凍幹曲線是表示凍幹過程中凍幹製品的溫度、壓力隨時間而變化的曲線。凍幹曲線的形狀與產品的性能、裝量多少、分裝容器種類、設備條件等諸多因素有關。製定凍幹曲線,主要確定以下參數:
1、預凍速率
預凍速率的快慢,對產品中晶粒的大小、活菌的存活率和升華速率有直接影響。慢凍晶粒大,產品外觀粗糙,不易損傷活菌,但升華速率快。速凍晶粒小,產品外觀細膩,升華速率慢。
2、預凍溫度
製品溫度應低於其共溶點5-10℃。
3、預凍時間
預凍所需時間要根據不同的具體條件而定,總的原則是應使產品各部分*凍牢。在製品溫度降到預定的Z低溫度後,還需在此溫度下保持1-2h,才能進行升華。
4、冷凝器降溫時間和溫度
冷凝器溫度的高低,應根據製品升華的溫度而定。升華溫度低,相應要求冷凝器的溫度也低。升華的最佳速率是在產品升華溫度的飽和蒸汽壓力的二分之一左右。過低的壓力不僅不能加快升華,相反還會向產品的供熱性能差,降低升華速率。
5、升華速率和幹燥時間
升華速率主要由給擱板的供熱能力和冷凝器的捕水能力而定。隻要幹燥箱內的壓力維持在允許的最高壓力下,升溫速率就可提高。一次幹燥時,可粗略的以每小時幹燥製品厚度1mm計。
可以根據下列現象來判斷一次幹燥結束的時間:
1、幹燥層和凍結層的交界麵達到瓶底並消失。
2、產品溫度上升到接近導熱油的溫度。
3、幹燥箱內壓力下降到冷凝器的壓力,兩者接近且壓力維持不變。
4、關閉中隔閥,箱內壓力上升速率與幹箱的泄漏率接近。
上述現象發生後,再延長0.5-1小時,一次幹燥結束。
二次幹燥時,產品的溫度可提高到允許的最高溫度以下,使結合水和吸附於幹燥層中的水獲得足夠的能量,從分子吸附中解析出來。二次幹燥的時間為一次幹燥時間的0.35-0.5倍。
凍幹工藝曲線需要不斷優化:一個好的凍幹工藝應是個性化的,具有產品質量穩定、時間短、能耗低的特征。在凍幹工藝研究中,應用化學、分子學的觀點去觀察問題,用機械、電子、計算機的方法去控製問題。