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冷冻干燥(冻干)

1940
老式实验室中用于食品保鲜的冷冻干燥设备。

(图片仅供参考)

冻干,也称冷冻干燥,是一种利用升华作用来保存易腐烂材料的脱水工艺。首先将材料冷冻,然后对周围环境进行处理。 压力 降低温度,使冻结的水直接从固相(冰)升华成气相(水蒸气)。这样可以避免热干燥方法带来的损害。

Lyophilization is a three-stage process: freezing, primary drying (sublimation), and secondary drying (desorption). First, the material is frozen below its triple point to ensure that sublimation, rather than melting, will occur. The freezing method is critical, as the size of the ice crystals formed can affect the final product’s structure and rehydration properties. Rapid freezing (snap-freezing) produces small ice crystals, which is often desirable for preserving cell structures.

接下来,在初级干燥阶段,压力显著降低,形成真空。对材料施加少量热量,以提供冰升华所需的能量。然后,水蒸气从干燥室中排出,通常是通过将其冷凝到保持在极低温度的冷表面(冷凝器)上来实现的。此阶段去除大部分水分。最后,在二级干燥阶段,温度略微升高,以去除吸附在材料表面的任何残留未冻结的水分子。最终得到脱水、结构完整且轻质的产品,可在室温下长期储存,并可通过加水快速复水。由于该工艺避免了液相阶段,因此可最大限度地减少收缩,保持原始形状,并保留挥发性芳香化合物,使其优于其他适用于易损材料的干燥方法。

UNESCO Nomenclature: 3308
食品科学与技术

类型

工业流程

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 晒干和腌制等古老的食品保存技术
  • 了解相图和水的三相点
  • 开发可靠的制冷和真空泵技术
  • 第二次世界大战期间对稳定血浆的需求推动了其发展

应用程序

  • 速溶咖啡的生产
  • 为宇航员和徒步旅行者保存食物
  • 疫苗和抗生素等药品的长期储存
  • 稳定微生物培养物和组织等生物样本以供研究
  • 修复被水损坏的文件和书籍

专利:

  • US2563129A
  • US2677889A

潜在创新理念

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相关领域:冻干、冷冻干燥、升华、脱水、保藏、食品、药品、真空、冰、低温。

历史背景

冷冻干燥(冻干)

1934
1940
1940
1940
1940
1940
1945-01-01
1930
1940
1940
1940
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1940
1948

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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