Что такое сублимационная сушилка?

Что такое сублимационная сушилка?

Рисунок 1. Структура сублимационной сушилки

Сублимационная сушилка — это устройство, используемое для удаления воды из образца, пока он находится в замороженном состоянии.

Существует три основных конфигурации оборудования:

• Камера (сушильная камера): хранит и высушивает образец.
• Охлаждающая ловушка: собирает пар, который испарился в конденсаторе, и снова конденсирует его.
• Вакуум Насос: снижает давление внутри устройства.

Эта система удаляет воду и растворители путем сброса давления в предварительно замороженных образцах в камере и сублимации льда, что позволяет проводить сушку, сводя к минимуму структурные изменения.

Применение сублимационных сушилок

Сублимационные сушилки используются для материалов, которые могут испортиться из-за влаги при хранении при комнатной температуре, в холодильном хранилище или замороженном хранилище в течение длительного периода.

Высушенные сублимацией образцы могут храниться при комнатной температуре в течение длительного периода, если они правильно запечатаны. Более того, стоимость обслуживания оборудования во время хранения ниже по сравнению с другими методами хранения.

Конкретные применения этого метода включают:

1. Пищевые продукты

Сублимированные продукты, такие как растворимый кофе, суп мисо и космическая еда, могут храниться в течение длительного периода, подходят для транспортировки благодаря своей сухой и легкой природе и хорошо сохраняют свои вкусовые качества.

2. Фармацевтическая продукция

Сублимационные сушилки используются для производства инъекционных препаратов, таких как термочувствительные белки и ферментные препараты, благодаря их способности создавать порошок без нагревания. Также ведутся исследования по сохранению спермы животных с помощью сублимационных сушилок.

Принцип работы сублимационной сушилки

Рисунок 2. Принципиальная схема сублимационной сушилки

Процесс сублимационной сушки включает следующие этапы:

1. Предварительно заморозьте образец, чтобы полностью его заморозить.
2. Храните замороженный образец в камере (сушильном шкафу).
3. Первичное замораживание: вакуумный насос используется для снижения давления внутри камеры, что позволяет растворителю сублимироваться из образца. В полочном типе тепловая энергия, потерянная во время сублимации, компенсируется нагревом полки, что обеспечивает эффективную сушку.
4. Вторичное замораживание: в полочном типе температура полки повышается для удаления связанной воды, которая была включена в компоненты растворенного вещества. Это относительно короткий процесс.
5. Сбросьте декомпрессию и извлеките образец. В лиофильной сушилке полочного типа флаконы можно закупорить до сброса декомпрессии с помощью закупоренной полки и закупоренного флакона.

Сублимированный водяной пар охлаждается в устройстве, называемом охлаждающей ловушкой, и снова собирается в виде льда. Более быстрая сушка происходит, когда разница температур между сушильной камерой и охлаждающей ловушкой больше.

Что касается пищевых продуктов, их легко растворить и регидратировать водой или кипящей водой. Однако после того, как герметичность нарушена, они склонны к окислению, поглощению влаги и более быстрой порче.

Типы сублимационных сушилок

Рисунок 3. Различные машины для сублимационной сушки

Существует два основных типа сублимационных сушилок: «коллекторного типа» и «полочного типа».

Они бывают разных размеров, от маленьких, используемых для лабораторных исследований, до больших для производственных целей. Мощность сушки варьируется в широких пределах: от 150 мл для небольших моделей до более 100 л для больших моделей.

1. Коллекторный тип

Коллекторный тип относительно мал по масштабу и в первую очередь подходит для фундаментальных исследований, тогда как полочный тип можно использовать в более широких масштабах.

2. Полочный тип

Сублимационные сушилки полочного типа могут контролировать температуру путем нагрева полок. Они могут эффективно компенсировать тепловую энергию, необходимую для сублимации, что делает их подходящими для сушки образцов. Некоторые изделия с полочными пластинами также имеют функцию стопора. Используя закупоривающие флаконы в качестве контейнеров для образцов и управляя полкой для закупоривания, камеру можно автоматически закупорить, сохраняя при этом вакуум.