冷冻干燥

取自 食品百科全书

(修订版本间差异)
跳转到: 导航, 搜索
08:39 2007年2月26日的修订版本 (编辑)
月夜 (Talk | 贡献)

←上一个
当前修订版本 (08:32 2007年7月26日) (编辑) (undo)
Violin (Talk | 贡献)

 
第3行: 第3行:
[英文]: freeze drying [英文]: freeze drying
-[说明]: 又称升华干燥。将含水物料冷冻到冰点以下,使水转变为冰,然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。物料可先在冷冻装置内冷冻,再进行干燥。但也可直接在干燥室内经迅速抽成真空而冷冻。升华生成的水蒸气借冷凝器除去。升华过程中所需的汽化热量,一般用热辐射供给。其主要优点是:(1)干燥后的物料保持原来的化学组成和物理性质(如多孔结构、胶体性质等);(2)热量消耗比其他干燥方法少。缺点是费用较高,不能广泛采用。用于干燥抗生素、蔬菜和水果等。 +[说明]: 又称[[升华干燥]]。将含水物料冷冻到冰点以下,使水转变为冰,然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。物料可先在冷冻装置内冷冻,再进行干燥。但也可直接在干燥室内经迅速抽成真空而冷冻。升华生成的水蒸气借冷凝器除去。升华过程中所需的汽化热量,一般用热辐射供给。其主要优点是:(1)干燥后的物料保持原来的化学组成和物理性质(如多孔结构、胶体性质等);(2)热量消耗比其他干燥方法少。缺点是费用较高,不能广泛采用。用于干燥抗生素、蔬菜和水果等。
 + 
 +----
 +冷冻干燥就是把含有大量水分的物质,预先进行降温冻结成固体。然后在真空的条件下使水蒸汽直接从固体中升华出来,而物质本身留在冻结的冰架子中,从而使得干燥制品不失原有的固体骨架结构,保持物料原有的形态,且制品[[复水性]]极好。
 + 
 +利用冷冻干燥目的是为了贮存潮湿的物质,通常是含有微生物组织的水溶液,或不含微生物组织的水溶液。产品在冻结之后置于一个低水气压下,这时包含冰的升华,直接由固态在不发生熔化的情况下变成汽态。与其他干燥方式相比避免了化学、物理和酶的变化,从而确保了制品物性在保存时不易改变。实际需要的低水汽压是靠真空的状况下达到的。
 + 
 +真空冷冻干燥技术主要应用于:
 + 
 +(1) 热稳定性差的生物制品,生化类制品,血液制品,基因工程类制品等药物冻干;
 + 
 +(2) 为保持生物组织结构和活性,外科手术用的皮层、骨骼、角膜、心瓣膜等生物组织的处理;
 + 
 +(3) 以保持食物色、香、味和营养成分以及能迅速复水的[[咖啡]]、[[调料]]、[[肉类]]、[[海产品]]、[[果蔬]]的冻干;
 + 
 +(4) 在微胶囊制备、药品控释材料等方面的应用。 以保持生鲜物质不变性的[[人参]]、[[蜂皇浆]]、[[龟]][[鳖]]等保健品及中草药制剂的加工;
 + 
 +(5) 超微细粉末功能材料如:光导纤维、超导材料、微波介质材料、磁粉以及能加速反应工程的催化剂的处理等。
 +
 +二、冷冻干燥的原理及优点
 + 
 +1、 水的状态平衡图
 + 
 +物质有固、液、汽三态,物质的状态与其温度和压力有关。图1-1示出水(H2O)的状态平衡图。图中OA、OB、OC三条曲线分别表示冰和水、水和水蒸汽、冰和水蒸汽两相共存时其压力和温度之间的关系。分别称为溶化线、沸腾线和升华线。此三条曲线将图面分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域,分别称为固相区、液相区和气相区。箭头1、2、3分别表示冰溶化成水,水汽化成水蒸汽和冰升华成水蒸汽的过程。曲线OB的顶端有一点K,其温度为374℃,称为临界点。若水蒸汽的温度高于其临界温度374℃时,无论怎样加大压力,水蒸汽也不能变成水。三曲线的交点O,为固、液、汽三相其存的状态,称为三相点,其温度为0.01℃,压力为610Pa。在三相点以下,不存在液相。
 +
 +若将冰面的压力保持低于610Pa,且给冰加热,冰就会不经液相直接变成汽相,这一过程称为升华。
 + 
 +真空冷冻干燥是先将湿料冻结到共晶点温度以下,使水分变成固态的冰,然后在较高的真空度下,使冰直接升华为水蒸气,再用真空系统中的水汽凝结器将水蒸气冷凝,从而获得干燥制品的技术。干燥过程是水的物态变化和移动的过程。这种变化和移动发生在低温低压下。因此,真空冷冻干燥的基本原理就是低温低压下传质传热的机理。
 + 
 +2、 冷冻干燥的优点
 + 
 +冷冻干燥与常规的晒干、烘干、煮干、喷雾干燥及真空干燥相比,有许多突出的优点:
 + 
 +(1) 冷冻干燥在低温下进行,因此在对于许多热敏性的物质特别适用。如[[蛋白质]]、[[微生物]]之类,不会发生变性或失去生物活力。
 + 
 +(2) 在冻干过程中,微生物的生长和[[酶]]的作用无法进行。因此能保持原来的性状。
 + 
 +(3) 在低温下干燥时,物质中的一些挥发性成份和受热变性的营养成分损失很小,适合一些化学制品、药品和食品的干燥。
 + 
 +(4) 由于在冻结的状态下进行干燥,因此制品的体积、形状几乎不变,保持了原来的结构,不会发生浓缩现象。干燥后的物质疏松多孔,呈海绵状,加水后溶解迅速而完全,几乎立即恢复原来的性状。
 + 
 +(5) 在真空下进行干燥,物料处于高度缺氧状态下,容易氧化的物质得到了保护。
 + 
 +(6) 干燥能排除95-99%以上的水份,使干燥后产品能长期保存而不变质。
[[category:l]] [[category:l]]

当前修订版本

[中文]: 冷冻干燥

[英文]: freeze drying

[说明]: 又称升华干燥。将含水物料冷冻到冰点以下,使水转变为冰,然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。物料可先在冷冻装置内冷冻,再进行干燥。但也可直接在干燥室内经迅速抽成真空而冷冻。升华生成的水蒸气借冷凝器除去。升华过程中所需的汽化热量,一般用热辐射供给。其主要优点是:(1)干燥后的物料保持原来的化学组成和物理性质(如多孔结构、胶体性质等);(2)热量消耗比其他干燥方法少。缺点是费用较高,不能广泛采用。用于干燥抗生素、蔬菜和水果等。


冷冻干燥就是把含有大量水分的物质,预先进行降温冻结成固体。然后在真空的条件下使水蒸汽直接从固体中升华出来,而物质本身留在冻结的冰架子中,从而使得干燥制品不失原有的固体骨架结构,保持物料原有的形态,且制品复水性极好。

利用冷冻干燥目的是为了贮存潮湿的物质,通常是含有微生物组织的水溶液,或不含微生物组织的水溶液。产品在冻结之后置于一个低水气压下,这时包含冰的升华,直接由固态在不发生熔化的情况下变成汽态。与其他干燥方式相比避免了化学、物理和酶的变化,从而确保了制品物性在保存时不易改变。实际需要的低水汽压是靠真空的状况下达到的。

真空冷冻干燥技术主要应用于:

(1) 热稳定性差的生物制品,生化类制品,血液制品,基因工程类制品等药物冻干;

(2) 为保持生物组织结构和活性,外科手术用的皮层、骨骼、角膜、心瓣膜等生物组织的处理;

(3) 以保持食物色、香、味和营养成分以及能迅速复水的咖啡调料肉类海产品果蔬的冻干;

(4) 在微胶囊制备、药品控释材料等方面的应用。 以保持生鲜物质不变性的人参蜂皇浆等保健品及中草药制剂的加工;

(5) 超微细粉末功能材料如:光导纤维、超导材料、微波介质材料、磁粉以及能加速反应工程的催化剂的处理等。

二、冷冻干燥的原理及优点

1、 水的状态平衡图

物质有固、液、汽三态,物质的状态与其温度和压力有关。图1-1示出水(H2O)的状态平衡图。图中OA、OB、OC三条曲线分别表示冰和水、水和水蒸汽、冰和水蒸汽两相共存时其压力和温度之间的关系。分别称为溶化线、沸腾线和升华线。此三条曲线将图面分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域,分别称为固相区、液相区和气相区。箭头1、2、3分别表示冰溶化成水,水汽化成水蒸汽和冰升华成水蒸汽的过程。曲线OB的顶端有一点K,其温度为374℃,称为临界点。若水蒸汽的温度高于其临界温度374℃时,无论怎样加大压力,水蒸汽也不能变成水。三曲线的交点O,为固、液、汽三相其存的状态,称为三相点,其温度为0.01℃,压力为610Pa。在三相点以下,不存在液相。

若将冰面的压力保持低于610Pa,且给冰加热,冰就会不经液相直接变成汽相,这一过程称为升华。

真空冷冻干燥是先将湿料冻结到共晶点温度以下,使水分变成固态的冰,然后在较高的真空度下,使冰直接升华为水蒸气,再用真空系统中的水汽凝结器将水蒸气冷凝,从而获得干燥制品的技术。干燥过程是水的物态变化和移动的过程。这种变化和移动发生在低温低压下。因此,真空冷冻干燥的基本原理就是低温低压下传质传热的机理。

2、 冷冻干燥的优点

冷冻干燥与常规的晒干、烘干、煮干、喷雾干燥及真空干燥相比,有许多突出的优点:

(1) 冷冻干燥在低温下进行,因此在对于许多热敏性的物质特别适用。如蛋白质微生物之类,不会发生变性或失去生物活力。

(2) 在冻干过程中,微生物的生长和的作用无法进行。因此能保持原来的性状。

(3) 在低温下干燥时,物质中的一些挥发性成份和受热变性的营养成分损失很小,适合一些化学制品、药品和食品的干燥。

(4) 由于在冻结的状态下进行干燥,因此制品的体积、形状几乎不变,保持了原来的结构,不会发生浓缩现象。干燥后的物质疏松多孔,呈海绵状,加水后溶解迅速而完全,几乎立即恢复原来的性状。

(5) 在真空下进行干燥,物料处于高度缺氧状态下,容易氧化的物质得到了保护。

(6) 干燥能排除95-99%以上的水份,使干燥后产品能长期保存而不变质。

个人工具

鲁ICP备14027462号-6

鲁公网安备 37060202000129号