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小型冻干机的冷冻干燥技术的原理详细介绍
点击次数:76 发布时间:2022-04-02
 
  小型冻干机冷冻干燥技术原理:水可分别以固态、液态和气态3种状态存在,当大气压降低到一定程度(610.5Pa)时,水的沸点与冰点重合,此时水分子可以在低温条件下实现由冰到蒸汽的直接转变,这个过程被称为水的升华。真空冷冻干燥技术是通过将湿物料冻结至共晶点温度以下,利用水的升华原理,在低压条件下直接去除物料中水分子的干燥技术,并通过真空系统中的水蒸气冷凝器捕获物料中升华出的水蒸气,从而获得贮藏期长、体系稳定且营养功能完整的脱水产品。
  小型冻干机冻干过程主要可以分为三个阶段,分别为预冻阶段、升华干燥阶段(第一阶段干燥)与解析干燥阶段(第二阶段干燥)。
  小型冻干机预冻阶段:该阶段主要将湿物料中大量的自由水冻结成固态,一般根据不同物料的共融点来确定适宜的预冻温度。由于物料处于冻结状态,物料体系处于稳定状态,预冻速率与冻干物料种类存在显著相关性。速冻形成的冰晶较小,对物料细胞结构的影响较小。相反,缓慢冷冻过程会生成较大冰晶,留下较大的孔状结构,从而有利于水的升华。然而较大冰晶将破坏细胞的原始结构,对物料组织结构和相关生物活性物质具有一定影响。
  升华干燥阶段(第一阶段干燥):该阶段需要对物料进行适当的升温,使物料中处于冻结状态的游离态水发生升华,在这期间约去除物料中全部水分的90%。不同物料由于其自身的物质组成、水分含量、水分分布及水分状态等特性存在差异,导致该阶段水分升华所需要的热量也存在差异。该阶段内需要保证温度既不能超过物料本身的共融点温度,还要超过水的升华温度。若升华温度高于共融点过多,物料将会因体系中水分粘度的减小而发生体积塌陷、变色、出现气泡等现象,故物料升华温度以接近共融点,同时超过水升华点为宜。
  解析干燥阶段(第二阶段干燥):基于前一阶段,本阶段继续将第一阶段未去除的约10%的结合水升华除去。该阶段需要有足够高的真空度,确保解析出的结合水有足够动力从物料中逸出。由于物料的物质组成、形状以及残水含量不同,具体的解析时间需要由具体物料的基本性质来决定。

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