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小型凍干機的冷凍干燥技術的原理詳細介紹
點擊次數:1079 更新時間:2022-04-02
 
  小型凍干機冷凍干燥技術原理:水可分別以固態、液態和氣態3種狀態存在,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由冰到蒸汽的直接轉變,這個過程被稱為水的升華。真空冷凍干燥技術是通過將濕物料凍結至共晶點溫度以下,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,并通過真空系統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、體系穩定且營養功能完整的脫水產品。
  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成固態,一般根據不同物料的共融點來確定適宜的預凍溫度。由于物料處于凍結狀態,物料體系處于穩定狀態,預凍速率與凍干物料種類存在顯著相關性。速凍形成的冰晶較小,對物料細胞結構的影響較小。相反,緩慢冷凍過程會生成較大冰晶,留下較大的孔狀結構,從而有利于水的升華。然而較大冰晶將破壞細胞的原始結構,對物料組織結構和相關生物活性物質具有一定影響。
  升華干燥階段(第一階段干燥):該階段需要對物料進行適當的升溫,使物料中處于凍結狀態的游離態水發生升華,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組成、水分含量、水分分布及水分狀態等特性存在差異,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生體積塌陷、變色、出現氣泡等現象,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,本階段繼續將第一階段未去除的約10%的結合水升華除去。該階段需要有足夠高的真空度,確保解析出的結合水有足夠動力從物料中逸出。由于物料的物質組成、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來決定。

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