동결 건조기는 무엇입니까? 어떻게 작동합니까?
냉동 건조기 와 동결 건조기 는 동일한 장비의 동의어 이름입니다. 동결 건조기는 부패하기 쉬운 재료를 보존하고 저장 수명을 연장 시키거나 재료를보다 편리하게 운송하기 위해 일반적으로 사용되는 수분 제거 공정을 실행합니다. 냉동 건조기는 재료를 동결시킨 다음 압력을 줄이고 열을 추가하여 재료의 냉동 수가 승화되도록 작동합니다.
냉동 건조기의 3 가지 주요 단계
동결 건조기는 3 단계로 작동하며, 가장 중요한 것은 동결 단계입니다. 적절한 동결 건조는 건조 시간을 30 % 줄일 수 있습니다.
냉동 단계
동결 건조기는 다양한 방법으로 제품을 동결시킵니다. 냉동은 냉동실, 냉장 욕조 (쉘 냉동실) 또는 냉동 건조기의 선반에서 수행 할 수 있습니다. 동결 건조기는 녹는 대신 승화가 발생하도록 재료를 삼중점 아래로 냉각시킵니다. 이것은 재료의 물리적 형태를 유지합니다.
동결 건조기는 가장 쉽게 동결되어 큰 얼음 결정을 건조시킵니다.이 결정은 천천히 얼거나 어닐링하여 생성 될 수 있습니다. 그러나 생물학적 물질의 경우 결정이 너무 크면 세포벽이 깨져서 이상 동결 건조 결과를 초래할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 냉동이 빠르게 이루어집니다. 석출되기 쉬운 재료의 경우, 어닐링을 사용할 수 있습니다. 이 과정은 빠른 동결과 결정이 자라도록 제품 온도를 올리는 과정입니다.
1 차 건조 (승화) 단계
동결 건조기의 두 번째 단계는 1 차 건조 (승화)인데, 여기서 물은 승화되도록 압력이 낮아지고 재료에 열이 추가됩니다. 냉동 건조기의 진공은 승화 속도를 높입니다. 동결 건조기의 냉각 콘덴서는 수증기가 접착되고 응고되는 표면을 제공합니다. 응축기는 또한 진공 펌프를 수증기로부터 보호합니다. 이 단계에서 재료의 물의 약 95 %가 제거됩니다. 1 차 건조는 느리게 진행될 수 있습니다. 열이 너무 많으면 재료의 구조가 변경 될 수 있습니다.
이차 건조 (흡착) 단계
동결 건조기의 최종 단계는 2 차 건조 (흡착)이며,이 동안 이온 결합 된 물 분자가 제거됩니다. 1 차 건조 단계보다 온도를 높이면 재료와 물 분자 사이의 결합이 끊어집니다. 동결 건조 된 물질은 다공성 구조를 유지합니다. 동결 건조기가 공정을 완료 한 후, 재료가 밀봉되기 전에 불활성 가스로 진공을 파괴 할 수 있습니다. 대부분의 재료는 1-5 % 잔류 수분으로 건조 될 수 있습니다.
동결 건조기를 사용하는 동안 피해야 할 문제
· 제품을 너무 높은 온도로 가열하면 용융 또는 제품 붕괴의 원인이 될 수 있습니다.
· 응축기가 너무 많은 증기로 인해 응축기 과부하.
너무 많은 증기 생성
표면적이 너무 많다
응축기 영역이 너무 작습니다
냉장 부족
· 증기 질식 – 증기는 증기 실, 제품 챔버와 응축기 사이의 포트를 통과 할 수있는 속도보다 빠른 속도로 생성되어 챔버 압력이 증가합니다.
중요한 동결 건조기 조건
다음은 동결 건조기와 관련된 몇 가지 중요한 용어입니다. 전체 목록은 동결 건조 용어 페이지를 참조하십시오.
공융 점 또는 공융 온도
제품이 고체상에만 존재하는 지점으로 최소 용융 온도를 나타냅니다. 모든 제품에 공융 점이 있거나 여러 공융 점이있을 수 있습니다.
임계 온도
동결 건조 동안, 용융 전 또는 붕괴에 의해 품질 전 제품의 최대 온도가 저하된다.
수정 같은
냉동시 물질은 결정을 형성한다
공융 점이 있거나 공융 점이 여러 개 있음
빠른 냉동은 건조하기 어려운 작은 결정을 만듭니다
어닐링은 더 큰 결정을 형성하는 데 도움이 될 수 있습니다
비정질
결정화되지 않고 공융 점을 갖지 않는 다 성분 혼합물. 그들은 '유리'로 변합니다.
공융 점이 없습니다
비정질 재료의 경우, 유리 전이 온도 이하에서 동결 건조를 수행해야합니다.
무너짐
더 이상 자체 구조를 지원할 수 없을 정도로 제품이 연화되는 지점입니다. 여러 가지 이유로 문제가 될 수 있습니다.
물리적 구조의 상실
불완전한 건조
용해도 감소
많은 절제 (스 플랫)