凍干過程中的幾個關鍵溫度
凍干技術優點眾多,凍干原理雖簡單,但在實際工藝摸索過程中,卻難以控制,而在凍干曲線的摸索和優化前,應先確定制品的共晶點、玻璃態轉變溫度、共熔點和塌陷溫度。
1. 共晶點(晶體)
制品預凍過程中,對于結晶體系,隨著溫度降低,當制品達到冰點(物質開始結冰的溫度)以下時,體系中形成冰核,冰核逐漸增長,其余溶液中溶質的濃度逐漸提高,并在達到過飽和時析出結晶,溫度持續降低直至剩余溶液wanquan固化為冰和溶質的結晶混合體,此時的溫度即為共晶點,但有些物質的共晶點不是一個具體的溫度值,而是一個溫度范圍。
若冷凍干燥預凍過程中制品未wanquan凍實而留存部分液態物料,則在升華干燥階段會出現“鼓泡"現象,即液態物料在低壓狀態下的沸騰現象,此現象容易導致凍干后的制品再次復溶,內部結構不均勻,并發生部分物料黏團的現象,最終導致制品復溶性差。因此共晶點溫度是預凍過程中的一個關鍵溫度,只有凍結到共晶點溫度以下,才能保證制品所有的水分凝結,全部變成固體狀態。
2. 玻璃態轉變溫度(無定形物質)
制品預凍過程中,對于無定形體系,當制品溫度下降到某一程度時,形成的冰晶不再繼續增大,殘余溶液濃縮到zuida程度,溶質與剩余的水分形成粘度極大的玻璃態,此刻溫度即為玻璃化轉變溫度。
3. 共熔點(晶體)
制品干燥過程中,隨溫度逐漸升高,wanquan凝固的溶質和溶劑開始融化,此時溫度即為共熔點。共熔點溫度是物質的融化開始點,從這個點開始有液體出現,因此這個溫度是升華階段晶體類物質允許的最高溫度,必須保證制品低于這個溫度,才是安全的升華,否則就變成了蒸發或者沸騰出現。
4. 塌陷溫度(無定形物質)
制品在干燥過程中,干燥層溫度上升到一定數值時,物料中的冰晶消失,原先為冰晶所占據的空間成為空穴,因此干燥層呈多孔蜂窩狀海綿體結構。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發生塌陷,原先蒸汽擴散的通道被封閉,阻止升華進行,最終導致成品水分含量過高。此臨界溫度即為的崩解溫度或塌陷溫度。