ペットフード凍結乾燥機

ペットフード凍結乾燥機：凍結乾燥機の鍵は彼の凍結乾燥にかかっている。今日は凍結乾燥機の中の予凍段階のいくつかの知識を紹介したい。この段階の知識を深く理解しましょう。

ペットフード凍結乾燥機の予凍過程は溶液中の自由水を硬化させ、乾燥後の製品に乾燥前と同じ形態を与え、抽出乾燥時の泡立ち、濃縮、溶質移動などの不可逆的な変化の発生を防止し、温度による物質可溶性の減少と生命特性の変化をできるだけ減らすことである。

溶液の予凍方法には、凍結乾燥箱内予凍法と箱外予凍法の2種類がある。

箱内予凍法は直接製品を凍結乾燥機内の多層棚に置き、凍結乾燥機の冷凍機によって冷凍を行い、大量の小瓶と安瓶が凍結乾燥を行う際に箱に入るのと箱から出るのが便利であるため、一般的に小瓶または安瓶をいくつかの金属皿に分けて置き、箱に入れ、熱伝達を改善するために。一部の金属皿は引き出し可能な底式になっており、箱に入るときに底を引き出し、小瓶を凍結乾燥箱の金属板に直接接触させる。底が取れない皿には、製品の均一性を得るために底を平らにする必要があります。回転凍結法を用いた大血漿瓶は事前に凍結して熱伝導用の金属棚を加えてから箱に入れて冷凍しなければならない。

箱外予凍法には2つの方法がある。一部の小型凍結乾燥機では製品を凍結する装置がなく、低温冷蔵庫やアルコールにドライアイスを加えて凍結するしかない。もう1つは専用の冷凍機で、大瓶の製品を回転させながら殻状構造に冷凍し、それから凍結乾燥箱内に入ることができる。

凍結乾燥機の予凍過程：

水溶液の温度が一定に下がると、溶液共晶濃度に応じて濃度の薄い溶液の中が凍結し始め、この温度を凍結点と呼ぶ。一般に結氷点は濃度に支配され濃度とともに低下する。溶液温度が凍結点より低いと、溶液中の一部が結晶析出し、残りの溶液濃度が上昇し、そのまま凍結点が低下し、続いて冷却を続け、氷結晶は冷却に伴って増加し、残りの溶液濃度はそれに伴って増加する。しかし、温度が少し下がると残りの溶液はすべて凍結し、この時の凍結物には氷結晶が混じっており、この時の温度が共晶点である。

溶液は氷点まで過冷却した後、その中に核が発生した後、自由水は氷の形で結晶化を開始し、同時に結晶熱を放出してその温度を氷点まで上昇させ、結晶の成長に伴い溶液濃度が増加し、濃度が共晶濃度に達し、温度が共晶点以下に下がると、溶液はすべて凍結する。

溶液結晶の結晶粒数と大きさは、溶液自体の性質に加えて、核生成速度と結晶成長速度にも関係している。一方、核生成速度と結晶成長速度の2つの要素は温度と圧力の変化によって変化するので、温度と圧力を制御することによって溶液結晶の結晶粒の数と大きさを制御することができます。一般的に、冷却速度が速いほど、過冷却温度が低いほど、形成された核結晶の数が多くなり、結晶が成長に間に合わないと凍結され、この時形成された結晶粒の数が多いほど、結晶粒が細くなる、逆に結晶粒数が少ないほど結晶粒は大きくなる。

結晶の形状も凍結温度と関係がある。0℃付近で凍結を開始すると、氷晶は六角対称形を呈し、6つの主軸方向に前成長するとともに、いくつかの副軸が現れ、すべての氷晶が連結し、溶液中にネットワーク構造を形成する。過冷却度の増加に伴い、氷結晶は容量認識の六角対称形を失い、核形成数が多く、凍結速度が速く、六方晶型のように6本だけではなく任意の数の軸方向柱状体を持つ不規則な樹枝型を形成する可能性がある。

生体液（例えば血液血漿、筋肉スラリー、ガラス体液など）が凍結して形成される結晶単位は、しばしば単一成分の水溶液から形成される氷結晶のタイプと似ている。結晶の種類は主に冷却速度と体液濃度に依存し、例えば血漿、筋肉漿液などが正常濃度で凍結した場合、より高い零下温度、遅い冷却速度で六方晶単位を形成し、急速に低温まで冷却した場合に不規則な樹枝状結晶を形成する。

細胞懸濁液（例えば赤血球、白血球、細菌などが蒸留水、血漿またはその他の懸濁媒体中に懸濁する）は、高零下温度でゆっくりと凍結すると、懸濁液中の大量の氷が成長し、細胞を両氷柱の間の狭いパイプの中に押し出し、パイプ内の懸濁媒質は水析出凍結により溶質が濃縮され、細胞内の水は細胞膜を通じて細胞に浸透し、また細胞内の溶質の濃縮をもたらす。同時に、細胞外氷の成長は、細胞物質の体積縮小、変形を強いる。しかしこの時細胞内は結氷しなかった。低温で急速に凍結すると、細胞内に細胞内氷が形成される。氷の大きさ、形状、分布は冷却速度、保護剤の存在の有無、保護剤の性質及び細胞内水の含有量と関係があり、一般的には冷却速度が速く、温度が低いほど細胞内に形成される氷が多い。懸濁液に非透過性保護剤を添加することにより、急速凍結時に細胞内に形成される氷の数を減少させることができる。

溶液結晶の形態は凍結乾燥速度に直接影響を与える。氷晶が昇華した後に残された空隙は後続の氷晶が昇華した時の水蒸気の逃がし通路であり、大きくて連続した六方晶が昇華した後に形成された空隙通路は大きく、水蒸気の逃がしの抵抗は小さく、そのため製品の乾燥速度は速く、逆に樹枝形と不連続な球状氷晶通路は小さくても不連続で、水蒸気は拡散あるいは浸透によって逃れることができ、そのため乾燥速度は遅い。したがって、乾燥速度だけから考えて、徐凍が良い。

また、凍結の速度は凍結設備の種類、能力、伝熱媒体などにも関係している。

予凍は細胞と生命に一定の破壊作用を与え、そのメカニズムは非常に複雑であり、一般的に、予凍過程における水凍結による機械効果と溶質効果は凍結乾燥過程における生物化学薬品の失活や変性を引き起こす重要な要素であると考えられている。機械的効果とは、水が凍結すると体積が増大し、活性物質の活性部位の一部の弱い分子力結合が破壊され、活性損失をもたらすこと、溶質効果とは、水が凍結した後に溶質濃度の上昇を引き起こし、各種溶質の各種温度条件下での溶解度変化の不一致によるpH値の変化により、活物質の置かれている環境が変化し、失活または変性を引き起こすことを指す。このような現象に対して、以下の措置を採用して解決することができる：

1.予凍は速凍法を採用し、まず棚の温度を-45 O℃に下げ、それから製品を入れて急速に凍らせ、微細な氷晶を形成し、機械効果を発生させないようにする。

2.緩衝剤を選択する際には溶解度に相当する緩衝対を選択する