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小型凍干機(jī)的冷凍干燥技術(shù)的原理詳細(xì)介紹
點(diǎn)擊次數(shù)：819 更新時(shí)間：2022-04-02
小型凍干機(jī)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(dāng)大氣壓降低到一定程度(610.5Pa)時(shí)，水的沸點(diǎn)與冰點(diǎn)重合，此時(shí)水分子可以在低溫條件下實(shí)現(xiàn)由冰到蒸汽的直接轉(zhuǎn)變，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為水的升華。真空冷凍干燥技術(shù)是通過(guò)將濕物料凍結(jié)至共晶點(diǎn)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(guò)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(zhǎng)、體系穩(wěn)定且營(yíng)養(yǎng)功能完整的脫水產(chǎn)品。
小型凍干機(jī)凍干過(guò)程主要可以分為三個(gè)階段，分別為預(yù)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(jī)預(yù)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(diǎn)來(lái)確定適宜的預(yù)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(yù)凍速率與凍干物料種類(lèi)存在顯著相關(guān)性。速凍形成的冰晶較小，對(duì)物料細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響較小。相反，緩慢冷凍過(guò)程會(huì)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(xì)胞的原始結(jié)構(gòu)，對(duì)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(duì)物料進(jìn)行適當(dāng)?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(dǎo)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(guò)物料本身的共融點(diǎn)溫度,還要超過(guò)水的升華溫度。若升華溫度高于共融點(diǎn)過(guò)多,物料將會(huì)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(diǎn),同時(shí)超過(guò)水升華點(diǎn)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(dòng)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(shí)間需要由具體物料的基本性質(zhì)來(lái)決定。
