป็นส่วนหลักของเครื่องทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง ผลิตภัณฑ์ที่ต้องทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งจะถูกวางไว้บนแผ่นโลหะเป็นชั้นๆ ในกล่อง ผลิตภัณฑ์จะถูกแช่แข็งและให้ความร้อนภายใต้สุญญากาศเพื่อให้น้ำในผลิตภัณฑ์ระเหยและแห้ง คอนเดนเซอร์ยังเป็นภาชนะสุญญากาศที่มีพื้นผิวดูดซับโลหะที่มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ภายใน อุณหภูมิของพื้นผิวดูดซับสามารถลดลงต่ำกว่า -40 ℃ และสามารถรักษาอุณหภูมิต่ำนี้ได้อย่างต่อเนื่อง หน้าที่ของคอนเดนเซอร์คือการแช่แข็งและดูดซับไอน้ำที่ระเหยจากผลิตภัณฑ์ในกล่องทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งบนพื้นผิวโลหะ กล่องทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง คอนเดนเซอร์ ท่อสุญญากาศ และวาล์ว รวมทั้งปั๊มสุญญากาศ ถือเป็นระบบสุญญากาศของเครื่องทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง ระบบสุญญากาศไม่ต้องการการรั่วไหลของอากาศ และปั๊มสุญญากาศเป็นส่วนสำคัญของระบบสุญญากาศในการสร้างสุญญากาศ ระบบสุญญากาศเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการระเหิดและการอบแห้งผลิตภัณฑ์อย่างรวดเร็วระบบทำความเย็นประกอบด้วยตู้แช่แข็งและตู้แช่แข็งท่อภายในคอนเดนเซอร์และอื่น ๆ ตู้แช่แข็งสามารถเป็นชุดที่สองที่แยกจากกันหรือสามารถใช้ร่วมกันได้ ฟังก์ชั่นของตู้แช่แข็งคือการทำให้ตู้แช่แข็งและคอนเดนเซอร์เย็นลงเพื่อสร้างและรักษาอุณหภูมิต่ำที่พวกเขาต้องการเมื่อทำงาน มันมีสองวิธี: การทำความเย็นโดยตรงและการทำความเย็นทางอ้อม ระบบทำความร้อนมีวิธีการทำความร้อนที่แตกต่างกันสำหรับตู้แช่แข็งที่แตกต่างกัน บางคนใช้วิธีการทำความร้อนด้วยไฟฟ้าโดยตรง บางคนใช้สื่อกลางในการให้ความร้อนโดยปั๊มเพื่อให้สื่อกลางหมุนเวียนอย่างต่อเนื่อง หน้าที่ของระบบทำความร้อนคือการให้ความร้อนแก่ผลิตภัณฑ์ในตู้แช่แข็งเพื่อให้น้ำในผลิตภัณฑ์มีการระเหิดอย่างต่อเนื่องและเป็นไปตามข้อกำหนดของน้ำตกค้างที่ระบุระบบควบคุมประกอบด้วยสวิตช์ควบคุมต่างๆ ตัวบ่งชี้เครื่องมือปรับ (ดูรูปที่ 1) และอุปกรณ์อัตโนมัติบางอย่าง ซึ่งอาจค่อนข้างง่ายหรือซับซ้อน โดยทั่วไป เครื่องทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งที่มีระดับการทำงานอัตโนมัติสูงกว่าจะมีระบบควบคุมที่ซับซ้อนกว่า หน้าที่ของระบบควบคุมคือการควบคุมเครื่องทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งด้วยตนเองหรืออัตโนมัติ ควบคุมเครื่องให้ทำงานตามปกติเพื่อทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ตรงตามข้อกำหนดแห้งแบบแช่เยือกแข็ง ขั้นตอนการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งมีดังนี้: ก่อนการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง ให้แบ่งผลิตภัณฑ์ที่ต้องแช่เยือกแข็งในภาชนะที่เหมาะสม โดยปกติจะเป็นขวดแก้วหรือหลอด บรรจุในปริมาณที่เท่ากัน พื้นผิวการระเหยควรมีขนาดใหญ่ที่สุด และความหนาควรบางที่สุด จากนั้นใส่ลงในถาดโลหะที่เหมาะสมกับขนาดของกล่องทำแห้งเยือกแข็งก่อนบรรจุหีบห่อ ขั้นแรกให้นำกล่องแช่เยือกแข็งไปทำให้เย็นลง จากนั้นนำผลิตภัณฑ์ไปใส่ในกล่องแช่เยือกแข็งเพื่อแช่แข็งไว้ล่วงหน้า ก่อนดูดฝุ่น ควรทำให้คอนเดนเซอร์ทำงานล่วงหน้าตามอัตราการทำความเย็นของตู้แช่แข็งคอนเดนเซอร์ เมื่อดูดฝุ่น คอนเดนเซอร์ควรมีอุณหภูมิประมาณ -40 ℃ และผลิตภัณฑ์ในกล่องสามารถให้ความร้อนได้หลังจากระดับสุญญากาศถึงค่าที่กำหนด (โดยปกติควรถึงระดับสุญญากาศมากกว่า 100 uHg) โดยทั่วไปการให้ความร้อนจะดำเนินการในสองขั้นตอน ขั้นตอนแรกคือการให้ความร้อนเพื่อไม่ให้อุณหภูมิของผลิตภัณฑ์เกินอุณหภูมิของจุดหลอมเหลวทั่วไป ขั้นตอนที่สองคือการให้ความร้อนหลังจากที่น้ำในผลิตภัณฑ์แห้งโดยทั่วไป ซึ่งสามารถเพิ่มอุณหภูมิสูงสุดที่ระบุได้อย่างรวดเร็ว หลังจากเก็บอุณหภูมิสูงสุดไว้หลายชั่วโมง การแช่แข็งจะสิ้นสุดลงมันเกี่ยวข้องกับปริมาณของผลิตภัณฑ์ในแต่ละขวด ปริมาณการประกอบขั้นสุดท้าย รูปร่าง ข้อกำหนดของภาชนะแก้ว ประเภทของผลิตภัณฑ์ เส้นโค้งการทำแห้งเยือกแข็งและประสิทธิภาพของเครื่อง ฯลฯ หลังจากการทำแห้งเยือกแข็งเสร็จแล้วให้ใส่อากาศแห้งและปลอดเชื้อลงในกล่องอบแห้งแล้วเสียบและปิดผนึกโดยเร็วที่สุดเพื่อป้องกันการดูดซับน้ำในอากาศอีกครั้ง ในระหว่างกระบวนการทำแห้งเยือกแข็งอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์และแผ่นอุณหภูมิคอนเดนเซอร์และระดับสุญญากาศจะถูกวาดเป็นเส้นโค้งเมื่อเทียบกับเวลาที่เรียกว่าเส้นโค้งการทำแห้งเยือกแข็ง โดยทั่วไปอุณหภูมิจะใช้เป็นพิกัดและเวลาเป็น abscissa ผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันของการทำแห้งเยือกแข็งใช้เส้นโค้งการทำแห้งเยือกแข็งที่แตกต่างกัน เมื่อผลิตภัณฑ์เดียวกันใช้เส้นโค้งการทำแห้งเยือกแข็งที่แตกต่างกันคุณภาพของผลิตภัณฑ์ก็แตกต่างกันและเส้นโค้งการทำแห้งเยือกแข็งก็สัมพันธ์กับประสิทธิภาพของเครื่องทำแห้งเยือกแข็ง ดังนั้นผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันเครื่องทำแห้งเยือกแข็งที่แตกต่างกันจึงใช้เส้นโค้งการทำแห้งเยือกแข็งที่แตกต่างกัน