Почему лёд испаряется, не тая
Жидкой вода может быть только при давлении выше 611 Па — это давление её тройной точки, примерно в 166 раз меньше атмосферного. Если опустить давление ниже, лёд при нагреве не плавится, а сразу переходит в пар. Этот переход и называют сублимацией. Житейский пример — бельё, которое высыхает на морозе.
Температура и давление на каждом этапе цикла лиофильной сушки — ориентиры, режим подбирают под продукт.
Из чего состоит лиофильная сушилка
| Узел | Что делает |
|---|---|
| Камера с полками | держит продукт; полки охлаждают его при заморозке и подогревают при сушке |
| Ловушка (конденсатор) | очень холодная поверхность, на которой пар снова превращается в лёд |
| Вакуумный насос | откачивает воздух, чтобы лёд мог сублимировать |
| Холодильный агрегат | охлаждает полки и ловушку |
| Датчики и контроллер | следят за температурой продукта, полок и давлением, ведут программу |
Этап 1. Заморозка
Продукт охлаждают ниже температуры, при которой замерзает вся вода вместе с растворёнными в ней сахарами и солями. Для большинства продуктов это −30…−50 °C. Чем медленнее заморозка, тем крупнее кристаллы льда: после сушки на их месте остаются крупные поры, и пар выходит легче. Быстрая заморозка даёт мелкие кристаллы и лучше сохраняет клетки, но сушка идёт дольше.
Этап 2. Основная сушка
Камеру откачивают, полки понемногу подогревают, и лёд уходит паром. Температура самого продукта при этом остаётся отрицательной: тепло от полок тратится на испарение. Главное правило этапа — продукт не должен нагреться выше критической температуры, иначе высушенный каркас оплавится и осядет. На основной сушке уходит большая часть воды — около девяти десятых.
Ловушка должна быть холоднее продукта. Пар идёт к более холодной поверхности. Если ловушка теплее продукта или забита льдом, пар попадает в насос, а сушка останавливается.
Этап 3. Досушка
Когда лёд закончился, в продукте ещё остаётся вода, связанная с белками и сахарами. Её удаляют при положительной температуре полок, обычно +20…+40 °C, и глубоком вакууме. После досушки остаточная влажность составляет единицы процентов: такой продукт хранится долго и быстро восстанавливается водой.
Как понять, что сушка закончилась
Лиофильная сушка и сушка тёплым воздухом
| Лиофильная сушка | Сушка тёплым воздухом | |
|---|---|---|
| Температура продукта | ниже нуля на основном этапе | +40…+70 °C |
| Форма и объём | сохраняются | продукт сжимается |
| Восстановление водой | быстрое, почти до исходного вида | медленное и частичное |
| Длительность | часы и сутки | часы |
| Оборудование | вакуумная камера, ловушка, холодильный агрегат | нагреватель и вентилятор |
Лиофильные сушилки KADAMM
| Полки | 0.08–0.12 м² |
| Ловушка | −56 °C, по заказу −80 °C |
Особенности
- Настольная
- 5 исполнений
- Вакуум ≤ 5 Па
| Ловушка | −88 °C |
| Вакуум | ≤ 0.1 Па |
Особенности
- Полки −60…+70 °C
- 40 программ
- Полки 0.1–0.2 м²
| Полки | 0.3–2.25 м² |
| Ловушка | −75 °C |
Особенности
- Масляный подогрев полок
- До 36 сегментов программы
- Заморозка in-situ
| Полки | 0.1–0.6 м² |
| Подогрев | электрический |
Особенности
- Полки −50…+70 °C
- Экран 7″
- Заморозка in-situ