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冻干机的原理以及冻干工艺!

要了解冻干机,首先要了解冻干过程的三个问题:
 
什么是冷冻干燥?
 
为什么是真空?
 
为什么我们需要冷阱?
 
对温度有什么要求?
 
让我们依次理解每个问题:
 
1、什么是冷冻干燥?
 
冷冻干燥是在真空下从产品中除去水分,冰不经过液相而直接由固体转化为气体的过程。 该过程由三个独立、独特且相互依存的过程组成:冷冻(预冷冻阶段)、初级干燥(升华阶段)和二级干燥(解吸阶段)。
 
2、为什么需要真空?
 
根据水的三相(气-液-固)图,三相点大约位于0.01摄氏度/0.61Kpa/4.58Torr。 怎么看这张图,比如把-20°C的冰放在密闭的环境里,抽掉空气,降低气压,直到气压低于三相图中的固气转变曲线 ,并且冰会升华 水蒸气逸出。 升华条件均在610Pa以下的真空条件下进行
3、为什么我需要冷阱?
 
冷阱通常通过冷冻盘管捕获升华的水蒸气并将其冻结成冰。如果没有冷阱,仅靠真空泵是无法维持升华真空的。升华速度和水蒸气冷凝速度由冷阱控制,真空泵抽走大气中漏出的水蒸气和升华出来的不凝性气体。
 
4、对温度有什么要求?
 
预冻阶段,温度低于共晶点,保证冻结;一次升华低于共晶点,保证不熔化;在现实中,会有一个比参考温度低的余量,比如比共晶点低10-15摄氏度。
 
共晶点:复杂的液体,冷冻过程是一个复杂的过程。所有凝结成固体的温度是共晶点;预冻是常压,需要低于这个温度;
 
共晶点:当产品开始熔化时,固体的温度逐渐升高。这个温度是升华的安全温度。通常,共晶点低于共晶点。共晶点和共晶点差别不大(比如菠萝共晶点-22度,共晶点-20度),有的相差很大(比如冬瓜共晶点-12度,共晶点-7度)度)。
 
崩解温度:干燥后的产品松散空洞,保持稳定,使下层冷冻产品升华的水蒸气能顺利通过。当温度升高到崩解温度时,干燥后的产品会失去刚性,变得粘稠,也会发生类似的崩解现象,阻碍水蒸气从下层通过,阻碍升华的继续进行。此时升华速度减慢,板坯供热过多,制品温度继续升高。当它升高到共晶点以上时,就会发生熔化/起泡。崩解外观无异常,需在显微镜下观察;