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フリーズドライヤー機械の仕組み

2026-03-01 13:20:01
フリーズドライヤー機械の仕組み

最も洗練された保存技術の一つは、科学的には「凍結乾燥」または「リオフィル化」と呼ばれるフリーズドライです。従来の乾燥法(加熱によって水分を蒸発させる方法)とは異なり、フリーズドライはまず製品を凍結させ、その後、昇華プロセスにより氷を直接水蒸気へと変換して除去する方法です(液体状態を経ずに凍った水を気体へと変える)。この穏やかな処理により、製品の元々の形状、色、栄養成分、風味が変化せず、冷蔵設備を必要とせずに長期間にわたり品質を維持できます。当社、江蘇ボーライク冷凍科学技術開発有限公司(Jiangsu Bolaike Refrigeration Science and Technology Development Co., Ltd.)では、フリーズドライ装置の製造実績が20年以上に及びます。以下に、フリーズドライヤーの動作手順を段階的に説明します。

1. 凍結工程:水分を固体の氷へと変換

凍結はフリーズドライ(冷凍乾燥)の最初の工程です。製品は真空チャンバー内のシェルフに配置され、冷却システムにより急速に製品の共晶点以下の温度まで降温されます。通常は-40℃以下です。この温度では、製品中の全水分が固体の氷結晶の形で存在します。凍結速度および均一性は極めて重要です。緩やかな凍結では大きな氷結晶が形成され、細胞壁を損傷する可能性があり、その結果、食品は粗くスポンジ状になることがあります。一方、大型の氷結晶を伴わない急速凍結では、極めて微小な結晶のみが残り、製品本来の構造を維持できます。江蘇ボーライク社のフリーズドライヤーは高度な冷却システムを備えており、すべてのシェルフが同一条件で凍結されることを保証し、各ロットの生産において常に高品質な結果を得ることができます。 江蘇ボーライク社のフリーズドライヤーは高度な冷却システムを備えており、すべてのシェルフが同一条件で凍結されることを保証し、各ロットの生産において常に高品質な結果を得ることができます。

2. 一次乾燥 乾燥 (昇華):真空下での氷の除去

製品が完全に凍結した後、真空ポンプが作動し、チャンバー内の圧力をほぼ真空状態(通常100 Pa未満)まで低下させます。その後、シェルフにゆっくりと加熱が加えられます。このような低圧条件下では、凍結した水(氷)が昇華します——つまり、液体化することなく水蒸気になります。真空システムがこの水蒸気をチャンバーから排出し、さらに製品よりも低温に保たれた冷凝コイル上で凝縮させます。この初期乾燥工程により、全水分量の約90~95%が除去されます。 -製品は液体水が存在しないため、収縮・硬化・構造の損失を起こしません。江蘇ボーライク社の装置は、製品を溶融させることなく昇華速度を最大限に高めるために、温度および圧力を極めて精密に制御します。

3. 二次 乾燥(脱吸着):結合水の除去

製品が乾燥されると、常に一部の水分子が製品に結合していますが、それらは氷として凍結されていません。これらの水分子は、製品中の固体成分による分子間引力によって結合しています。二次乾燥では、真空をかけずに棚の温度を上昇させ(通常は+20℃~+50℃)、この追加のエネルギーにより分子結合が切断され、残存する水分が製品から脱離(蒸発)します。 -二次乾燥工程により、製品中の全残留水分量は製品重量に対して1~4%まで低減されます。 -この極めて低い水分含有量こそが、冷凍乾燥製品に添加物不使用で驚異的な20~30年の保存寿命をもたらす要因です。江蘇ボーライク社のプログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)は、製品の温度および圧力を基に、一次乾燥と二次乾燥をプログラム制御で切り替えるよう設定されています。

4. コンデンサ および真空システム:水蒸気の捕集

凍結乾燥は、2つの補助システムによって可能になります。冷凍システムはコンデンサー(別室に設置された一連の低温コイル)も駆動します。コンデンサーの温度は-40 °C  85 °C まで、あるいはそれよりもさらに低く保たれます。水蒸気が製品室から排出されると、すぐにコンデンサーコイル上に氷の形で凝縮・凍結します。このコンデンサーは、水蒸気による真空ポンプの損傷を防ぐ役割を果たします。真空システム(ローリングポンプおよび/または高真空ポンプ)は、昇華工程中に必要な低圧環境を確保するために、室内の非凝縮性ガス(空気、窒素など)を除去するために使用されます。サイクルが完了すると、コンデンサーを加熱して氷を溶かし、排水します。江蘇ボライク社は、省エネルギー型の真空およびコンデンサーシステムを開発しており、サイクル時間と電力消費を最小限に抑えています。

結論

フリーズドライヤーは、3段階のプロセスで構成されています。第1段階は「凍結」(水分を氷に変換)、第2段階は「一次乾燥」(真空下で氷を水蒸気へと昇華させる)、第3段階は「二次乾燥」(結合水の除去)です。真空システムにより低圧環境が確保され、コンデンサーが水蒸気を捕捉します。この穏やかなプロセスにより、冷蔵設備を必要とせずに、数十年にわたり色、栄養素、風味が維持されます。江蘇ボーライク社は、家庭用・実験室用・医薬品用・食品用のフリーズドライヤーを製造しており、20年以上の経験に加え、ISO9001およびCE認証を取得、中国国内で56件以上の特許を保有しています。詳しく知りたい方、または中国常州市の工場見学をご希望の方は、今すぐお問い合わせください。