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凍干機(jī)預(yù)凍的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)

閱讀:3206      發(fā)布時(shí)間:2021-8-16
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1.共晶溫度(Eutectic temperature, Te)

當(dāng)溶液達(dá)到某一溫度或溫度區(qū)域時(shí),其液態(tài)和所形成的固態(tài)中的組分*相同,,這時(shí)的溶液稱為共晶溶液,,這時(shí)的溫度或溫度區(qū)間稱為該溶液的共晶點(diǎn)或共晶區(qū),也稱為*固化溫度,,它是產(chǎn)品在冷卻過程中從液態(tài)結(jié)束轉(zhuǎn)向固態(tài)的最高溫度,。

溶液在凍結(jié)過程中,需過冷到冰點(diǎn)以下,,形成過冷液體,,其內(nèi)部產(chǎn)生晶核以后,自由水才開始以冰的形式結(jié)晶,,同時(shí)放出結(jié)晶熱(如果有溫度探頭檢測,,會(huì)見到溫度會(huì)上升),使其溫度上升到冰點(diǎn),,隨著晶體的生長,,溶液濃度增加,當(dāng)濃度到達(dá)共晶濃度,,溫度下降到共晶點(diǎn)以下時(shí),,溶液就全部凍結(jié),形成晶體結(jié)構(gòu),。



塌陷溫度(Collapse temperature, Tc):凍干時(shí),,干燥層溫度上升到一定數(shù)值時(shí),物料中的冰晶消失,,原先為冰晶所占據(jù)的空間成為空穴,因此凍干層呈多孔蜂窩狀海綿體結(jié)構(gòu),,此結(jié)構(gòu)與溫度有關(guān),。當(dāng)蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的固體基質(zhì)溫度較高時(shí),,其剛性降低。當(dāng)溫度達(dá)到某一臨界值時(shí),,固體基質(zhì)的剛性不足以維持蜂窩狀結(jié)構(gòu),,空穴的固形物基質(zhì)壁將發(fā)生塌陷,原先蒸汽擴(kuò)散的通道被封閉,,此臨界溫度稱為凍干物料的崩潰溫度或塌陷溫度,。

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Glass transition temperature, Tg’):凍干過程的玻璃化溫度指最大凍結(jié) 濃縮液的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。在無定型結(jié)構(gòu)材料中,,原子,、離子或分子的排列是無規(guī)則的。因?yàn)樵趦鼋Y(jié)過程中隨著冰晶的析出,,剩余溶液的濃度逐漸增加,,當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí),剩余的水分不再結(jié)晶,,此時(shí)的溶液達(dá)到最大凍結(jié)濃縮狀態(tài),,對(duì)應(yīng)的溫度稱為最大凍結(jié)濃縮液的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。絕大部分制品是無定型結(jié)構(gòu),,小部分制品是晶體結(jié)構(gòu),,或者是混合結(jié)構(gòu)。除了與制品配方有關(guān)外,,何種結(jié)構(gòu),,還與預(yù)凍溫度和速度有關(guān)。

在Tg’溫度下預(yù)凍,,形成無定型結(jié)構(gòu),;

在Tg’溫度以上,在Te溫度以下預(yù)凍,,就形成了晶體結(jié)構(gòu),。

晶體結(jié)構(gòu)可以更快和更容易凍干,但穩(wěn)定性稍差,,溶解性稍差,;

無定型結(jié)構(gòu)凍干比較難,但穩(wěn)定性好,,溶解性好,。

一般情況,塌陷溫度(Tc) > 比共晶點(diǎn)溫度(Te)> 玻璃化溫度Tg’,。


多數(shù)情況下,,塌陷溫度(Tc)要比玻璃化溫度Tg’高20K左右

凍干制品升華前,,必須凍結(jié)到一定的溫度,,這個(gè)溫度應(yīng)設(shè)在制品的凝固溫度以下10至20℃左右,。

該凝固溫度,主要取決于樣品凍干過程中需要固化的狀態(tài),是晶體結(jié)構(gòu)還是無定型結(jié)構(gòu),。

晶體結(jié)構(gòu),,對(duì)應(yīng)的溫度為Te;

無定型結(jié)構(gòu),,對(duì)應(yīng)的溫度是Tg’,。


退火工藝:(有些溶液可做退火處理)將冷凍的產(chǎn)品加熱到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上,塌陷溫度以下,,并在此溫度保持?jǐn)?shù)小時(shí),,由于晶體在此溫度下不斷生長,玻璃態(tài)會(huì)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài),,然后使產(chǎn)品再次降溫并*凍結(jié),,通過這個(gè)回?zé)崽幚淼墓に嚹苁共AB(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)。


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