Um freezer de mesa é um dispositivo usado para desidratar substâncias através de processos de congelamento e sublimação a vácuo. É amplamente utilizado na conservação e tratamento de alimentos, medicamentos, cosméticos e amostras biológicas. Em comparação com o pequeno volume do congelador industrial, ele é mais adequado para laboratório e produção em pequena escala. Este artigo analisará tanto o design estrutural quanto o processo.

I. Desenho Estrutural

　　Frigorífico de mesaO projeto estrutural inclui principalmente os seguintes componentes principais:

Sistema de congelamento: o sistema de congelamento é sua parte-chave, composta principalmente por compressores, evaporadores e condensadores. O papel do sistema de congelamento é congelar a substância a uma temperatura especificada em um ambiente de baixa temperatura. Este processo garante que a água no material congele em gelo, proporcionando as condições para a sublimação a vácuo subsequente.

Sistema de vácuo: o sistema de vácuo é um dispositivo conectado através da bomba de vácuo e seus tubos, capaz de reduzir a pressão do ar dentro da sala de congelamento para um estado próximo do vácuo. O estado de baixa pressão ajuda a água no material a passar diretamente do estado sólido para o gás por sublimação em vez de derretimento, evitando assim a perda de água líquida durante o processo de evaporação convencional, garantindo que os nutrientes e substâncias ativas do material não sejam destruídos.

Câmara de sublimação (depósito de congelamento): a câmara de sublimação é a parte central, é um espaço fechado, com um dispositivo de controle de temperatura e um sensor de temperatura para controlar a temperatura durante o processo de congelamento. A baixa temperatura no interior da câmara de sublimação garante que a água seja removida da substância sob a forma de sublimação.

Placa de aquecimento: a placa de aquecimento é geralmente colocada na parte inferior da câmara de sublimação, o papel é fornecer calor para a substância congelada, ajudando a substância a concluir o processo de sublimação em condições de baixa temperatura. Ao ajustar com precisão a temperatura da placa de aquecimento, a velocidade de sublimação pode ser controlada para garantir a qualidade do produto.

Sistema de controle: o sistema de controle é um componente importante, que inclui o controle de temperatura, pressão, tempo e outros parâmetros. Os usuários podem definir e monitorar os vários parâmetros do processo de congelamento através de uma tela ou tela táctil. A maioria usa sistemas de controle de microcomputador para realizar operações totalmente automatizadas.

II. Processo

O princípio central do processo de liofilização é a remoção da água da substância através do congelamento e da sublimação, prolongando assim a vida útil da substância, mantendo ao mesmo tempo os nutrientes e substâncias ativas da substância ao máximo. O processo de um freezer de mesa geralmente inclui as seguintes etapas:

Fase de pré-tratamento: antes de congelar, o material precisa de um certo pré-tratamento. Os alimentos geralmente requerem etapas como corte, limpeza e mergulho, e medicamentos ou amostras biológicas podem precisar congelar ou ajustar seu pH. O objetivo principal desta fase é remover impurezas desnecessárias e melhorar o efeito de liofilização.

Fase de congelamento: coloque o material na sala de sublimação e inicie o sistema de congelamento para resfriar o material até a temperatura especificada, geralmente de -40 ° C a -80 ° C. A essa temperatura, a água no material congela rapidamente em gelo. A velocidade de congelamento deve ser moderada, muito rápido ou muito lento pode afetar a qualidade do produto.

Fase inicial de sublimação: após a conclusão do congelamento, a inicialização da bomba de vácuo reduzirá a pressão do ar na sala de sublimação. Neste momento, a umidade congelada começa a sublimar, isto é, a transformar-se diretamente do estado sólido para o gás, evitando que a umidade no material forme água líquida.

Fase de sublimação secundária: para garantir a remoção de água do material, a fase de sublimação secundária realiza um processo de vácuo e aquecimento mais detalhado. Neste momento, a temperatura do material aumentará gradualmente para promover o processo de sublimação. Esta fase geralmente leva de horas a dias, dependendo do tipo de material e do teor de umidade.

Fase de secagem e embalagem: quando o processo de congelamento é concluído, o sistema aquece automaticamente para a temperatura normal e gradualmente retorna ao estado de pressão normal. Neste momento, o material seco pode ser retirado para embalagem e armazenamento. Os materiais congelados geralmente têm um período de conservação mais longo e a estrutura morfológica permanece praticamente intacta.

Os congeladores de mesa são equipamentos pequenos, com características simples de operação e equipamentos compactos, adequados para produção em laboratório e em pequena escala. Através de um design estrutural razoável e processos de processo precisos, é possível remover de forma eficiente a umidade dos materiais, manter seus nutrientes e atividade, e é amplamente utilizado em alimentos, medicamentos e outras áreas. Em pesquisas e aplicações futuras, espera-se que a tecnologia de congelamento seja ainda mais otimizada, aumentando a eficiência de produção e ampliando o escopo de aplicações.