خشک‌کردن انجمادی

خشک‌کردن انجمادی
خشک‌کردن انجمادی به طور خلاصه فرایندی است که در طی آن ماده‌ای را منجمد می‌کنند و سپس با کاهش فشار سامانه، آب منجمد درون ماده مورد نظر را به طور مستقیم به بخار تبدیل می‌کنند(تصعید). از این فرایند برای افزایش مدت نگه‌داری مواد غذایی و دارویی و هم‌چنین آسان کردن حمل و نقل آن‌ها بهره می‌برند.
تاریخچه
مردم امپراتوری اینکا از نوعی فرایند خشک‌کردن انجمادی برای نگه‌داری طولانی مدت سیب زمینی استفاده می‌کردند.
خشک‌کردن انجمادی به سرعت در جریان جنگ جهانی دوم رشد کرد. سرم (خون) توسط آمریکا برای کمک به متفقین اروپایی فرستاده می‌شد، اما به دلیل سختی فراهم کردن و حمل نقل وسایل انجمادی، این سرم‌ها معمولا پیش از رسیدن به مقصد دچار فساد می‌شدند. فرایند خشک‌کردن انجمادی به عنوان روشی مناسب برای افزایش مدت نگه‌داری و حمل و نقل سرم‌ها بدون نیاز به نگه‌داری آن‌ها در یخچال توسعه یافت. بعدها این روش هم‌چنین برای پنی سیلین نیز به کار گرفته شد و اکنون به طور گسترده در صنایع مختلف کاربرد دارد.
کاربردهای خشک‌کردن انجمادی
خشک‌کردن مواد حساس به حرارت با روش‌های معمول مانند گرم کردن ممکن نیست. خارج کردن حلال از ساختمان پلیمرها، ترکیبات زیستی و غیرآلی و خارج کردن آب از ساختار آن‌ها از مهم‌ترین مسایل صنایع داروسازی،صنایع غذایی، پزشکی، صنایع پتروشیمی ، بیوشیمی و فناوری نانو به شمار می‌رود.
از میان روش‌های موجود، خشک‌کردن انجمادی نقش مهمی را در این صنایع و به ویژه در فناوری نانو به دست آورده است.
بستنی خشک شده به روش انجمادی
استفاده از این روش کاربرد فراوانی در تولید نانوذرات در صنایع الکتروشیمی، محیط زیست، مهندسی مواد و دارویی پیدا کرده است.
هم‌چنین این روش برای مواد حساس و پرارزش مانند داروها، واکسنها، آنتی بیوتیک‌ها، اجزای تشکیل‌دهنده خون، نمونه‌های زیستی، میکروارگانیسم‌ها، مواد غیرآلی حساس، پودر فلزهای کمیاب و سرامیک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
برتری‌های خشک‌کردن انجمادی بر دیگر روش‌ها
اکسید نشدن مواد، ایجاد نشدن ترکیبات جدید، کاهش چسبندگی و توده‌ای شدن مواد، یکنواختی اندازه ذرات مواد، افزایش مدت نگه‌داری و پایین بودن قیمت این فرایند از مزیت‌های آن بر دیگر روش‌های خشک‌کردن مواد می‌باشد.
از دیگر مزیت‌های خشک کن‌های انجمادی طراوت بالای محصول تولیدی می‌باشد، میوه و سبزی در روش فریز درایینگ رنگ و طعم عالی‌ای را حفظ می‌کنند و در نتیجه می‌توان محصول را با قیمت بالا به فروش رسانده و سودآوری بالایی را تجربه کرد.
قهوه خشک شده به روش انجمادی
مراحل فرایند خشک‌کردن انجمادی
خشک‌کردن انجمادی در سه مرحله شامل انجماد اولیه و خشک‌کردن اولیه (تصعید در خلاء) و خشک‌کردن ثانویه(تبخیر در خلاء) صورت می‌گیرد:
۱. انجماد اولیه : برخی مواد (مانند پودر فلزات) نیاز به گذراندن این مرحله ندارند ولی بعضی دیگر (مانند آنتی بیوتیک‌ها) باید آن را بگذرانند.
۲. خشک‌کردن اولیه : این مرحله که در طی آن یخ از سطح خارجی نمونه‌ها تبخیر می‌شود، در چند حالت کلی زیر انجام می‌شود:
در داخل سرنگ؛ با متصل کردن آن‌ها به نگه‌دارنده‌های سرنگ
توسط ویال در داخل اتاقک خشک‌کننده
داخل سینی که در داخل اتاقک خشک‌کننده انجام می‌پذیرد
توسط بالن؛ با متصل کردن آن‌ها به نگه‌دارنده‌های بالن
به صورت چرخاندن و منجمد کردن که در داخل بالن صورت می‌گیرد.
همان‌طور که گفته شد، این مرحله در خلاء(۰٫۱ میلی بار) صورت می‌گیرد.
۳. خشک‌کردن ثانویه : تبخیر نهایی رطوبت باقی‌مانده معمولا در زمان‌های طولانی‌تری نسبت به خشک‌کردن اولیه در اتاقک خشک‌کن انجام می‌شود.
خشک‌کن‌های انجمادی در ایران
محققان ایرانی با در نظر گرفتن کاربردهای فراوان خشک‌کردن انجمادی و برتری‌های آن برای ساخت خشک‌کن‌های انجمادی گام برداشته و موفق به تولید این دستگاه‌ها در مقیاس آزمایشگاهی و صنعتی شده‌اند.
نگهداری غذا
خشک کردن
انتقال جرم