冷冻干燥机冷阱温度的设定及干燥速率解析

时间：2024-11-25

冷阱是冷冻干燥过程捕获水分的装置，理论上讲，冷阱温度越低，冷阱的捕水能力越强，但冷阱温度低，对制冷要求高，机器成本及运转费用高。冷冻干燥机的冷阱温度主要有-45℃左右、-60℃左右、-80℃左右等几个档次。
冷阱温度为-45℃的冻干适用于一些冻干的产品，冷阱温度为-60℃左右的冻干机适用于大部分产品的冻干，冷阱温度为-80℃的冻干适用于一些特殊产品的冻干。
冷阱温度对捕水能力的影响实验表明冷阱温度从-35℃下降到-55℃，捕水能力有提升明显，冷阱温度-55℃，冷阱的捕水能力提升不明显。因此，在没有特殊需求的情况下，选用冷阱温度-60℃左右是理想的选择。
冷冻干燥机的干燥速度，就是在单位时间内汽化水分经过单位干燥面积到达气体空间的数量。食品中水分一有结合水分和非结合水分之分，在一定的温度下，非结合水分的蒸汽压是一定的，它等于同温纯水的蒸汽压，但结合水分的蒸汽压却随结合力的不同而不同。这样，当某种充分潮湿的食品在进行干燥时，初出来的必然是没有结合力(大体上)的非结合水。这时食品表面的蒸汽压几乎与纯水的蒸汽压相等，而且在这部分水分未蒸发掉以前，此蒸汽压必保持不变，并在一定的情况下会出现干燥速度不变的现象。就是说，当外界干燥条件一定时，食品的干燥速度也就不变。所谓“外界干燥条件”，对热风干燥来说是指空气的温度、湿度、流速等，对真空干燥来说，是指真空度、热源温度、传热面与物料的接触情况等。
因此在一般典型的干燥过程，从干燥速度方面来观察，则有等速干燥阶段和降速干燥阶段之分。实际上，所谓结合水与非结合水，并没有明显的界限，因此两阶段的划分也没有明显的界限。像高浓度的明胶、酪蛋白等，一开始就不存在明显的没有结合力的水分，所以很快便进入降速阶段。另外，像糖、酸和游离氨基酸之类水溶性且浓度高的食品，虽有等速干操阶段，但这阶段的时间并不长。
此外，降速阶段的干燥机制比等速阶段的复杂得多，因而，这一阶段干燥曲线的形状也是各种各样的。

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