冷凍干燥機將被干燥的物品先凍結到三相點溫度以下,然后在真空條件下使物品中的固態(tài)水份(冰)直接升華成水蒸氣,從物品中排除,使物品干燥。物料經(jīng)前處理后,被送入速凍倉凍結,再送入干燥倉升華脫水,之后在后處理車間包裝。真空系統(tǒng)為升華干燥倉建立低氣壓條件,加熱系統(tǒng)向物料提供升華潛熱,制冷系統(tǒng)向冷阱和干燥室提供所需的冷量。本設備采用高效輻射加熱,物料受熱均勻;采用高效捕水冷阱,并可實現(xiàn)快速化霜;采用高效真空機組,并可實現(xiàn)油水分離;采用并聯(lián)集中制冷系統(tǒng),多路按需供冷,工況穩(wěn)定,有利節(jié)能;采用人工智能控制,控制精度高,操作方便。
冷凍干燥機在低溫下干燥時,物質(zhì)中的一些揮發(fā)性成分損失很小。凍干過程中,微生物的生長和酶的作用無法進行,因此能保持原來的形狀。由于在凍結的狀態(tài)下進行干燥,因此體積幾乎不變,保持了原來的結構,不會發(fā)生濃縮現(xiàn)象。由于物料中水分在預凍以后以冰晶的形態(tài)存在,原來溶于水中的無機鹽類溶解物質(zhì)被均勻地分配在物料之中。升華時,溶于水中的溶解物質(zhì)就析出,避免了一般干燥方法中因物料內(nèi)部水分向表面遷移所攜帶的無機鹽在表面析出而造成表面硬化的現(xiàn)象。干燥后的物質(zhì)疏松多孔,呈海綿狀,加水后溶解迅速而*,幾乎立即恢復原來的形狀。由于干燥在真空下進行,氧氣極少,因此一些易氧化的物質(zhì)得到了保護。干燥能排除95%-99%以上的水分,使干燥后產(chǎn)品能長期保存而不致變質(zhì)。
在凍干之前,把需要凍干的產(chǎn)品分裝在合適的容器內(nèi),一般是玻瓶或安瓶,裝量要均勻,蒸發(fā)表面盡量大而厚度盡量薄些;然后放入與凍干箱尺寸相適應的金屬盤內(nèi)。裝箱之前,先將凍干箱進行空箱降溫,然后將產(chǎn)品放入凍干箱內(nèi)進行預凍,抽真空之前要根據(jù)冷凝器冷凍機的降溫速度提前使冷凝器工作,抽真空時冷凝器應達到-40℃左右的溫度,待真空度達到一定數(shù)值后,即可對箱內(nèi)產(chǎn)品進行加熱。一般加熱分兩步進行:加溫不使產(chǎn)品的溫度超過共熔點的溫度;待產(chǎn)品內(nèi)水份基本干完后進行第二步加溫,這時可迅速地使產(chǎn)品上升的規(guī)定的高溫度。在高溫度保持數(shù)小時后,即可結束凍干。整個升華干燥的時間約12-24小時左右,與產(chǎn)品在每瓶內(nèi)的裝量、總裝量、玻璃容器的形狀規(guī)格、產(chǎn)品的種類、凍干曲線及機器的性能等等有關。
凍干結束后,要放干燥無菌的空氣進入干燥箱,然后盡快地進行加塞封口,以防重新吸收空氣中的水份。
冷凍干燥機凍干過程中把產(chǎn)品和板層的溫度、冷凝器溫度和真空度對照時間劃成曲線,叫做凍干曲線。一般以溫度為縱坐標,時間為橫坐標。凍干不同的產(chǎn)品采用不同的凍干曲線。同一產(chǎn)品使用不同的凍干曲線時,產(chǎn)品的質(zhì)量也不相同,凍干曲線還與冷凍干燥機的性能有關。因此不同的產(chǎn)品,不同的凍干設備應用不同的凍干曲線。