1.共晶溫度(Eutectic temperature, Te)
當溶液達到某一溫度或溫度區域時(shí),其液态和所形成(chéng)的固态中的組分完全相同,這(zhè)時(shí)的溶液稱爲共晶溶液,這(zhè)時(shí)的溫度或溫度區間稱爲該溶液的共晶點或共晶區,也稱爲完全固化溫度,它是産品在冷卻過(guò)程中從液态結束轉向(xiàng)固态的最高溫度。
溶液在凍結過(guò)程中,需過(guò)冷到冰點以下,形成(chéng)過(guò)冷液體,其内部産生晶核以後(hòu),自由水才開(kāi)始以純冰的形式結晶,同時(shí)放出結晶熱(如果有溫度探頭檢測,會(huì)見到溫度會(huì)上升),使其溫度上升到冰點,随著(zhe)晶體的生長(cháng),溶液濃度增加,當濃度到達共晶濃度,溫度下降到共晶點以下時(shí),溶液就(jiù)全部凍結,形成(chéng)晶體結構。
塌陷溫度(Collapse temperature, Tc):凍幹時(shí),幹燥層溫度上升到一定數值時(shí),物料中的冰晶消失,原先爲冰晶所占據的空間成(chéng)爲空穴,因此凍幹層呈多孔蜂窩狀海綿體結構,此結構與溫度有關。當蜂窩狀結構體的固體基質溫度較高時(shí),其剛性降低。當溫度達到某一臨界值時(shí),固體基質的剛性不足以維持蜂窩狀結構,空穴的固形物基質壁將(jiāng)發(fā)生塌陷,原先蒸汽擴散的通道(dào)被封閉,此臨界溫度稱爲凍幹物料的崩潰溫度或塌陷溫度。
玻璃化轉變溫度(Glass transition temperature, Tg’):凍幹過(guò)程的玻璃化溫度指最大凍結 濃縮液的玻璃化轉變溫度。在無定型結構材料中,原子、離子或分子的排列是無規則的。因爲在凍結過(guò)程中随著(zhe)冰晶的析出,剩餘溶液的濃度逐漸增加,當達到一定濃度時(shí),剩餘的水分不再結晶,此時(shí)的溶液達到最大凍結濃縮狀态,對(duì)應的溫度稱爲最大凍結濃縮液的玻璃化轉變溫度。絕大部分制品是無定型結構,小部分制品是晶體結構,或者是混合結構。除了與制品配方有關外,何種(zhǒng)結構,還(hái)與預凍溫度和速度有關。
在Tg’溫度下預凍,形成(chéng)無定型結構;
在Tg’溫度以上,在Te溫度以下預凍,就(jiù)形成(chéng)了晶體結構。
晶體結構可以更快和更容易凍幹,但穩定性稍差,溶解性稍差;
無定型結構凍幹比較難,但穩定性好(hǎo),溶解性好(hǎo)。
一般情況,塌陷溫度(Tc) > 比共晶點溫度(Te)> 玻璃化溫度Tg’。
多數情況下,塌陷溫度(Tc)要比玻璃化溫度Tg’高20K左右。
凍幹制品升華前,必須凍結到一定的溫度,這(zhè)個溫度應設在制品的凝固溫度以下10至20℃左右。
該凝固溫度,主要取決于樣品凍幹過(guò)程中需要固化的狀态,是晶體結構還(hái)是無定型結構。
晶體結構,對(duì)應的溫度爲Te;
無定型結構,對(duì)應的溫度是Tg’。