Wasser ist eine wichtige Substanz, die Leben ausmacht, und Wasser kommt in verschiedenen Formen in biologischen Systemen vor. Eines wird als freies Wasser in Form einer Lösung oder Suspension bezeichnet, das im gefrorenen Zustand gefrieren kann; der andere ist an einige polare Gruppen, einschließlich der durch polare Gruppen gebildeten Netzwerkstruktur, wasserstoffgebunden. Unter ihnen gefriert dieser Teil des Wassers auch bei extrem niedrigen Temperaturen nicht, was als gebundenes Wasser bezeichnet wird; Darüber hinaus gibt es noch weitere ungeklärte Formen von Wasser in biologischen Systemen.
Der Gefriervorgang von Wasser läuft wie folgt ab: Wenn die Temperatur des Wassers auf den Gefrierpunkt von 0 Grad fällt, wenn Kristallkeime fehlen, gefriert das Wasser nicht, die Temperatur sinkt weiter und die Wasser bleibt in einem flüssigen Zustand, was als Unterkühlung von Wasser bezeichnet wird; Wenn sich einige Fremdstoffe im Wasser befinden, werden die Fremdstoffe zu Kernen des Gefrierens von Wasser, sodass die Wassermoleküle die Kerne als Kern nehmen und sich in einer bestimmten Anordnung zu einer festen Gitterstruktur verbinden.
Nachdem das Gefrieren beginnt, steigt die Temperatur schnell von der unterkühlten Temperatur auf {{0}} Grad (verursacht durch die Exothermie während des Gefrierens) und bleibt während des Gefrierprozesses unverändert bei 0 Grad , und die Temperatur wird erst fortgesetzt, nachdem das gesamte Wasser gefroren ist. Abfall. Die Anzahl und Größe der Eiskristalle wird von zwei Faktoren beeinflusst; nämlich die Keimbildungsrate und die Kristallwachstumsrate. Die Wachstumsrate der Kerne steigt in der Nähe von 0 Grad und die Keimbildungsrate ist sehr niedrig, so dass das Halten für einen Zeitraum bei 0 Grad ein paar Kristalle mit großer Größe erzeugt; mehr als 0 Grad, Kristalle mit großer Anzahl und kleiner Größe werden beim Einfrieren bei niedrigerer Temperatur erhalten.
Der Gefrierpunkt und Siedepunkt der Lösung unterscheiden sich von denen des Lösungsmittels und des gelösten Stoffs, und sie hat unterschiedliche Gefrier- und Tao-Punkte mit der Konzentration des gelösten Stoffs. Nehmen Sie als Beispiel eine wässrige Lösung, um den Gerinnungsprozess einer Lösung zu veranschaulichen. Die Kondensation einer wässrigen Lösung unterscheidet sich von der von reinem Wasser. Es wird bei einer bestimmten festen Temperatur nicht vollständig zu einem Feststoff kondensiert. Wenn die Temperatur der Lösung auf eine bestimmte Temperatur fällt, beginnen Kristalle auszufallen. Mit abnehmender Temperatur nimmt die Anzahl der Kristalle weiter zu. koagulieren. Daher kondensiert die Lösung innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs. Die Temperatur, bei der Kristalle während des Abkühlens auszufallen beginnen, wird als Gefrierpunkt der Lösung bezeichnet, und die Temperatur, bei der die Lösung vollständig kondensiert, wird als Gefrierpunkt der Lösung bezeichnet, bei der der gesamte gelöste Stoff und das Lösungsmittel kristallisieren . Während des Kristallisationsprozesses der Lösung steigt die Konzentration der Lösung, der Gefrierpunkt sinkt, die verdünnte Lösung wird zu einer konzentrierten Lösung und allmählich zu einer gesättigten Lösung. Wenn die Temperatur weiter sinkt, werden aufgrund der Abnahme der Löslichkeit gelöste Kristalle ausgefällt und schließlich zu Eiskristallen. Die eutektische Mischung mit dem gelösten Kristall, die Temperatur zu diesem Zeitpunkt ist die eutektische Temperatur der Lösung. Dieser Prozess ist ebenfalls ein exothermer Prozess mit Unterkühlung und einem Plateau auf der Gefrierkurve wie beim Gefrieren von Wasser.
Die meisten Tiefkühlprodukte sind wässrige Lösungen, einige sind wässrige Lösungen bekannter Zutaten und einige sind Mischungen aus Lösungen und Suspensionen.
Einige Flüssigkeiten mit komplexen Zusammensetzungen nehmen beim Einfrieren zwei Zustände ein, einen kristallinen Zustand und einen amorphen Zustand (auch Glaszustand genannt). Wenn ein kristalliner Zustand entsteht, wird die Temperatur, bei der er vollständig gefriert oder erstarrt, als eutektischer Punkt bezeichnet; wenn ein glasiger Zustand entsteht, wird die Temperatur, bei der es gefriert oder vollständig altert, als Glasübergangstemperatur bezeichnet.
Die Konzentration der Lösung ist sehr wichtig für die Gefriertrocknung, sie kann die Gefriertrocknungszeit und die Qualität des Produkts beeinflussen, die Konzentration ist zu hoch oder zu niedrig
Beides ist der Gefriertrocknung abträglich. Wenn die Konzentration zu hoch ist, gibt es nach dem Trocknen zu viel Trockenmasse, die Dichte wird hoch und die Auflösung wird langsam sein. Beim Trocknen wird die Sublimationsrate beeinflusst und es tritt sogar ein Schmelzen auf. Zu geringe Konzentration, zu wenig Trockensubstanz nach langsamem Trocknen, um eine Klumpenstruktur zu bilden, das Produkt sieht aus wie Baumwolle oder sogar
Wird durch den Sublimationsluftstrom aus dem Behälter getragen. Die Konzentration des lyophilisierten Produkts sollte zwischen 4 und 25 Prozent liegen, wobei 10 bis 15 Prozent am besten sind. Der Konzentrationsgrad beeinflusst auch den Gefrierpunkt des Produkts, wie z. B. einer wässrigen Natriumchloridlösung, wenn die Konzentration 18,8 Prozent beträgt, der Gefrierpunkt -15 Grad beträgt, und wenn die Konzentration 23 Prozent beträgt, der Gefrierpunkt ist -21 Grad .
