小型凍干機的冷凍干燥技術(shù)的原理詳細介紹
點擊次數(shù)：862 更新時間：2022-04-02
小型凍干機冷凍干燥技術(shù)原理：水可分別以固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)3種狀態(tài)存在，當大氣壓降低到一定程度(610.5Pa)時，水的沸點與冰點重合，此時水分子可以在低溫條件下實現(xiàn)由冰到蒸汽的直接轉(zhuǎn)變，這個過程被稱為水的升華。真空冷凍干燥技術(shù)是通過將濕物料凍結(jié)至共晶點溫度以下，利用水的升華原理，在低壓條件下直接去除物料中水分子的干燥技術(shù)，并通過真空系統(tǒng)中的水蒸氣冷凝器捕獲物料中升華出的水蒸氣，從而獲得貯藏期長、體系穩(wěn)定且營養(yǎng)功能完整的脫水產(chǎn)品。
小型凍干機凍干過程主要可以分為三個階段，分別為預凍階段、升華干燥階段(第一階段干燥)與解析干燥階段(第二階段干燥)。
小型凍干機預凍階段：該階段主要將濕物料中大量的自由水凍結(jié)成固態(tài)，一般根據(jù)不同物料的共融點來確定適宜的預凍溫度。由于物料處于凍結(jié)狀態(tài)，物料體系處于穩(wěn)定狀態(tài)，預凍速率與凍干物料種類存在顯著相關(guān)性。速凍形成的冰晶較小，對物料細胞結(jié)構(gòu)的影響較小。相反，緩慢冷凍過程會生成較大冰晶，留下較大的孔狀結(jié)構(gòu)，從而有利于水的升華。然而較大冰晶將破壞細胞的原始結(jié)構(gòu)，對物料組織結(jié)構(gòu)和相關(guān)生物活性物質(zhì)具有一定影響。
升華干燥階段(第一階段干燥)：該階段需要對物料進行適當?shù)纳郎?使物料中處于凍結(jié)狀態(tài)的游離態(tài)水發(fā)生升華,在這期間約去除物料中全部水分的90%。不同物料由于其自身的物質(zhì)組成、水分含量、水分分布及水分狀態(tài)等特性存在差異,導致該階段水分升華所需要的熱量也存在差異。該階段內(nèi)需要保證溫度既不能超過物料本身的共融點溫度,還要超過水的升華溫度。若升華溫度高于共融點過多,物料將會因體系中水分粘度的減小而發(fā)生體積塌陷、變色、出現(xiàn)氣泡等現(xiàn)象,故物料升華溫度以接近共融點,同時超過水升華點為宜。
解析干燥階段(第二階段干燥)：基于前一階段，本階段繼續(xù)將第一階段未去除的約10%的結(jié)合水升華除去。該階段需要有足夠高的真空度，確保解析出的結(jié)合水有足夠動力從物料中逸出。由于物料的物質(zhì)組成、形狀以及殘水含量不同，具體的解析時間需要由具體物料的基本性質(zhì)來決定。
