کاربرد لیوفیلیزاسیون

خشک کردن فریز محصول باید در دستگاه خاصی انجام شود که به آن دستگاه انجماد خشک کن خلاء یا به اختصار دستگاه انجماد خشک می گویند.

فریزدرایر به چهار بخش اصلی تقسیم می شود: سیستم تبرید، سیستم خلاء، سیستم گرمایش و سیستم کنترل. با توجه به ساختار، از جعبه خشک کن انجمادی یا جعبه خشک کن، کندانسور یا کندانسور بخار آب، فریزر، پمپ خلاء و شیر، عنصر کنترل الکتریکی و غیره تشکیل شده است.

جعبه خشک کردن انجمادی جعبه ای با دمای بالا و پایین است که می توان آن را تا حدود -40 درجه خنک کرد و تا حدود 50 درجه گرم کرد. همچنین یک ظرف دربسته است که می توان آن را تخلیه کرد. این بخش اصلی دستگاه خشک کن انجمادی است. محصولاتی که باید انجماد خشک شوند بر روی صفحات فلزی لایه بندی شده در جعبه قرار می گیرند و محصولات منجمد شده و تحت خلاء حرارت داده می شوند تا آب موجود در محصولات تصعید و خشک شود.

کندانسور همچنین یک ظرف خلاء محفوظ با سطح جذب فلزی با سطح وسیعی در داخل آن است. دمای سطح جذب را می توان تا زیر -40 درجه کاهش داد و این دمای پایین را می توان به طور مداوم حفظ کرد. عملکرد کندانسور انجماد و جذب بخار آب حاصل از تصعید محصول در جعبه خشک کن انجمادی روی سطح فلزی آن است.

جعبه خشک کن انجمادی، کندانسور، لوله های خلاء و شیرها، همراه با پمپ خلاء، سیستم خلاء دستگاه خشک کن انجمادی را تشکیل می دهند. سیستم خلاء نیازی به نشتی هوا ندارد. پمپ خلاء بخش مهمی از سیستم خلاء برای ایجاد خلاء است. یک سیستم خلاء برای خشک کردن سریع تصعید محصول ضروری است.

سیستم تبرید از یک فریزر، یک جعبه خشک کن انجمادی و لوله های داخل کندانسور تشکیل شده است. فریزر می تواند دو مجموعه مستقل باشد یا یک مجموعه را می توان با هم استفاده کرد. عملکرد فریزر این است که جعبه خشک کن انجمادی و کندانسور را در یخچال نگه می دارد تا دمای پایین مورد نیاز برای کار خود را تولید و حفظ کند. دو روش تبرید مستقیم و تبرید غیر مستقیم دارد.

سیستم گرمایش روش های گرمایش متفاوتی برای فریز خشک کن های مختلف دارد. برخی از روش گرمایش الکتریکی مستقیم استفاده می کنند. برخی از محیط میانی برای گرم کردن استفاده می کنند و محیط میانی به طور مداوم توسط یک پمپ به گردش در می آید. عملکرد سیستم گرمایش این است که محصول را در جعبه خشک کن انجمادی گرم می کند، به طوری که رطوبت موجود در محصول می تواند به طور مداوم تصعید شود و نیازهای رطوبت باقیمانده مشخص شده را برآورده کند.

سیستم کنترل شامل سوئیچ های کنترلی مختلف، ابزارهای نشان دهنده و تنظیم کننده (نگاه کنید به شکل 1) و برخی دستگاه های خودکار است که می توانند نسبتاً ساده یا پیچیده باشند. به طور کلی، یک خشک کن انجمادی با درجه اتوماسیون بالاتر، سیستم کنترل پیچیده تری دارد. عملکرد سیستم کنترل کنترل یخ خشک کن به صورت دستی یا خودکار و کنترل عملکرد عادی دستگاه برای انجماد محصولات خشکی است که الزامات را برآورده می کنند.

روش انجماد خشک کردن به این صورت است: قبل از خشک کردن انجمادی، محصولات را در ظروف مناسب معمولاً بطری های شیشه ای یا آمپول بسته بندی کنید تا خشک شوند. سپس آن را در یک سینی فلزی متناسب با اندازه جعبه خشک کن فریز کنید. قبل از بسته بندی، جعبه خشک کن انجمادی باید در یک جعبه خالی خنک شود و سپس محصول باید در جعبه خشک کن انجمادی برای پیش انجماد قرار گیرد. قبل از جاروبرقی، کندانسور باید از قبل با توجه به سرعت خنک کننده فریزر کندانسور کار کند. دمای آن باید به حدود -40 درجه برسد و وقتی درجه خلاء به مقدار مشخصی رسید (معمولاً باید به درجه خلاء بالای 100uHg برسد)، محصولات داخل جعبه را می توان گرم کرد. به طور کلی گرمایش در دو مرحله انجام می شود. مرحله اول گرم کردن باعث نمی شود که دمای محصول از دمای یوتکتیک تجاوز کند. مرحله دوم گرمایش پس از اینکه آب موجود در محصول اساساً خشک شد انجام می شود و سپس محصول را می توان به سرعت تا دمای مشخص شده بالا برد. حداکثر دما خشک کردن انجمادی را می توان پس از چند ساعت در حداکثر دما خاتمه داد. این مربوط به حجم پر شدن محصول در هر بطری، حجم کل پر شدن، شکل و مشخصات ظرف شیشه ای، نوع محصول، منحنی خشک کردن انجمادی و عملکرد دستگاه است.

پس از خشک کردن انجمادی، هوای خشک و استریل را داخل جعبه خشک کن قرار دهید و سپس در اسرع وقت وصل کنید و آب بندی کنید تا از جذب مجدد رطوبت در هوا جلوگیری شود.

در فرآیند خشک کردن انجمادی، دمای محصول و صفحه، دمای کندانسور و درجه خلاء به صورت منحنی کشیده می شود که به آن منحنی خشک کردن انجمادی می گویند. به طور کلی، درجه حرارت حد است و زمان آبسیسا است. محصولات مختلف لیوفیلیز شده از پروفایل های لیوفیلیزاسیون متفاوت استفاده می کنند. هنگامی که منحنی های خشک کردن انجمادی مختلف برای یک محصول استفاده می شود، کیفیت محصول نیز متفاوت است و منحنی خشک کردن انجمادی نیز به عملکرد دستگاه انجماد بستگی دارد. بنابراین، محصولات مختلف و لیوفیلیزهای مختلف منحنی های لیوفیلیزاسیون متفاوتی را اعمال می کنند.