เครื่องอบแห้งแบบแช่แข็งทำงานอย่างไร

หนึ่งในเทคนิคการเก็บรักษาที่ซับซ้อนที่สุดคือการอบแห้งแบบแช่แข็ง (freeze drying) หรือที่เรียกกันทางวิทยาศาสตร์ว่า ไลโอฟิไลเซชัน (lyophilization) ต่างจากวิธีการอบแห้งแบบดั้งเดิมที่ใช้ความร้อนเพื่อระเหยน้ำ กระบวนการอบแห้งแบบแช่แข็งจะเริ่มจากการแช่แข็งผลิตภัณฑ์ก่อน จากนั้นจึงกำจัดน้ำแข็งออกผ่านกระบวนการซับลิเมชัน (sublimation) ซึ่งเปลี่ยนน้ำแข็งที่แช่แข็งให้กลายเป็นไอโดยตรง โดยไม่ผ่านสถานะของเหลว วิธีการที่อ่อนโยนนี้ไม่ทำให้รูปร่าง เส้นสี ปริมาณสารอาหาร หรือรสชาติเดิมของผลิตภัณฑ์เปลี่ยนแปลงไป และสามารถคงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ไว้ได้นานหลายปีโดยไม่จำเป็นต้องเก็บในตู้เย็น บริษัท Jiangsu Bolaike Refrigeration Science and Technology Development Co., Ltd. มีประวัติศาสตร์ยาวนานกว่า 20 ปีในการผลิตอุปกรณ์สำหรับการอบแห้งแบบแช่แข็ง ด้านล่างนี้คือคำอธิบายขั้นตอนการทำงานของเครื่องอบแห้งแบบแช่แข็ง

1. ขั้นตอนการแช่แข็ง: การเปลี่ยนความชื้นให้กลายเป็นน้ำแข็งแข็งตัว

การแช่แข็งเป็นขั้นตอนแรกของการอบแห้งแบบเยือกแข็ง ผลิตภัณฑ์จะถูกวางลงบนชั้นวางภายในห้องสุญญากาศ และระบบทำความเย็นจะลดอุณหภูมิลงอย่างรวดเร็วให้ต่ำกว่าจุดยูเทกติกของผลิตภัณฑ์ โดยทั่วไปคือ -40 ^o °C หรือต่ำกว่านั้น ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ความชื้นทั้งหมดในผลิตภัณฑ์อยู่ในรูปของผลึกน้ำแข็งแข็งตัวทั้งหมด ความเร็วและสม่ำเสมอของการแช่แข็งมีความสำคัญอย่างยิ่ง การแช่แข็งแบบช้าจะก่อให้เกิดผลึกน้ำแข็งขนาดใหญ่ ซึ่งอาจทำลายผนังเซลล์ ส่งผลให้อาหารมีเนื้อสัมผัสหยาบและฟูพรุน ในขณะที่การแช่แข็งอย่างรวดเร็วโดยไม่เกิดผลึกน้ำแข็งขนาดใหญ่ จะทิ้งผลึกไว้เพียงเล็กน้อย ซึ่งช่วยรักษาโครงสร้างดั้งเดิมของผลิตภัณฑ์ไว้ได้ เครื่องอบแห้งแบบเยือกแข็งของบริษัท Jiangsu Bolaike ติดตั้งระบบทำความเย็นขั้นสูง จึงสามารถรับประกันได้ว่าชั้นวางทั้งหมดจะถูกแช่แข็งอย่างสม่ำเสมอกัน ส่งผลให้ได้คุณภาพผลลัพธ์สูงทุกครั้งที่ผลิตเป็นแบตช์

2. ขั้นตอนหลัก การแห้ง (การระเหิด): การกำจัดน้ำแข็งภายใต้สภาวะสุญญากาศ

เมื่อผลิตภัณฑ์แข็งตัวอย่างสมบูรณ์แล้ว ปั๊มสุญญากาศจะถูกเปิดใช้งาน และความดันภายในห้องจะลดลงจนใกล้เคียงกับสุญญากาศ (โดยทั่วไปต่ำกว่า 100 พาสคัล) จากนั้นชั้นวางจะได้รับความร้อนอย่างอ่อนโยน ในสภาวะความดันต่ำเช่นนี้ น้ำแข็งที่แข็งตัวอยู่จะเกิดการระเหิด—กล่าวคือ เปลี่ยนสถานะเป็นไอของน้ำโดยไม่ละลาย ระบบสุญญากาศจะดึงไอน้ำออกจากห้องและควบแน่นเป็นน้ำแข็งบนขดลวดคอนเดนเซอร์ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าผลิตภัณฑ์อย่างมาก ขั้นตอนการอบแห้งเบื้องต้นนี้จะกำจัดความชื้นส่วนใหญ่ออกไป โดยทั่วไปคิดเป็น 90–95% ของปริมาณความชื้นทั้งหมด ผลิตภัณฑ์จะไม่หดตัว แข็งกระด้าง หรือสูญเสียโครงสร้างเนื่องจากไม่มีน้ำในสถานะของเหลว -ระบบของบริษัท Jiangsu Bolaike ออกแบบมาอย่างเฉพาะเจาะจงเพื่อรักษาอุณหภูมิและความดันให้เหมาะสม เพื่อให้บรรลุอัตราการระเหิดสูงสุดโดยไม่ทำให้ผลิตภัณฑ์ละลาย

3. รอง การอบแห้ง (การกำจัดน้ำที่ผูกพัน)

เมื่อผลิตภัณฑ์แห้งแล้ว จะยังคงมีโมเลกุลน้ำบางส่วนผูกพันอยู่กับผลิตภัณฑ์ แต่ไม่ได้แข็งตัวเป็นน้ำแข็ง โมเลกุลเหล่านี้ยึดติดกับของแข็งในผลิตภัณฑ์โดยแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล การทำให้แห้งขั้นที่สองจะเพิ่มอุณหภูมิของชั้นเก็บ (มักอยู่ที่ +20°C ถึง +50°C) โดยไม่ใช้สุญญากาศ ซึ่งพลังงานเพิ่มเติมนี้จะทำลายพันธะโมเลกุล และทำให้น้ำที่เหลือสามารถแยกตัวออก (ระเหย) จากผลิตภัณฑ์ได้ -4% ตามน้ำหนักของผลิตภัณฑ์ ความชื้นที่ต่ำมากเป็นพิเศษนี้เองที่ทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านกระบวนการแช่แข็งแห้งมีอายุการเก็บรักษาโดยไม่ต้องใช้สารกันบูดได้นานถึง 20 -30 ปี ตัวควบคุมลอจิกแบบเขียนโปรแกรม (PLCs) ที่บริษัท Jiangsu Bolaike มีการตั้งโปรแกรมให้สลับโหมดการทำให้แห้งขั้นที่หนึ่งและขั้นที่สองตามอุณหภูมิและแรงดันของผลิตภัณฑ์

4. เครื่องปรับความหนา และระบบสุญญากาศ: การจับไอน้ำ

การอบแห้งแบบแช่แข็งเป็นไปได้เนื่องจากมีสองระบบสนับสนุน ระบบทำความเย็นยังขับเคลื่อนคอนเดนเซอร์ด้วย ซึ่งประกอบด้วยขดลวดเย็นจำนวนมากที่ตั้งอยู่ภายในห้องแยกต่างหาก อุณหภูมิของคอนเดนเซอร์จะถูกควบคุมให้อยู่ที่ -40 °C   ถึง - 85 °C หรือต่ำกว่าอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ ขณะที่ไอน้ำออกจากห้องผลิตภัณฑ์ มันจะกลายเป็นน้ำแข็งทันทีเมื่อสัมผัสกับขดลวดของคอนเดนเซอร์ คอนเดนเซอร์ช่วยป้องกันไม่ให้ปั๊มสุญญากาศเสียหายจากไอน้ำ ระบบสุญญากาศ (ปั๊มเบื้องต้นและ/หรือปั๊มสุญญากาศระดับสูง) ใช้เพื่อขจัดก๊าซที่ไม่สามารถควบแน่นได้ (เช่น อากาศ ไนโตรเจน) ออกจากห้อง เพื่อให้มั่นใจว่าความดันต่ำที่จำเป็นสำหรับกระบวนการการเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นไอ (sublimation) จะเกิดขึ้นอย่างเหมาะสม เมื่อวงจรการอบแห้งเสร็จสมบูรณ์แล้ว คอนเดนเซอร์จะถูกทำให้ร้อนเพื่อละลายน้ำแข็งออก จากนั้นน้ำที่ละลายแล้วจะถูกระบายน้ำออก บริษัท Jiangsu Bolaike พัฒนาระบบสุญญากาศและระบบคอนเดนเซอร์ที่มีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานสูง ซึ่งช่วยลดระยะเวลาของแต่ละรอบการผลิตและปริมาณการใช้ไฟฟ้า

บทสรุป

เครื่องอบแห้งแบบแช่แข็งเป็นกระบวนการสามขั้นตอน ได้แก่ การแช่แข็ง (เปลี่ยนความชื้นให้กลายเป็นน้ำแข็ง) การอบแห้งขั้นต้น (การระเหิดของน้ำแข็งให้กลายเป็นไอภายใต้สุญญากาศ) และการอบแห้งขั้นที่สอง (การกำจัดน้ำที่ผูกพันอยู่กับวัสดุ) ระบบสุญญากาศทำให้เกิดแรงดันต่ำ ในขณะที่คอนเดนเซอร์ทำหน้าที่จับไอน้ำที่เกิดขึ้น กระบวนการอันอ่อนโยนนี้ช่วยรักษาสี คุณค่าทางโภชนาการ และรสชาติของผลิตภัณฑ์ไว้ได้นานหลายสิบปีโดยไม่จำเป็นต้องใช้ตู้เย็น บริษัท Jiangsu Bolaike ผลิตเครื่องอบแห้งแบบแช่แข็งสำหรับครัวเรือน ห้องปฏิบัติการ อุตสาหกรรมยา และอุตสาหกรรมอาหาร โดยมีประสบการณ์มากกว่า 20 ปี ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO9001 และ CE รวมทั้งมีสิทธิบัตรกว่า 56 ฉบับในประเทศจีน โปรดติดต่อเราทันทีเพื่อขอข้อมูลเพิ่มเติม หรือเยี่ยมชมโรงงานของเราที่เมืองฉางโจว ประเทศจีน