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    冷凍干燥技術原理
      

      冷凍干燥技術簡介

      冷凍干燥技術早在二戰時期就用于血漿、抗生素、細菌等生物制品的保存和制取,戰場上需要時將干燥制品加入生理鹽水后即可復活使用,戰后主要用于生物制品和藥品的制取。近年來冷凍干燥技術陸續在生物制品、各類食品、中藥材、化工催化劑、超微細材料、石墨烯和濃縮液制粉等領域得到應用,其保持原料各種性狀、成分、組織結構不變化易于溶解并保存等特點使其在該領域顯現出巨大的應用開發潛力,受到業內人士的普遍關注。

      冷凍干燥原理

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      升華是一個物理現象(見圖),普通水在一定的真空環境下只有冰和蒸汽兩種形態存在,不存在液態水,在這種真空環境下水隨溫度變化只能在冰和蒸汽兩種形態間相互轉換。利用這一原理,將被干燥物預先凍結起來,然后放在一定的真空環境中逐漸升高溫度,被干燥物中的冰就會逐漸升華變成水蒸氣離開,最終留下失去水分的干燥物,干燥過程沒有液態水存在。

      普通干燥與冷凍干燥的區別

      普通干燥是將水以液體形態從被干燥物中蒸發分離出去,以動植物或漿液為例,這些物料多為軟體形態,隨著內部水分向外遷移并蒸發出去,其固形物便會來充填水分子離去留下的空隙或相互間靠攏,產生塌陷和團聚現象,留下的固形物體積縮小變硬,在水分子向外遷移的過程中還將所攜帶部分溶質殘留在干燥物表面,形成褶皺和堅硬的外殼,普通干燥產品普遍遇水還原困難或難溶于水。

      冷凍干燥是將水以固體冰的形態從被干燥物中升華分離出去,干燥過程中被干燥物已凍結成固體,冰升華離開后留下的空隙不會被固形物充填,自然不會產生塌陷和團聚的現象,尤其在被干燥物凍結過程中,水向冰轉換的過程伴隨有體積膨脹現象,固形物分子間的距離不但沒有縮小反而會拉大,因此,冷凍干燥結束后留下的干燥物呈多孔蓬松的海綿狀,非常松脆,遇水后很容易還原或很快溶于水,

      在干燥實踐中,普通干燥物如各類動植物、各種粉末會遇到復水還原困難,難溶于水等問題,甚至長時間浸泡仍有團聚現象,使用不便,同時干燥過程易受污染。采用冷凍干燥方法則沒有這些問題,凍干產品遇水即復原或即溶解的特點是普通干燥方法無法做到的,其松脆的質地也使許多蔬菜水果甚至中藥材的口感變得好了許多,尤其干燥過程與外界完全隔離,安全無污染??梢娎鋬龈稍锱c普通干燥有明顯區。

      冷凍干燥特點

      冷凍干燥過程是在與空氣灰塵細菌等污染源完全隔離的密閉低溫環境下進行的,所得到的干燥物和原料幾乎沒有任何改變,較明顯的優點有

      01保持原料的各種成分不改變(包括熱敏性、功能性、生物活性等成分);

      02保持原料的各種性狀不改變(組織結構、外表特征、色澤、味道等);

      03多孔酥松,易于粉碎分散;

      04極易溶于水,復水快速;

      05脫水徹底,易于長期保存和運輸。

      冷凍干燥適用范圍

      ·生物制品、藥品及提取液

      生物制劑、藥用原料、營養液、試劑、血漿、蛇蝎毒、熊膽等、花青素、銀杏葉素、菌類、酵素、抗生素 等;

      ·中藥材及保健滋補品

      人參、天麻、三七、蟲草、燕窩、鐵皮石斛、林蛙油、枸杞、首烏、蜂王漿、鹿產品、牛初乳、胎盤等;

      ·各類食品

      水果:草莓、樹莓、藍莓、芒果、牛油果、無花果、檸檬、蘋果、香蕉、榴蓮、各種果肉等,蔬菜:蔥、蒜、山藥、紫薯等,速溶湯料;

      飲料:紫菜蛋花湯、海鮮湯、咖啡、果汁等;

      水產肉禽: 海參、鮑魚、貝類、蝦類、魚類、牛羊肉、雞肉、蛋制品等;林副特產:各種食用菌、山野菜、松茸、竹蓀、蘆筍、羅漢果、魔芋等。

      ·非食用及工業物料

      各類鮮花、觀賞動植物及標本、文物、多孔陶瓷、催化劑、石墨烯、超微細材料等。


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