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冻干机升华干燥和解吸干燥的原理

   2020-12-22 和平1693
核心提示:升华干燥是将冻结后的物料置于密闭的真空容器中加热,其冰晶就会升华成水蒸气逸出,而使物料脱水干燥。

升华干燥。升华干燥是将冻结后的物料置于密闭的真空容器中加热,其冰晶就会升华成水蒸气逸出,而使物料脱水干燥。干燥是从物料外表面开始逐步向内推移的,冰晶升华后留下的空隙便成为继续升华水蒸气的逸出通道。当全部冰晶除去后,升华干燥就结束,此时约除去90%的水。

实现升华干燥必须具备以下基本条件:

a.真空容器的真空压力必须低于物料共晶点温度对应的水的饱和蒸汽压,否则物料中的冰晶就会全部(或部分)融化。

b.必须向物料提供冰晶升华所需的升华潜热。供热量越大,升华速度越快。

c.升华的大量水蒸气单靠真空泵是无法全部排出容器外的(1g冰在133Pa真空压力下,升华后的体积为1m³),真空泵只用于抽出不可凝结气体必须依靠冷阱将升华出的水蒸气全部在其表面凝华成冰(或霜),才能维持所要求的真空度。冷阱必须具有足够的表面积,并能提供足够的冷量。升华干燥过程实际上就是物料中的冰升华成水蒸气,水蒸气再在冷阱表面凝华成冰的过程,有多少升华量就有多少凝华量。由于升华潜热与凝华潜热相同,因此,只有冷阱实际用于凝华的冷量等于用于升华的加热量时,才能维持稳定的真空压力。

d.升华干燥过程加热时不得使已干物料的温度超过最高允许温度(如维生素C冻干时,物料温度超过40℃时将会发生分解破坏),否则将使冻干品变性。

解吸干燥。在升华干燥结束后,在干燥物质的毛细管壁和极性基团上还吸附有一部分水分,这些水分是未被冻结的。当它们达到一定含量,就为微生物的生长萦殖和某些化学反应提供了条件,必须除去这些水分。这就是解吸干燥的目的。由于吸附水的吸附能量高,如果不给它们提供足够高的能量,它们就很难从吸附中解吸出来。因此这个阶段物料的温度应足够高,只要控制在最高允许温度以下即可。同时,为了使解吸出来的水蒸气有足够高的推动力逸出物料,必须使物料内外形成较大的蒸汽压差,因此这个阶段容器内必须是高真空。

 
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