冻干技术影响干燥过程的因素
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发布时间:2024-09-26 21:03
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时间:2024-10-04 15:06
冻干技术:影响干燥过程的关键因素
冻干过程涉及两个放热过程和两个吸收过程,首先是液体生物制品在冻结成固体时释放热量,随后在真空环境下,固体生物制品吸收热量升华成水蒸气。这个过程中,热量在冷冻干燥的全过程中传递,包括预冻阶段、干燥阶段和化霜阶段。
在干燥阶段,热的传递起着关键作用,它不仅促进质量(水蒸汽)的转移,而且优化了热量的传递。如果升华过程不提供热量,产品温度下降,升华速率减缓,直至与冷凝器表面温度平衡。此时,冻干箱与冷凝器间的水蒸汽压力为零。
然而,外部热量的增加会打破平衡,导致水蒸气压力差,形成从冻干箱流向冷凝器的水蒸气流。冷凝器通过制冷表面吸附水蒸气形成冰霜,保持较低的蒸汽压力,而冻干箱内的水蒸气则通过产品补充,保持较高压力。这个过程持续进行,促进产品干燥。
升华从产品表面开始,形成干燥产品与冻结产品之间的交界面。随着干燥进行,交界面向下移动,直到升华结束。水分子在干燥过程中遇到各种阻力,如玻璃瓶壁、金属板壁间的碰撞,以及在冷凝器表面被捕获。通过降低冷凝器温度和提高产品温度,以及减少水蒸汽流动阻力,可以加快干燥速率。
影响干燥速率的因素包括产品内部阻力(干燥层结构、产品性质等)、容器阻力(如瓶口阻力)以及机器本身的阻力(管道设计)。优化这些因素,如增加产品温度、降低冷凝器温度、减小阻力,都能提升冻干过程的效率,促进质量传递,从而提高干燥速率。
扩展资料
干燥是保持物质不致腐败变质的方法之一。干燥的方法许多,如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等。但这些干燥方法都是在0℃以上或更高的温度下进行。干燥所得的产品,一般是体积缩小、质地变硬,有些物质发生了氧化,一些易挥发的成分大部分会损失掉,有些热敏性的物质,如蛋白质、维生素会发生变性。微生物会失去生物活力,干燥后的物质不易在水中溶解等。因此干燥后的产品与干燥前相比在性状上有很大的差别。
冻干技术影响干燥过程的因素
影响干燥速率的因素包括产品内部阻力(干燥层结构、产品性质等)、容器阻力(如瓶口阻力)以及机器本身的阻力(管道设计)。优化这些因素,如增加产品温度、降低冷凝器温度、减小阻力,都能提升冻干过程的效率,促进质量传递,从而提高干燥速率。
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应考虑其能源利用率和环境影响。一些新型的冷冻式干燥机采用先进的节能技术,如热泵和余热回收等,可以显著降低能耗,减少对环境的影响。在使用和选择设备时,需要考虑温度控制、真空度控制、物料预处理和后处理、操作和维护、能耗和环保等方面的细微之处,以确保设备的良好性能和持久稳定运行。
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