冻干(也称为冷冻干燥或减压冷冻)是一种将物质从固态直接转变为气态而绕过液态的过程。冻干主要有以下几个步骤:
1. 冷冻(Freezing):首先,物质(通常是液体或溶液)被冷冻到很低的温度。低温冻结有助于将水转变为固态的冰,并将其他溶质保持在固态。冻结可通过冷冻器、液氮或干燥器等方式进行。
2. 预处理(Pre-processing):在冻结物质之后,可以对其进行预处理。预处理可能包括预先处理溶液并添加保护剂,以保护物质的性质,并减少氧化或降解。
3. 主要冻干(Primary Drying):在预冷冻物质之后,在真空环境下将固体水分直接从固态蒸发为气态,经过这个步骤可以跳过液态。这个过程称为主要冻干,它是通过减压冷凝技术完成的。通过同时应用低温和低压,固体水分直接从固态蒸发,而无需液态存在。
4. 次要冻干(Secondary Drying):在主要冻干之后,可能仍会存在微量的水分或其他挥发物,这些物质还没有完全蒸发。因此,进行次要冻干步骤,将剩余的水分或挥发物从冻干物质中除去。这通常在加热或加压的条件下进行,以提高物质的干燥程度。
通过以上步骤,物质可以彻底干燥,并保持其原始特性和化学稳定性。冻干的物质在存储和运输过程中具有较长的保质期,并且可以很快地回溶成液体形式,以便后续使用。冻干技术广泛应用于制药、食品、化妆品和生物科技等领域。
冻干即真空冷冻干燥,是利用升华的原理使物料脱水的一种干燥技术。
真空冷冻干燥,也称升华干燥,其原理是将材料冷冻,使其含有的水份变成冰块,然后在真空下使冰升华而达到干燥目的。
水有固态、液态、气态三种态相。根据热力学中的相平衡理论,随压力的降低,水的冰点变化不大,而沸点却越来越低,向冰点靠近。当压力降到一定的真空度时,水的沸点和冰点重合,冰就可以不经液态而直接汽化为气体,这一过程称为升华。
食品的真空冷冻干燥,就是在水的三相点以下,即在低温低压条件下,使食品中冻结的水分升华而脱去。