Вода є важливою речовиною, яка становить життя, і вода існує в різних формах у біологічних системах. Одним називається вільна вода у вигляді розчину або суспензії, яка при замерзанні може замерзати; інша пов’язана водневими зв’язками з деякими полярними групами, включаючи мережеву структуру, утворену полярними групами. Серед них ця частина води не замерзає навіть при надзвичайно низьких температурах, яку називають зв'язаною водою; крім того, існують інші форми води в біологічних системах, які досі не з’ясовані.
Процес замерзання води полягає в наступному: коли температура води падає до точки замерзання 0 градусів, якщо не вистачає кристалічних зародків, вода не замерзає, температура продовжує падати, і вода залишається в рідкому стані, що називається переохолодженням води; Коли у воді є деякі сторонні речовини, сторонні речовини стають ядрами замерзання води, тому молекули води беруть ядра за ядро та об’єднуються в тверду структуру решітки в певному порядку.
Після початку заморожування температура швидко підвищиться від температури переохолодження до {{0}} градусів (спричинено екзотермією під час заморожування), і залишатиметься незмінною на рівні 0 градусів протягом процесу заморожування , і температура збережеться лише після того, як уся вода замерзне. занепад. На кількість і розмір кристалів льоду впливають два фактори; а саме швидкість зародження та швидкість росту кристалів. Швидкість росту ядер зростає близько 0 градуса, а швидкість зародження дуже низька, тому витримування протягом певного періоду часу на 0 градусі дасть кілька кристалів великого розміру; більше 0 градусів, кристали з великою кількістю і малим розміром будуть отримані при заморожуванні при більш низькій температурі.
Точка замерзання та температура кипіння розчину відрізняються від температур розчинника та розчиненої речовини, і він має різні точки замерзання та точки Тао залежно від концентрації розчиненої речовини. Розглянемо водний розчин як приклад, щоб проілюструвати процес коагуляції розчину. Конденсація водного розчину відрізняється від конденсації чистої води. Він не повністю конденсується в тверду речовину при певній фіксованій температурі. Коли температура розчину падає до певної температури, кристали починають випадати в осад. Зі зниженням температури кількість кристалів продовжує збільшуватися. згортатися. Тому розчин конденсується в певному інтервалі температур. Температура, при якій кристали починають випадати в осад під час охолодження, називається точкою замерзання розчину, а температура, при якій розчин повністю конденсується, називається точкою замерзання розчину, яка є температурою, при якій кристалізуються всі розчинені речовини та розчинники. . У процесі кристалізації розчину концентрація розчину зростатиме, температура замерзання знижуватиметься, розведений розчин стане концентрованим розчином і поступово стане насиченим розчином. Коли температура продовжує знижуватися, через зниження розчинності кристали розчиненої речовини будуть випадати в осад і, нарешті, перетворюватися на кристали льоду. Евтектична суміш із кристалом розчиненої речовини, температура в цей час є евтектичною температурою розчину. Цей процес також є екзотермічним процесом із переохолодженням і плато на кривій замерзання, як при замерзанні води.
Більшість заморожених продуктів — це водні розчини, деякі — водні розчини відомих інгредієнтів, а деякі — суміші розчинів і суспензій.
Деякі рідини зі складним складом при замерзанні утворюють два стани: один — кристалічний, а інший — аморфний (також званий скляним). Якщо утворюється кристалічний стан, то температура, при якій він повністю замерзає або твердне, називається точкою евтектики; якщо утворюється склоподібний стан, температура, при якій він замерзає або повністю старіє, називається температурою склування.
Концентрація розчину дуже важлива для ліофілізації, вона може вплинути на час ліофілізації та якість продукту, концентрація занадто висока або занадто низька
Обидва шкідливі для сублімації. Якщо концентрація занадто висока, після сушіння буде занадто багато сухої речовини, щільність буде високою, а розчинення буде повільним. Під час висихання швидкість сублімації буде змінена, і навіть відбудеться плавлення. Занадто низька концентрація, занадто мало сухої речовини після повільного висихання, щоб утворити структуру грудок, продукт виглядає як бавовна або навіть
Буде винесено назовні контейнера сублімаційним потоком повітря. Концентрація ліофілізованого продукту має становити від 4 до 25 відсотків, найкраще від 10 до 15 відсотків. Рівень концентрації також впливатиме на температуру замерзання продукту, наприклад, водного розчину хлориду натрію, коли концентрація становить 18,8 відсотка, температура замерзання становить -15 градус, а коли концентрація становить 23 відсотки, температура замерзання становить -21 ступінь .
