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凍干機(jī):冷凍速率對產(chǎn)品干燥的影響

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    眾所周知凍干機(jī)原理是先低溫下把產(chǎn)品凍結(jié),然后抽真空干燥。這里我們就說說冷凍速率對產(chǎn)品干燥的影響。冷凍速率的快慢會影響冰晶尺寸的大小,因此也會影響干燥產(chǎn)品的質(zhì)量。冷凍過程中,冰晶的數(shù)量和大小受二個(gè)因素影響,即成核速率和晶體生長速率,而這二者都受溫度的影響。在0℃時(shí)晶體的生長速率增加,而成核速率很低,因此在 0℃保持一段的時(shí)間將產(chǎn)生數(shù)量少而尺寸大的晶體,在低于0℃以下的溫度凍結(jié)時(shí)將得到數(shù)量多而尺寸小的晶體。

   冰晶的大小也影響干燥速率和干燥后產(chǎn)品的溶解速度和產(chǎn)品質(zhì)量。大的冰晶利于升 華,小的冰晶不利于升華;大的冰晶溶解慢,小的冰晶溶解快;冰晶越小干燥后越能反映產(chǎn) 品的原來結(jié)構(gòu)。

   冷凍會對細(xì)胞和生命體產(chǎn)生一定的破壞作用,其機(jī)理非常復(fù)雜,目前尚無統(tǒng)一的理論, 但一般認(rèn)為主要是由機(jī)械效應(yīng)和溶質(zhì)效應(yīng)引起的。

   機(jī)械效應(yīng)是細(xì)胞內(nèi)外冰晶生長而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力引起的,特別是對有細(xì)胞膜這樣的生命體影響較大,一般冰晶越大,細(xì)胞膜越易破裂,從而造成細(xì)胞的死亡,冰晶小,細(xì)胞膜的損傷小。

   產(chǎn)品冷凍時(shí)首先水開始結(jié)冰,冰晶的生長逐步造成溶液的濃縮,即電解質(zhì)的濃縮,而蛋白質(zhì)對電解質(zhì)的濃度是很敏感的,電解質(zhì)濃度的增加會引起蛋白質(zhì)的變性,而生命體是由蛋白質(zhì)組成的,蛋白質(zhì)的變性會引起生命體的死亡,電解質(zhì)濃度增加也會引起細(xì)胞脫水而死亡。溶質(zhì)效應(yīng)在某一溫度范圍最明顯,這個(gè)范圍在水的冰點(diǎn)和該液體的固化溫度之間,如果能以較高的降溫速率越過這一溫度范圍,則溶質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生的影響就能減小。


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