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冷凍升華幹燥原理
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1.純水升華機理
物料中所含水分,有兩種存在方式:①遊離水,即機械結合水和物化結合水。它主要以吸附和滲透方式存在於物料表麵、毛細管、孔隙之中。②結jie構gou水shui,以yi化hua學xue結jie合he形xing式shi存cun在zai於yu物wu品pin的de組zu織zhi中zhong。冷leng凍dong升sheng華hua幹gan燥zao主zhu要yao是shi升sheng華hua遊you離li水shui,而er不bu是shi結jie構gou水shui。升sheng華hua遊you離li水shui,先xian是shi將jiang其qi凍dong成cheng冰bing,然ran後hou在zai真zhen空kong中zhong加jia熱re升sheng華hua。
圖一是水的相變圖,用來說明物料中水的升華機理。水在不同溫度和壓力下,可以為氣態、液態或固態。
圖中OA線為水氣分界線,OB為冰一水兩相分界線,即為冰的融化線。0℃線為冰氣交界線,在此線上冰,氣共存,即為冰真接由固相轉為氣相曲線。通常把這種由固相直接轉變為氣相的現象叫做升華。
圖中0點,為固一液一氣三相共存點,稱做三相點或共晶點。純水三相點對應的溫度為0℃,此溫度下所對應冰麵上的飽和蒸氣壓為Po=598Pa。物料中所含水,均為水溶液,其三相點溫度要低於純水的溫度。由圖可見,在0點以上(圖中虛線以上),冰需轉化成水,水再轉化為氣,其過程是普通的蒸發幹燥。隻有在三相點壓力Poxianyixia,bingcainengyouguxiangzhijiezhuanbianweiqixiang,zhejiushishenghua。yiner,ruoyaodedaodongganshipin,qishenghuawendubixudiyusanxiangdianwendu。fouzededaodeshizhengfagancaoshipin。
tuerweiwupinshuifenshenghuaguochengshiyitu。qiganzaoguochengshiyouzhouweizhujianxiangneibuganzao,ganzaocengzhujianzenghou,kekanchengduokongjiegou。shenghuareyoujiaretitongguoganzaocengbuduandichuangeidongjiebufen,zaigancaoyudongjiejiaojiedeshenghuamianshang,shuifenzidedaojiarehou,jiangtuolishenghuamian,yanzhemaoxikongpaodaozhouweihuanjingzhong。erhuanjingzhongdeqiyabixudiyushenghuamianshangdebaohezhengqiyaPo,zhiyouzheyangcainengzaochengyigeshuifenzixiangwaiqianyidedongli。zhebeiweizheshenghuaqiancaobixuzaizhenkonghuanjingzhongjinxing。lingwaiwuliaoshichuyudongjiezhuangtai,xuweichiwendudiyusanxiangdian;在真空環境下,此溫度易於保持。
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圖一:水變相圖 圖二升華幹燥過程 |
2.食物中的升華速率
由you上shang述shu可ke見jian,真zhen空kong冷leng凍dong升sheng華hua幹gan燥zao過guo程cheng首shou先xian是shi把ba食shi物wu中zhong的de水shui凍dong結jie成cheng冰bing,然ran後hou供gong給gei升sheng華hua熱re,使shi冰bing在zai三san相xiang點dian以yi下xia的de溫wen度du下xia升sheng華hua。升sheng華hua速su率lv的de大da小xiao,顯xian然ran與yu供gong給gei的de熱re流liu量liang及ji冰bing升sheng華hua潛qian熱re有you關guan。
3.幹冰層內水燕氣遷移速率
厚(hou)度(du)很(hen)薄(bo)的(de)物(wu)品(pin),幹(gan)操(cao)層(ceng)對(dui)水(shui)蒸(zheng)氣(qi)的(de)遷(qian)移(yi)速(su)率(lv)影(ying)響(xiang)不(bu)大(da),升(sheng)華(hua)出(chu)來(lai)的(de)水(shui)氣(qi)能(neng)很(hen)快(kuai)地(di)穿(chuan)過(guo)。若(ruo)是(shi)體(ti)積(ji)較(jiao)大(da)的(de)塊(kuai)狀(zhuang)物(wu)體(ti),特(te)別(bie)是(shi)厚(hou)度(du)較(jiao)大(da)的(de)肉(rou)、魚yu或huo者zhe粘zhan稠chou膠jiao體ti,幹gan燥zao層ceng對dui水shui蒸zheng氣qi遷qian移yi速su率lv影ying響xiang較jiao大da。幹gan燥zao層ceng內nei的de水shui氣qi壓ya力li隨sui著zhe厚hou度du的de增zeng加jia呈cheng指zhi數shu上shang升sheng。水shui蒸zheng氣qi遷qian移yi速su率lv與yu幹gan燥zao層ceng內nei水shui蒸zheng氣qi分fen壓ya有you關guan。 |
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