買文檔就送您 01339828 或 11970985 摘 要 真空冷凍干燥（ 稱凍干）是將物體凍結到共晶點溫度以下，然后在較高的真空條件下通過升華干燥除去物體中水分的一種干燥方法。隨著制冷、真空、生物、電子等技術的發展，真空冷凍干燥設備現在已廣泛的應用于醫學、生物學、藥學、農業等領域，目前還應用于分子生物學、基因工程學、新型生物醫學、中藥新制劑、高品質方便食品、考古學、粉末材料制造等領域。目前對凍干設備性能的研究已引起廣泛的興趣和重視。該機廣泛用于食品工業、化學工業、醫藥工業、電子工業等行業的實驗研究部門，已是基礎科 學研究中必不可少的基本手段，為生產小樣生物制品與實驗研究提供了一種新型加工設備。 本文介紹了 構特點、設計計算。機具有加熱和制冷的功能。能對物料進行干燥。它由干燥箱、水汽凝結器（捕水器）、加熱系統、真空系統、制冷系統和電氣控制系統六大部件組成。設計的主要部分是干燥箱、水汽凝結器（捕水器）、真空系統和制冷系統。凍干箱中設工件架，工件架上設有擱板，用來擱置凍干的物料。凍干箱工作溫度范圍 -+80 左右。 擱板工作溫度范圍 +125。 水汽凝結器用來凝結物料升華產生的水汽，用接管和凍干箱相連。制冷循環一般為 復疊式 ， 制冷系統中涉及兩個熱力膨脹閥和兩個電磁截止閥，分別通向凍干箱和捕水器，兩個電磁截止閥相互連鎖，一個開啟時，兩一個關閉狀態。真空系統包括凍干箱，捕水器和真空管道，選擇真空泵，選旋葉泵。加熱系統，凍干箱的隔板的升溫采用管狀加熱器直接加熱。 關鍵詞： 凍干機；性能；結構；設計； 買文檔就送您 01339828 或 11970985 of is a of is to to of of to as so to on of a to of of of of a to 60 - +80 C. 125 . is to of is in to to an of of to 買文檔就送您 01339828 或 11970985 目 錄 1 緒論 . 1 空冷凍干燥的原理、特點及其應用領域 . 1 干歷史和發展概況 . 2 空冷凍干燥的發展概況 . 3 國凍干的歷史 . 3 國凍干的現狀及發展前景 . 5 驗用凍干機的國內外研究現狀 . 6 課題研究內容 . 7 2 真空冷凍干燥的理論基礎 . 8 干的基本原理 . 8 空冷凍干燥的基本過程 . 8 物料制品的準備及預凍過程 . 8 一次干燥（升華干燥）過程 . 9 二次干燥（解析干燥）過程 . 10 后處理 . 12 3 .體結構 . 13 燥室的設計 . 14 擱板的設計 . 15 擱物架架體的設計 . 16 水管的設計 . 17 箱體強度的計算 . 20 保溫層厚度的確定 . 21 觀察窗 . 21 真空規 . 21 干燥室熱負荷的計算 . 21 空系統的設計與計算 . 22 真空體放氣量的計算 . 23 真空泵的選擇 . 23 真空泵和真空閥門 . 23 汽凝結器的設計與計算 . 24 買文檔就送您 01339828 或 11970985 對水汽凝結器的要求 . 25 水汽凝結器的結構 . 25 水汽凝結器所需冷量的計算 . 25 水汽凝結器所需傳熱面積的計算 . 26 冷系統的選擇 . 26 制系統 . 27 4 結論 . 28 參 考文獻 . 29 致 謝 . 30 畢 業設計（論文）知識產權聲明 . 31 畢業 設計（論文）獨創性聲明 . 32 買文檔就送您 01339828 或 11970985 1 緒論 點及其應用領域 真空冷凍干燥 (以下簡稱凍干 )技術是一門跨學科的復雜技術，技 術含量比較高、涉及知識面比較廣的一種技術，也是一門實驗性很強的技術。它需要真空、制冷、流體、生物工程、傳熱傳質和自動控制等方面知識，它是交叉學科發展的產物，它的發展推動著交叉學科的進步。同時它還是一項高新應用技術，在、醫藥、化工等領域都有著廣泛的應用，凍干是先將含水物質凍結，并在凍結狀態下于真空中使冰結晶升華而將物料干燥的方法，即使在低溫低壓下干燥。 真空冷凍干燥是先將濕物料凍結到共晶點溫度以下，使水份變成固態的冰，然后在適當的溫度和真空度下，使冰升華為水蒸汽，再用真空系統的捕水器將水蒸氣冷凝，從而獲得干燥 制品的技術。干燥過程是水的物態變化和移動過程。由于這種變化和移動是發生在低溫和低壓下。因此，真空冷凍干燥的基本原理就是低溫低壓下傳熱傳質的機理。真空冷凍干燥是物質脫水干燥的一種工藝措施，冷凍干燥的基本工藝流程為：前處理 預凍結 真空干燥 真空包裝 成品。一般分預凍、升華、解析 3個主要過程。其中升華和解析是在真空條件下進行的。與其他干燥方法 (自然風干、曬干、熱風干燥 )相比，具有以下特點：冷凍干燥在低溫下進行，且處于高真空狀態，因此對于許多熱敏性的物質特別適用，如蛋白質、微生物之類不會發生變性或失去生物活力。一 些易氧化的物質得到了保護，保留了新鮮食品的色、香、味及營養成分。由于在凍結的狀態下進行干燥，因此體積幾乎不變，保持了原來的結構，不會發生濃縮現象。干燥后的物質疏松多孔，呈海綿狀，加水后溶解迅速而完全，幾乎立即恢復原來的性狀。凍干產品脫水徹底，含水量低 (2%一 5%)，重量輕，貯運方便；凍干制品采取真空或充氮氣包裝和避光保存，可保持 5年不變質。由于重量輕，可室溫貯運銷售，對營銷十分有利。與速凍制品相比，免除了運輸儲存、銷售過程中消耗很高的冷藏鏈。在升華過程中溶于水中的可溶性物質就地析出，避免了一般干燥方法中的表 面硬化和營養損失的現象。冷凍干燥產品價格高，設備投資大，成本高 1。 真空冷凍干燥設備的工作原理是：先將濕物料凍結到共晶點溫度以下，使水分變線達到規定的要求而停止供熱和抽真空，完成凍干全過程。 化學熱力學中的相平衡理論是真空冷凍干燥技術原理的基礎。在一定的壓力和溫度下，水的三種形態之間達到一定的相平衡，據此得到水的相圖 (圖 1相點顯示買文檔就送您 01339828 或 11970985 了水的氣、液、固三相共存的壓力和溫度條件。 圖 1當蒸汽壓大于三相點壓力 ，冰首先融化為水然后再由水轉 化為水蒸氣，其過程為蒸發過程；如果低于三相點壓力，冰可直接升華為水蒸氣，這就是升華干燥的理論基礎。當干燥室內的真空度低于 6料溫度低于零度，物料內的冰晶才能直接升華成水蒸氣。一般采用預凍結的方法：先將含水物品快速低溫凍結，然后在高真空的條件下，使物品中的冰晶升華，待冰晶升華后再除去物品中的吸附水，即成為冷凍干燥物品。冷凍干燥物品的殘留水量一般在 1 左右。 真空凍干技術起源于 19 世紀初，但由于制冷技 術與真空技術等限制，直至 20世紀初人們才開始用于干燥生物制品，第二次世界大戰中，由于急需人體血漿，真空凍干技術得以快速發展。二戰結束后，在一些發達國家中先后將此技術用于加工上。一時間各種真空凍干廠蜂擁出現，有人當時預言，真空凍干將很快取代其它干制。可成固態的冰，然后將經過前處理的預凍裝入干燥倉內，在低溫真空狀態下，由加熱板導熱或輻射方式供給熱能，使中的水分直接由冰升華成水蒸氣，不斷升華出的水蒸氣，由于復雜的設備、巨大的能耗和很低的生產率，使其產品難以銷售。 60 年代中期，某些真空凍干廠出現倒閉和轉產。 70 年代 人們對真空凍干重新認識，這個時期凍干研究報道與專利技術最多。真空凍干理論也很深入，如循環壓力法，均勻退卻理論模型，交替工作冷凝裝置，微波熱源作為強化換熱性能的試驗探討等。 80 年代至今，真空凍干設備已經商品化、系列化、標準化。凍干面積從幾平方米至上千平方米。作業方式有間歇式和連續式。自動控制程度高，有些真空凍干機實現微電腦管理，使真空凍干工藝更趨合理化 2。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 真空冷凍干燥是將物體凍結到共晶點溫度以下，然后在較 高的真空條件下通過升華干燥除去物體中水分的一種干燥方法。真空冷凍干燥技術是隨制冷、真空、生物、電子等技術的發展而迅速興起的多學科綜合性應用技術，除了在傳統的醫學、生物學、藥學、農業等領域得到廣泛的應用外，目前已向分子生物學、基因工程學、新型生物醫學、中藥新制劑、高品質方便食品、考古學、粉末材料制造等領域發展。隨著我國社會主義市場經濟的高速發展和人民生活水平的迅速提高，對凍干技術的應用和凍干產品的需求日益增長。但在我國，凍干技術無論在理論研究還是工藝水平、設備制造等方面與國際水平比較均有很大差距，因而近年來對 凍干技術和凍干設備性能的研究已引起廣泛的興趣和重視。 我國已生產出多臺凍干機，但其性能和功能仍不能滿足市場的要求，與國外產品仍有很大的差距。如何縮小差距，使我國生產的凍干機也能走出國門，走向世界，應該是我們真空冷凍干燥研究人員的責任和使命 3。 解放前，我國的凍干技術和設備都是進口的，既沒有從事凍干技術研究的大專院校和科研院所，也沒有凍干設備的設計人員和制造工廠。 1951 年在上海由葛學煊工程師最先設計成功凍干機，并于 1953 年由上海合眾、五昌機器廠和上海醫療器械廠分工制造， 20 世紀 50 年代共生產 10 套，當時由于質量差、能耗大沒有發展起來。1965 年原北京人民廠、輕工部研究所和北京工業研究所合作對果蔬、肉類、對蝦、雞蛋粉等凍干進行試驗研究，并設計制造了每日脫水 500 1969年在原北京人民廠試車并投產。 20世紀 60年代，北京、天津、南京、上海、大連等地相繼建立了一些實驗性凍干食品生產廠家并先后仿制了一批凍干機，特點是整體式，擱板溫度不均勻，手動操作，能自動記錄。 1965 年原北京人民廠、輕工部研究所和北京工業研究所合作對果蔬、肉類、對蝦、雞蛋粉等凍干 進行試驗研究，并設計制造了每日脫水 500板面積為 1969年在原北京人民廠試車并投產。 1974年上海梅林罐頭廠對凍干進行開發，于 1978年建成了年產 300噸的冷凍升華干燥車間，這是當時我國最大的凍干裝置。該裝置采用蒸汽噴射泵抽真空系統，加熱方式采用平板式加熱板，以水為載熱體，加熱板表面涂以黑色涂料，以增加輻射強度。在國產凍于機中是首次采用輻射加熱型式的機型。 1975 年，華中工學院的林秀誠、趙鶴皋和湖北省生物藥品廠共同研制成功凍干面積為 37.4 用單機雙級 壓縮機，這是我國自行研制的第一臺能在凍干機內加塞的凍干饑。 1977年廣東省江門冷凍廠建成冷凍干燥車間，最大日處理鮮蘑菇可達 600時的凍干買文檔就送您 01339828 或 11970985 因加工費用高且未打入國際市場效益不佳而導致工廠停產。為加快我國凍干技術的發展，機電部將工業真空冷凍干燥機列入 1988 年工業技術發展基金項目，由華中理工大學承擔并與浙江真空設備廠協作進行研制，產品于 1989 羊通過部級鑒定，該機結構緊湊，功能齊全，擱板間距可調，采用微機程控。 80 年代后，凍干的生產在我國又有了較大的發展。經濟效益比較好的是青島市第二廠 (青島大洋股份有限公 司 )，引進了日本凍干設備生產凍干香蔥、姜片等，主要用于出口。 1990 年東北大學研制了人參真空冷凍干燥機，并于 1993 年獲遼寧省政府科技進步三等獎。萬保餛真空技術 (深圳 )有限公司亦于 1992 年利用日本進口的制冷機、真空泵、控制系統，在深圳制造了干燥箱、水汽凝結器，研制了一臺 裝在廣東汕頭市。1994年廣州長城制冷設備廠與華中科技大學協作，研制開發 合于加工蔬菜、肉類、水產品、調料及保健品，這些產品的開發，開辟了農副產品，開辟了農副產品加工出口的國際市場。 1997 年，上海浦東冷凍干燥設備廠與日本共和真空株式會社進行技術協作，研制了 2臺 100裝在浙江寧波永進冷凍有限公司，至今運行良好。 1998 年，煙臺冰輪集團有限公司引進俄羅斯技術成功地研制了 401996州科近真空凍干技術有限公司發展很快，共生產了 32 套 凍千機。煙臺冰輪集團公司的 干機被列入一九九八年度國家火炬項目計劃， 2000年獲山東省科技進步二等獎；蘭州科近真空凍干技術有限公司的 系列凍干機及生產線已編入國家科技成果重點推廣計劃指 南項目 (2001)和 2001年國家級火炬計劃項目。 1998年以前，我國生產的凍干機沒有在位滅菌功能， 1998 年以后，上海東富龍、遠東，北京的天利、速原等公司生產的凍干機基本上都帶有在位滅菌 (能。 20世紀 90年代以后生產的凍干機，絕大部分采用計算機進行自動控制，從凍干機的運行程序的設起、執行、修改，凍干過程中溫度、真空度、時間、含水量等主要參數的采集、顯示、字儲、控制，配套設備的運轉，安全保護，故障處理等均能自動進行。據統計，上海東奢龍科技有限公司近幾年產品銷售量已達到 200臺 4。在食品凍 干機發展上，沈陽新陽速東設備有限公司等有關單位，已經生產出多臺大型食品凍干機，單臺最大凍干面積可達 100m。 近幾年來，國內在凍干設備及凍干工藝和凍干產品上發展非常迅速。生產醫藥用凍干機的工廠由十年前的幾家，發展到現在的十幾家，醫藥用凍干機的水平也有了很大的是高，全部執行了 本上都設置了自動清洗裝置 (，自動加蓋機構。此外，清華大學核 能設計研究院引進俄羅斯真空冷凍干燥設備的先進技術，直接與國家一級企業煙臺冰輪集團合作，共同探索出一條發展我國冷凍干燥事業的新路，優點是：起點高、投資少、見效快。在引進、消化、吸收的同時，對設備的改進提出買文檔就送您 01339828 或 11970985 了切實可行的方案，特別是控制系統設計，從工藝要求出發，在考慮節能的同時，以進一步提高效率為目的，采用現代化的儀表和先進控制手段，對設備的控制系統重新進行了優化設計，從根本上提高了我國冷凍干燥機的整體設計及控制水平。我國第一臺連續式冷凍干燥裝置在遼寧沈陽研制成功并通過了投產及技術鑒定，該裝置達到國內領先、國際先 進水平，為中國制冷史增添了新的一頁 5。 但是，目前我國凍干機還都是非標準化產品。大部分生產廠家走的是仿制道路，有些廠家在采用國外先進技術的同時，進行了較大的改進。如：加熱板內采用了特殊導流裝置，使板內流體的流量均勻，保證了加熱的均勻和穩定；捕水器在工作中可實現交替捕水和融冰，捕水器盤管內氨液制冷方式由傳統的氨液相變制冷改為氨液無相變制冷，使捕水器盤管內溫度均勻，結霜性能良好。除仿制之外，國內自己的研制能力也在提高，有些單位已經脫離了仿制國外機型，抽氣系統采用低架式水蒸氣噴射泵抽水蒸氣，省去了捕水器和制冷 系統，降低了設備價格。但國產凍干設備還有許多不足，例如：主要控制元件和可靠的功能元件靠進口；連續式凍干備太少；實驗用凍干設備功能、精度不能滿足要求；互相重復的東西太多，創新性成果太少。 為提高我國凍干設備的整體技術水平，保設備質量，由中國機械工業聯合會組織，煙臺冰輪集團有限公司起草了我國凍干設備方面的第一份行業標準 10285空冷凍干燥設備并已于 2001 年發布實施。該標準根據俄羅斯全境禽類加工工業科學研究院轉讓的 列凍干設備技術而制定，參數指標參照了丹麥 性能指標，且達到了該公司及俄羅斯全境禽類加工工業科學研究院的指標水平。該標準的發布實施無疑將對我國凍干設備行業的發展起較大的促進作用。 全國各地涌現出大大小小不少于 30 家的凍干設備的生產廠，這其中，有一部分是真正的凍干設備國產化，促進國內凍干行業進步而努力攻關的大專院校和科研單位，以及有一定技術基礎和科研力量的軍工企業，真空設備、速凍設備制造廠等。但是，也有一些是與凍干行業不相關，以為生產凍干設備有利可圖而匆 匆上馬的機械加工等單位，所以，一時間魚目混珠，打出生產凍干設備的廣告而從未設計和銷售一臺凍干設備的廠家比比皆是。大部分國產凍干機生產廠家走的是仿制道路。有的廠家在采用國外先進技術的同時，進行了很大的改進。如加熱板內采用了特殊導流裝置，使板內流體的流量均勻，保證了加熱的均勻和穩定：捕水器在工作中可實現交替捕水和融冰，捕水器盤管內氨液制冷方式由傳統的氨液相變制冷改為氨液無相變制冷，使捕水器盤管內溫度均勻，結霜性能良好。除仿制之外，國內自己的研制能力也在提高，有的單位己經脫離了仿制國外機型，抽氣系統采用低架式水蒸 氣噴射泵抽水蒸氣，省買文檔就送您 01339828 或 11970985 去了捕水器和制冷系統，使設備價格有所降低。但是國產凍干機存在的一些不足之處：(1)擱板溫度不均勻，造成凍干產品含水率不均勻，產品合格率受影響。造成溫度不均勻的原因各不相同：或者是擱板結構和材料質量不好；或者是加熱流體分流或流程有欠缺；或者是捕水器在干燥箱內絕熱不好。 (2)干燥速率低，干燥箱內各點干燥快慢不一致，反映在產品上仍然是合格率受影響。其原因除擱板溫度不均勻外，還與真空系統配置得不合理有關。主要體現在：捕水器配置得不合理；水蒸氣噴射泵性能不穩定：抽氣口位置不合理等。 (3)水汽凝結器 效率低。主要體現在水汽凝結器面積大而捕水量小有部分無效面積，其根本原因是水汽凝結器設計不合理。 目前國內單箱凍干面積在 內一些制造商以制造雙箱擱板面積 2 這種雙箱和單一水汽凝結器組合結構特點： 從生產過程管理角度來看，由于二個干燥箱體本身制造質量即真空泄漏率上存在差異，故雙箱凍干成品同一批質量上如殘余含水量等存在差異； 當凍干產品產量不足時，停止一個干燥箱工作，只有一個干燥箱參與工作，水汽凝結結器容量富裕一半，如用一 臺壓縮機工作的話浪費能耗，一般為雙套壓縮機組； 干燥箱內凍結產品升華的水蒸汽運行至水汽凝結器的通道彎曲、阻力較大； 水汽凝結器為直接膨脹供液方式，應對負荷變動能力差，以犧勝冷凝器溫度為代價，使凍結制品升華溫度所對應的飽和蒸汽壓與冷凝器溫度所對應的飽和蒸汽壓的兩者壓差減小，水蒸汽運行時推動力減小，凍結制品升華速率也降低，導致凍干周期延長。 總的來說，限于國內機械制造業的水平和自動控制技術等的因素，雖然一些國產的凍干設備經過了國家鑒定，達到了一定的水平，但跟進口凍干設備相比，無論在外形，還是在節能方面都有一 定的差距。大型凍干機，存在的主要問題是設計上模仿國外進口機型制造出的設備雖能滿足使用，但仍未能實現優化設計和節能，盡管制造成本低，售價低，可是運轉費用高。小型凍干機存在的問題主要是性能不好，往往達不到實際要求。這就要求我們努力改進設備，縮短與國外設備之間的差距，完善國產的凍干機 6。 國外實驗用凍干機的特點是： 1、產品嚴格按有關國際標準設計、制造。例如目前國際制藥業權威 準，美國衛生部和食品藥品管理局 準以及 動清洗 )技術。隨著 程檢驗 )概念的引入，對凍干設備提出了更高的要求。 2、凍干過程自動化裝置的實現。為了實現安全性 (無菌、無傳染 )綜合發展蒸汽滅菌，自動清洗技術并研制出自動裝料、運載、凍干、輸出、封蓋的全自動無人操作裝置，使凍干無菌室實現無人自動化，該裝置在德國、日本己投入使用。 3、高性能、高可靠性及經濟性，為了確保凍干機無故障運行，除了在制造過程中實現全面質量控制外，設計時米用備用機，凍干過程中設有制品取樣分析裝置。經疥性指標是指制取同樣凍干買文檔就送您 01339828 或 11970985 制品時的電、汽及水耗量最低。食品凍干機中，丹麥的阿特拉斯的 間歇式和連續式凍干機，日本共和真空株式會社的無隔離干燥過 程水汽凝結器除冰再生技術和 。 設計一臺試驗型凍干設備，擱板面積為 體方案的設計，干燥室的設計計算，捕水器的設計計算，水汽凝結器的設計與計算，制冷系統的選擇，真空系統的設計與計算，制冷系統的選擇， 控制系統 的設計， 其余零部件的設計 。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 2 真空冷凍干燥的理論基礎 真空冷凍干燥（簡稱凍干）是將含水物質先凍結成固態，然后使其中的水份從固態升華成氣態，從而除去水份而保存物質的方法。 真空冷凍干燥工藝流程主要包括以下幾個方面： (1)制品的制備 (前處理 )：如藥物的培養、滅菌、分裝、洗瓶、半加塞等； 食品原料的挑選清洗、切分、滅酶、分裝等； (2)制品的凍結 (預凍 )：將制品凍結成固態； (3)第一階段干燥 (升華干燥 )：將制品中的冰晶以升華方式除去； (4)第二階段干燥 (解吸干燥 )：將殘留于制品的水分在較高溫度下蒸發一 部分，使殘余水分達到預定要求； (5)密封包裝 (后處理 )：已干制品一般應在真空或充惰性氣體條件下密封包裝，以利于儲存。 物料制品的準備及預凍過程：如藥物的培養、滅菌、分裝、洗瓶、半加塞等，食品原料的挑選、清洗、切分、滅酶、分裝殺菌、添加反應劑和抗氧化劑等。將制品凍結成固態 8。 其目的是清除雜物，使之易升華干燥；清除醇素引起的變質；防止脂肪氧化和酵母引起的化學變質。同時切分尺寸及切口方位影響凍干速率。如在物料的切制成片時，應垂直于食品的纖維方向切斷，這有利于干燥時產生的 水蒸氣逸出和提高部分傳熱系數，可減少能耗。且物料厚度越小，消耗的能量也隨著降低。在下階段凍結過程中，食品的初始溫度直接影響到凍結結束時平均溫度，因此在預處理時應對食品進行預冷處理。方法是將物料浸入溫度為 5 的水中快速冷卻不同的食品，有不同的預處理工藝。預處理對凍干制品質量影響很大，需嚴格按工藝要求操作。 預凍是將溶液中的自由水固化，使干燥后產品與干燥前有相同的形態，防止抽真買文檔就送您 01339828 或 11970985 空干燥時起泡、收縮和溶質移動等不可逆變化產生，減少因溫度下降引起的物質可溶性降低和生命特性的變化。 一般來說預凍之前應確定三個 數據：一是預凍速率，產品不同，其最優冷凍速率也不同，應根據試驗來確定；預凍的最低溫度，應根據該產品的共熔點來決定，預凍的最低溫度應低于共熔點溫度；是預凍時間，根據設備的情況來決定，保證抽真空之前所有產品均已凍實。果沒有凍實，則抽真空時產品會沒有一定的形狀；凍干箱的每一板層之間的溫差小，則預凍時間可以相應縮短，一般產品的溫度達到預凍最低溫度之后 1干是工藝要求最復雜的一道工序，要嚴格按一定的工藝要求 (即凍干曲線 )進行。凍干曲線是指凍干物料溫度和凍干箱內壓力隨時間變化的曲線。不同的物 料、同的品種、不同的凍干設備，都有不同的凍干曲線，一般都是由實驗確定，再用來指導凍干生產。 干燥（升華干燥）過程 升華干燥也稱為第一階段干燥，將凍結后的產品置于密閉的真空容器中加熱，當全部冰晶除去時，第一階段干燥就完成了，此時約除去全部水分的 90。干燥是從外表面開始，逐步向內推移的，冰晶升華后殘留下的空隙變成其后升華水蒸氣的逸出通道。 第一階段干燥（升華干燥）：將制品中的冰晶以升華方式除去。將凍結后的產品置于密閉的真空容器中加熱 ，其冰晶就會升華成水蒸氣逸出而使產品脫水干燥。干燥是從外表面開始，逐步向內推移的，冰晶升華后殘留下的。在產品凍干的第一階段，除了要保持凍結產品的溫度不能超共晶點以外，產品干燥部分的溫度也必須低于其干燥層表面容許的最高溫度 (不燒焦或變性 )，還要保持已干燥的產品溫度不能超過崩解溫度。 當溫度上升到共晶點溫度以上時，產品就會發生熔化或產生發泡現象，致使凍干失敗，這時的溫度叫崩解溫度，崩解溫度主要由溶液的成分所決定 過低的崩解溫度會延長干燥時間，而且可能是設備能力所不能達到的，可以通過選擇合適的添加劑來提高崩解溫度 。 空隙變成爾后升華水蒸氣的逸出通道。已干燥層和凍結部分的分界面（實際上是一薄層）稱為升華界面。在生物制品干燥中，升華界面約為 1mm/全部冰晶除去時，升華干燥就完成了，此時可除去全部水分的 90左右。 析干燥）過程 解吸干燥也稱為第二階段干燥。第二次干燥（解析干燥）過程：將殘留于制品的水分在較高溫度下蒸發一部分，使殘余水分達到預定要求。解吸干燥也稱第二階段干燥。在第一階段干燥后，在干燥物質的毛細管壁和極性基因上還吸附有一部分水分，買文檔就送您 01339828 或 11970985 這些水分是未被凍結的。當它們達到 一定含量時，就為微生物的生長繁殖和某些化學反應提供了條件。實驗證明，即使是單分子層吸附的低含水量，也可能成為某些化合物的溶液，產生與水溶液相同的移動性和反應性。因此為了改善產品的儲存穩定性，延長其保存期，需要除去這些水分中的大部分，只留下單分子層的水分。這就是解吸干燥的目的。 第一階段干燥是將水以冰晶形式除去的，因此凍干層的溫度和升華界面的壓力都必須控制在產品共熔點（或崩解溫度）以下，才不致使冰晶溶化。但對于吸附水，其吸附能量高，如果不給它們提供足夠的能量，它們就不可能從吸附中解吸出來。因此，這一階段產品的 溫度應足夠地高，只要不超過允許的最高溫度，不燒毀產品和不造成產品過熱而變性就可。同時，為了使解吸出來的水蒸氣有足夠的推動力逸出產品，必須使產品內外形成較大的蒸氣壓差，因此此階段中箱內必須高真空。 增加會使細胞脫水而死亡。溶質效應在某一溫度范圍最為明顯，這個溫度范圍是在水的冰點和該液體的全部固化溫度之間，為了減弱溶質效應，需要以最高的凍結速率越過這個溫度范圍。機械效應就是預凍速度慢，產生冰晶大而不規則；干燥時對于水蒸氣擴散阻力小，有利于升華。但會對細胞組織產生嚴重的機械損傷，影響成品的彈性和復水性，且復水性差。 而快速冷凍產生的冰晶較小，形成的晶核數量越多，孔隙度越小，阻力越大，水蒸氣只有靠滲透穿過己干的固體膜層，干燥時間大大延長，不利于升華，但干后復水性好。解決這個問題只需要增大冰晶體的體積。從實驗得知，食品溫度在 ，其絕大部分從液相變為固相，被稱為最大冰晶生成帶。有經驗的技術員會在凍結階段將預先設置的溫度 ()保留一段時間，以促進冰晶的生長。一旦產品內的 冰升華完畢，產品的干燥就進入了第二階段。在第一階段干燥后，在干燥物質的毛細管壁和極性基團上還吸附有一部分水分，這些水分是未被凍結的 。當它們達到一定含量時，就為微生物的生長繁殖和某些反應提供了條件。為了使產品達到合格的殘余水份含量，改善產品的儲存穩定性，延長保存期，必須對產品進一步干燥。在解吸干燥階段，可以使產品的溫度迅速地上升到該產品的最高允許溫度，并在該溫度下一直維持到凍干結束為止。同時，為了使解析出來的水蒸氣有足夠的推動力逸出產品，必須使產品內外形成較大的蒸汽壓差，因此在此階段中箱內必須高真空。 第二階段干燥后，產品內殘余水分的含量視產品種類和要求而定。一般在 4之間。干燥的傳熱方式 主要是傳導和輻射，其傳熱效率低。近年也 有采用循環壓力法，其基本原理是降低真空度以增加強制對流的效能來決定，保證抽真空之前所有產品均已凍實。一般產品的溫度達到預凍最低溫度之后 1凍的速度影響真空凍干食品的質量與凍干速率，為了獲得不同的降溫速度，就要采用不同的預凍方法；例如有時需裝箱之后才開始凍干箱的降溫；有時需要讓機器預先降到低溫，再將產品裝入凍干箱內。由試驗中發現，預凍過程中會產生溶質效應和機械效應。溶質效應就是在預凍過程中，水分慢慢凍結而減少，導致溶液中電解質濃度買文檔就送您 01339828 或 11970985 逐漸升高，電解質濃度的增加引起蛋白質的變性，而使細胞 死亡；另外電解質濃度的 食品第