การระเหิดในเครื่อง Freeze Dryer

การระเหิด (Sublimation) เป็นขั้นตอนสำคัญในกระบวนการอบแห้งแบบแช่แข็ง (Freeze Drying) ซึ่งช่วยกำจัดน้ำออกจากวัสดุโดยตรงจากสถานะของแข็งเป็นไอ โดยไม่ผ่านสถานะของเหลว ขั้นตอนนี้เป็นหัวใจหลักของเครื่อง Freeze Dryer ที่ทำให้สามารถรักษาคุณภาพของวัสดุได้ดีกว่าการอบแห้งแบบอื่น

หลักการของการระเหิดในเครื่อง Freeze Dryer

การระเหิดเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขของแรงดันต่ำ (Vacuum) และการให้พลังงานความร้อนอย่างควบคุม กระบวนการนี้ช่วยให้โมเลกุลของน้ำแข็งเปลี่ยนจากของแข็งเป็นไอโดยตรง ซึ่งช่วยป้องกันการเสียรูปของวัสดุและคงคุณค่าทางชีวภาพและโภชนาการ

กระบวนการระเหิดใน Freeze Drying

การระเหิดในเครื่อง Freeze Dryer แบ่งเป็น 2 ขั้นตอนหลัก ได้แก่

การทำให้แห้งขั้นต้น (Primary Drying / Sublimation Stage)
- วัสดุที่ถูกแช่แข็งจะอยู่ภายใต้แรงดันต่ำ
- มีการให้พลังงานความร้อนอย่างควบคุมเพื่อให้โมเลกุลของน้ำแข็งระเหิดโดยตรง
- น้ำแข็งเปลี่ยนเป็นไอและถูกดึงออกไปยังคอนเดนเซอร์ (Condenser) ซึ่งทำให้กลายเป็นน้ำแข็งอีกครั้ง
การทำให้แห้งขั้นสุดท้าย (Secondary Drying / Desorption Stage)
- เป็นการกำจัดความชื้นที่เหลืออยู่ในวัสดุที่ไม่ได้อยู่ในรูปของน้ำแข็ง
- อุณหภูมิจะถูกเพิ่มขึ้นเพื่อเร่งการระเหยของน้ำที่เหลือ
- ทำให้วัสดุมีความชื้นต่ำมากและคงตัวได้นาน

ปัจจัยที่มีผลต่อการระเหิด

อุณหภูมิของวัสดุ – ควบคุมให้เหมาะสมเพื่อให้เกิดการระเหิดโดยไม่ทำให้โครงสร้างของวัสดุเสียหาย
แรงดันภายในเครื่อง – ต้องต่ำกว่าจุดไตรภาค (Triple Point) ของน้ำเพื่อให้เกิดการระเหิด
ประสิทธิภาพของคอนเดนเซอร์ – ต้องสามารถดักจับไอน้ำที่เกิดขึ้นเพื่อป้องกันการกลับมาเกาะที่วัสดุ

ข้อดีของการระเหิดในเครื่อง Freeze Dryer

รักษาคุณภาพของวัสดุ – ไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและเคมีมากนัก
ช่วยให้วัสดุคืนรูปได้ง่าย – เมื่อเติมน้ำกลับเข้าไป วัสดุสามารถกลับสู่สภาพเดิมได้เกือบสมบูรณ์
ลดอัตราการเสื่อมสภาพของผลิตภัณฑ์ – ช่วยยืดอายุการเก็บรักษาโดยลดความชื้นให้น้อยที่สุด

การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม

อุตสาหกรรมอาหาร เช่น กาแฟผง ผลไม้อบแห้ง
อุตสาหกรรมสมุนไพรและยา เช่น ผงสมุนไพร ยาปฏิชีวนะ
ชีวเภสัชกรรม เช่น วัคซีน เอนไซม์

สรุป

การระเหิดเป็นหัวใจสำคัญของกระบวนการ Freeze Drying ช่วยให้วัสดุแห้งโดยตรงจากสถานะของแข็งเป็นไอ โดยไม่สูญเสียคุณภาพและคุณค่าทางชีวภาพ ทำให้เป็นกระบวนการที่ได้รับความนิยมในหลายอุตสาหกรรม