凍結乾燥の原理

凍結乾燥の原理

フリーズドライは実は私たちの生活にあまり縁のない技術のようです。実はそうではありません。私たちの食品の多くは、フリーズドライ技術を使用して加工されています。例えば、私たちがよく食べるドライフルーツの多くは、フリーズドライ技術を使って加工されています。では、なぜフリーズドライにはこのような乾燥効果があるのでしょうか?フリーズドライの原理を見てみましょう。

物理学によれば、水には 3 つの相があり、O 点は 3 つの相の共通点であり、OA は氷の融点です。圧力が下がり沸点が下がるという原理により、圧力が三重点圧力以下であれば、物質内の水分は液相を経由せずに水から水蒸気に直接昇華することができます。この原理によれば、まず食品の湿った原料を氷点以下に凍結させ、原料中の水分を固体の氷に変え、その後、適切な真空環境で氷を直接蒸気に変えて除去し、その後、真空システム内の水蒸気凝縮器を使用して水蒸気を凝縮させて材料を乾燥させることができます。真空凍結による乾燥を実現するこの方法は、低温低圧下で起こる水の物理的変化と移動のプロセスです。したがって、凍結乾燥の基本原理は、低温低圧下での熱と物質の移動のメカニズムです。

凍結乾燥は、昇華によって凍結した生物学的製品から水やその他の溶媒を除去するプロセスです。昇華とは、水などの溶媒がドライアイスのような液体状態を経ることなく、固体状態から直接気体状態に変化するプロセスを指します。凍結乾燥によって得られた製品は凍結乾燥機と呼ばれ、そのプロセスは凍結乾燥と呼ばれます。

なぜフリーズドライを選ぶのですか?

従来の乾燥では材料が収縮して細胞が損傷する可能性がありますが、凍結乾燥では固体成分が固体の氷によって固定されるため、サンプルの構造は破壊されません。氷が昇華すると、乾燥した残留物質に細孔が残ります。これにより、製品の生物学的および化学的構造とその活性の完全性が維持されます。研究室では、凍結乾燥にはさまざまな用途があります。多くの生化学および製薬アプリケーションに不可欠です。微生物培養物、酵素、血液、薬物など、長期間保存できる生物学的材料を取得するために使用されます。長期保存安定性に加えて、固有の生物学的活性と構造も保持されます。このため、凍結乾燥は、構造研究(電子顕微鏡検査など)用の組織サンプルを準備するために使用されます。凍結乾燥は化学分析にも使用され、サンプルを乾燥状態で生成したり、サンプルを濃縮して化学感度を高めたりすることができます。凍結乾燥は、化学組成を変えずにサンプルの組成を安定させるため、理想的な分析補助となります。

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