프리즈드라이
프리즈 드라이(Freeze-drying), 또는 동결 건조는 수분을 함유한 물질을 얼린 후 감압하여 얼음을 승화시켜 제거하는 건조 방법이다. 식품, 의약품, 생물학적 제제 등 열에 민감한 물질을 보존하는 데 널리 사용된다. 이 과정은 물질의 구조적 무결성을 유지하면서 수분을 제거하여 제품의 유통 기한을 늘리고 보관 및 운송을 용이하게 한다.
원리
동결 건조는 승화라는 현상을 이용한다. 승화는 고체가 액체를 거치지 않고 바로 기체로 변하는 현상이다. 동결 건조 과정은 일반적으로 다음 단계를 거친다.
- 동결: 물질을 매우 낮은 온도로 냉각하여 수분을 얼린다.
- 1차 건조 (승화 건조): 냉동된 물질을 진공 상태에 놓고 압력을 낮춘다. 이 조건에서 얼음은 녹지 않고 바로 수증기로 승화된다.
- 2차 건조 (탈착 건조): 물질에 남아있는 결합수를 제거하기 위해 온도를 서서히 올린다. 이 단계는 제품의 안정성을 높이는 데 중요하다.
장점
- 제품 품질 유지: 저온에서 진행되므로 열에 민감한 물질의 변성을 최소화한다.
- 구조 유지: 원래 형태와 크기를 거의 그대로 유지한다. 다공성 구조를 형성하여 물에 쉽게 용해되거나 복원될 수 있다.
- 장기 보관: 수분 함량이 매우 낮아 미생물 성장과 화학적 반응을 억제하여 제품의 유통 기한을 크게 늘린다.
- 경량화: 수분 제거로 무게가 감소하여 운송 비용을 절감할 수 있다.
단점
- 높은 비용: 다른 건조 방법에 비해 에너지 소비가 많고 복잡한 장비가 필요하여 비용이 높다.
- 시간 소요: 건조 과정에 상당한 시간이 소요될 수 있다.
응용 분야
- 식품: 커피, 차, 과일, 야채, 육류, 유제품 등을 보존하는 데 사용된다.
- 의약품: 백신, 항생제, 혈액 제제 등을 안정적으로 보관하는 데 사용된다.
- 생물학적 제제: 효소, 미생물, 세포 등을 보존하는 데 사용된다.
- 기타: 문서 복원, 고고학적 유물 보존 등 다양한 분야에 응용된다.