Što je sušenje zamrzavanja?
Što je sušenje zamrzavanja?
Sušenje zamrzavanja (poznato i kao liofilizacija) je postupak uklanjanja vode koji se obično koristi za očuvanje pokvarljivih materijala, s ciljem da im produže rok trajanja i/ili ih priprema za transport. Zamrzavanje sušenja zamrzavanjem materijala, zatim smanjenjem tlaka i dodavanjem topline kako bi se smrznute vode u materijalu promijenilo izravno u paru (sublimata).
Kako djeluje sušenje zamrzavanja?
Zamrzavanje sušenja događa se u tri faze:
Smrzavanje
Primarno sušenje (sublimacija)
Sekundarno sušenje (adsorpcija)
Pravilno sušenje zamrzavanja može smanjiti vrijeme sušenja za 30%
Faza smrzavanja
Zamrzavanje je najkritičnija faza sušenja smrzavanjem, a za to postoje mnoge metode. Zamrzavanje se može obaviti u zamrzivaču, ohlađenoj kupki (zamrzivač školjke) ili na polici u sušilici za smrzavanje. Hlađenje materijala ispod njegove trostruke točke osigurava da će se dogoditi sublimacija, a ne taljenje. To čuva njegov fizički oblik.
Zamrzavanje sušenja najlakše je postići pomoću velikih kristala leda, koji se mogu proizvesti sporim smrzavanjem ili žarenjama. Međutim, s biološkim materijalima, kada su kristali preveliki, oni mogu slomiti stanične zidove, a to dovodi do manje od rezultata sušenja za smrzavanje. Da bi se to spriječilo, smrzavanje se brzo vrši. Za materijale koji imaju tendenciju da se taloži, može se koristiti žarenje. Ovaj postupak uključuje brzo smrzavanje, a zatim povećanje temperature proizvoda kako bi se kristali rastu.
Primarna faza sušenja (sublimacija)
Druga faza zamrzavanja sušenja je primarno sušenje (sublimacija), u kojoj se tlak spušta i toplina se dodaje materijalu kako bi se voda sublimirala. Vakuum ubrzava sublimaciju. Hladni kondenzator osigurava površinu da se vodena para pridržava i učvrsti. Kondenzator također štiti vakuumsku pumpu od vodene pare. Oko 95% vode u materijalu uklanja se u ovoj fazi. Primarno sušenje može biti spor proces. Previše topline može promijeniti strukturu materijala.
Faza sekundarnog sušenja (adsorpcija)
Završna faza zamrzavanja je sekundarno sušenje (adsorpcija), tijekom koje se uklanjaju ionsko vezane molekule vode. Povećanjem temperature veće nego u primarnoj fazi sušenja, veze su slomljene između materijala i molekula vode. Zamrzavanje osušenih materijala zadržavaju poroznu strukturu. Nakon završetka postupka sušenja zamrzavanja, vakuum se može slomiti inertnim plinom prije nego što se materijal zapeče. Većina materijala može se osušiti na 1-5% zaostalu vlagu.
Problemi koje treba izbjegavati tijekom sušenja smrzavanjem
Za zagrijavanje proizvoda previsoka temperatura može uzrokovati kolaps od taline ili urušavanja proizvoda
Preopterećenje kondenzatora uzrokovano previše pare koja udara kondenzatorom.
Previše stvaranja pare
Previše površine
Premalo područje kondenzatora
Nedovoljno hlađenja
Gušenje pare - Para se proizvodi brzinom brže nego što može proći kroz luk pare, luku između komore proizvoda i kondenzatora, stvarajući povećanje tlaka komore.
Važni pojmovi za sušenje zamrzavanja
Evo nekoliko važnih izraza za smrzavanje. Za sveobuhvatni popis pogledajte našu stranicu Terminologije za zamrzavanje.
Eutektička točka ili eutektička temperatura
Je točka u kojoj proizvod postoji samo u čvrstoj fazi, što predstavlja minimalnu temperaturu topljenja. Nemaju svi proizvodi eutektičku točku ili mogu postojati više eutektičkih točaka.
Kritična temperatura
Tijekom sušenja zamrzavanjem, maksimalna temperatura proizvoda prije nego što se njegova kvaliteta degradira tako što se tapka ili kolaps.
