Το μέλλον της τεχνολογίας FD
10 月 -20-2020
Το μέλλον της ξήρανσης με κατάψυξη
Η ξήρανση με κατάψυξη (λυοφιλοποίηση) έχει χρησιμοποιηθεί βιομηχανικά για δεκαετίες για τη διατήρηση των τροφίμων και των βιολογικών υλικών, αλλά οι παραδοσιακοί στεγνωτήρες πάγωσης τύπου δίσκου είναι αργές και έντασης εργασίας. Μια νέα διαδικασία «ενεργού κατάψυξης» υπόσχεται να εξαλείψει αυτά τα μειονεκτήματα.
Το μέλλον της ξήρανσης με κατάψυξη
Η ιστορία της ξήρανσης του πάγωμα πηγαίνει πίσω στην αρχαία Inca's, που διατήρησε πατάτες και άλλα λαχανικά απλώς εκθέτοντάς τα στον αέρα. Οι χαμηλές χειμερινές θερμοκρασίες γύρισαν το νερό στο φαγητό σε πάγο, το οποίο στη συνέχεια εξατμίστηκε στον πολύ ξηρό αέρα του βουνού. Στη δεκαετία του 1930, η βιομηχανική ξήρανση με πάγωμα αναπτύχθηκε ως ένας τρόπος για τη διατήρηση του πλεονασματικού καφέ σε χώρες όπως η Βραζιλία. Το Nescafé και άλλα διάσημα εμπορικά σήματα ιδρύθηκαν αυτή τη στιγμή και ο Instant Coffee είναι τώρα το πιο γνωστό προϊόν που έχει αποξηραθεί από ψύξη. Κατά τη διάρκεια του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου, η ξήρανση κατάψυξης χρησιμοποιήθηκε επίσης για ιατρικές προμήθειες όπως η πενικιλίνη και το πλάσμα αίματος. Τις επόμενες δεκαετίες η χρήση της ξήρανσης με κατάψυξη επεκτάθηκε στο σημείο όπου σήμερα η τεχνολογία χρησιμοποιείται στην παραγωγή περίπου 400 διαφορετικών τροφίμων και πολλών φαρμακευτικών προϊόντων.
Προβλήματα με την παραδοσιακή μέθοδο
Από τη δεκαετία του 1930, η βιομηχανική ξήρανση κατάψυξης εξαρτάται από έναν μόνο τύπο εξοπλισμού: το στεγνωτήριο κατάψυξης τύπου δίσκου. Σε ένα στεγνωτήριο κατάψυξης δίσκου, το υλικό που πρέπει να ξηραίνεται τοποθετείται σε ανοιχτές δίσκους και υποστηρίζεται σε ράφια εξοπλισμένα με συστήματα ψύξης και θέρμανσης. Οι δίσκοι είναι διατεταγμένοι μέσα σε ένα θάλαμο που συνδέεται με μια αντλία κενού.
Πρώτον, το υλικό είναι παγωμένο σε ατμοσφαιρική πίεση μειώνοντας τη θερμοκρασία των ράφια. Στη συνέχεια, ο θάλαμος ξήρανσης εκκενώνεται σε μια πίεση τυπικά στην περιοχή 0,01-1 mbar. Η απαλή θερμότητα που εφαρμόζεται στα ράφια προκαλεί εξατμισμό πάγου στο προϊόν χωρίς να διέρχεται από την υγρή φάση (υποβιβασμένη). Το βαθύ κενό επιτρέπει σε αυτό να λαμβάνει χώρα σε θερμοκρασία -20C ή ακόμα και χαμηλότερη. Εάν είναι απαραίτητο, για παράδειγμα όπου χρησιμοποιούνται οργανικοί διαλύτες, ο διαλύτης ανακτάται από την εξάτμιση της αντλίας κενού από έναν συμπυκνωτή χαμηλής θερμοκρασίας.
Παρά την επιτυχή λειτουργία εδώ και πολλές δεκαετίες, οι στεγνωτήρες κατάψυξης δίσκων έχουν τρία σημαντικά μειονεκτήματα. Πρώτον, η φόρτωση και η εκφόρτωση είναι ένταση εργασίας, ειδικά επειδή οι μεγάλες μονάδες μπορεί να περιέχουν αρκετές εκατοντάδες δίσκους. Δεύτερον, το αποξηραμένο κέικ που απομακρύνεται από τους δίσκους απαιτεί συχνά λείανση για να το μετατρέψει σε ένα ελεύθερο ροή κοκκώδους προϊόντος. Τρίτον, ο σχηματισμός ενός «δέρματος» αποξηραμένου προϊόντος στην επιφάνεια του δίσκου εμποδίζει τη διέλευση ατμών, καθιστώντας αυτή τη μέθοδο ξήρανσης με κατάψυξη πολύ αργή.
