שכבת הצלחת היא אחד המרכיבים המכריעים ביותר במייבש הקפאה. הקירור והחימום הכרוכים בהקפאה מקדימה, ייבוש סובלימציה וייבוש ספיחה במחזור ייבוש ההקפאה, כולם צריכים להיעשות דרך שכבת הצלחת. בין אם משתמשים בבקבוקון או מגש, לשטוח הלוח יש השפעה מסוימת על תהליך ההאכלה והפרקה האוטומטית ועל תהליך ייבוש ההקפאה.
המידע הבא הוא מהאינטרנט, ללימוד בלבד, בזכות המחבר על השיתוף!
1. הגורמים העיקריים הגורמים לחוסר האחידות של שכבת הלוח
בהנחה שלגיליון הנירוסטה שממנה נגזר שכבת הלוח אין בעיות איכות, הגורם העיקרי הגורם לחוסר האחידות של שכבת הלוח הוא תהליך הריתוך המשמש.
חוסר האחידות של שכבת הצלחת הנגרמת על ידי ריתוך נובע בעיקר משתי נקודות: ראשית, הלחץ שנוצר על ידי הריתוך; שנית, העייפות התרמית של שכבת הצלחת לאחר הריתוך אינה טובה. בין תהליכי הריתוך הנפוצים על ידי היצרנים המקומיים, ריתוך תקע, המכונה גם ריתוך חלול, נמצא בשימוש נרחב בריתוך צלחות מייבש הקפאה בגלל העיבוד הפשוט והעלות הנמוכה יחסית שלו. עם זאת, ריתוך מסוג זה יפיק כמות גדולה של לחץ, ולחצים אלה ישוחררו בהדרגה בשימוש לטווח הארוך, וכתוצאה מכך עיוות הלוח ואפילו דליפת מפרקי הלחמה. תהליך ריתוך נפוץ נוסף הוא הלחמת ואקום בטמפרטורה גבוהה.
התהליך מסובך יחסית, ולמרות שניתן להימנע מדליפת מפרקי הלחמה הנגרמים כתוצאה מריתוך תקע, התנגדות העייפות התרמית של שכבת הצלחת אינה טובה בגלל ההבדל הגדול במקדם ההתרחבות התרמי בין חומר ההולחת לצלחת הנירוסטה. במהלך תהליך ייבוש ההקפאה, שכבת הלוח נתונה לשינויי טמפרטורה חוזרים ונשנים מ -40 מעלות ל -40 מעלות (עד 120 מעלות אם יש תהליך עיקור קיטור). לאחר שנתיים של שימוש, בשכבת ההולחה יש סדקים ובליטות. סיכונים של. השלישית היא שתהליך ריתוך התנגדות לאחסון אנרגיה מסובך, והדרישות לעיבוד ציוד הקפאת מייבש הן גבוהות יחסית, ויצרנים זרים משתמשים בו יותר. עם זאת, מכיוון שלא ניתן לבדוק את איכות הריתוך, נקודת הריתוך מועדת לריתוך כוזב. לאחר שינויים חוזרים ונשנים בטמפרטורה נמוכה, לשכבת הלוח עדיין יש סיכון לפיצוח ובליטה.
2. השפעת שטחת הצלחות על תהליך ייבוש הקפאה
1. ייבוש הקפאת מגש
אם שכבת הצלחת של מייבש ההקפאה אינה שטוחה, ההשפעה על ייבוש ההקפאה של המגש תהיה ברורה יותר.
במהלך ייבוש סובלימציה וייבוש אנליטי, בדרך כלל חום מועבר למכולה בשלוש צורות: מגע ישיר, התנגשות של מולקולות גז וקרינה תרמית.
מכיוון שיש בדרך כלל נקבוביות מסוימות בין קרקעית הבקבוקון לצלחת, הולכת חום ההתנגשות של מולקולות גז היא שיטת הולכת החום העיקרית בייבוש הקפאה של הבקבוקון. בהנחה שמשטח המגע בין המגש לשכבת הצלחת שטוח לחלוטין, אז הולכת החום הישירה במגע הוא שיטת הולכת החום העיקרית בייבוש ההקפאה של המגש. כשהרובד
כאשר חוסר האחידות כבר לא, מצב העברת החום משתנה ממגע ישיר למגע ישיר עם התנגשויות נוספות של מולקולת גז. מעבר זה יביא לירידה במקדם העברת החום של המגש.
כאשר המרחק S בין הצלחת למגש עולה, מקדם העברת החום בתואר ואקום ספציפי יורד באופן משמעותי. בטווח הוואקום ({{0}}. 1-0. 3 MBAR) המשמש בדרך כלל לייבוש הקפאה, כאשר המרחק S עולה על 2 מ"מ, הירידה של מקדם העברת החום תהיה שטוחה. בהנחה שרמת הוואקום בתהליך ייבוש הקפאה מוגדרת על 0.27 mBAR, ניתן לחשב מקדם העברת החום של המגש בין S =0 מ"מ ו- S =2 מ"מ מ.
כאשר המרווח בין המגש לשכבת הצלחת עולה ל -1 מ"מ, מקדם העברת החום של המגש יורד מתחת ל 50% מזה ב- S =0. התוצאה הישירה של הירידה במקדם העברת החום היא ירידה בטמפרטורת המוצר במהלך ייבוש סובלימציה ועלייה בזמן הנדרש לייבוש סובלימציה. יש לציין כי מקדמי העברת החום מ- S =0. 5 מ"מ ל- S =2 מ"מ מבוססים על ההנחה כי אין קשר בין הלוח למגש, וזה כמובן בלתי אפשרי ביישומים מעשיים.
על מנת להיות קרובים יותר למצב בפועל, ניתן להניח כי 3 0% מהשטח בין המדף למגש לא פונים במלואם בגלל חוסר האחריות של שכבת הלוח. התנאים לייבוש סובלימציה הם: טמפרטורת המדף מוגדרת בתואר {2}}, תואר הוואקום מוגדר על 0. 27 MBAR, התוכן המוצק של המוצר הוא 2%, והזמן הנדרש לייבוש סובלימציה הוא 135 שעות. ניתן להשתמש במודל המתמטי לחישוב התוצאות. ניתן לראות שכאשר המרחק בין המגש לשכבה מוגדל ל -0.5 מ"מ, 1 מ"מ ו -2 מ"מ, הזמן הנדרש להסרת כל הקרח במוצר עולה ב -11%, 15% ו -33% בהתאמה. ו פירוש הדבר לא רק עלייה בעלויות הייצור, אלא גם אם אין שיטה מתאימה לשפוט את נקודת הסיום של ייבוש סובלימציה, ובמקביל להתעלם מהירידה בקצב הסובלימציה שנגרם כתוצאה מהשטיחות של הלוח, סביר להניח שהוא יוביל להופעת החזרת כל אצווה של מוצרי הקפאת יבש. להתמוסס ולהפוך לבזבוז.
2. Lyophilization של Cillin
לצורך ייבוש הקפאה של בקבוקונים, מכיוון שכל בקבוק הוא עצמאי, חוסר האחידות של שכבת הצלחת לא יגרום לבעיית יעילות העברת החום המופחתת בהקפאת מגשים. עם זאת, אם בעיית חוסר האחידות של שכבת הלוח חמורה, היא עלולה לגרום להפוך לבקבוק במהלך ההאכלה האוטומטית וההפרקה של הליופיליזר, ובכך להשפיע על כל תהליך הליופיליזציה.
3. סיכום
ניתן לראות כי שכבת הצלחת היא החלק החשוב ביותר במערכת המייבש ההקפאה כולה, והשטיחות שלה משפיעה ישירות על יעילות הייצור ואיכות המוצר. אפילו סטייה של כמה מילימטרים עלולה להוביל לתוצאות חמורות. לכן, תהליך ריתוך הצלחות המתאים חשוב במיוחד.