真空冷冻干燥在花卉方面的应用

发布日期:2019-08-20 10:30

冷冻干燥的基本原理

真空冷冻干燥是先将物料冻结到共晶点温度以下,使物料中的水分变成固态的冰,然后在适当的真空度下,使冰直接升华为水蒸汽。再用真空系统中的水汽凝结器(捕水器)将水蒸汽冷凝,从而获得干燥制品的技术。

水的相平衡关系是研究和分析含水物料冻结干燥原理的基础,当冰周围的蒸汽压低于610.5Pa时,冰加热升温可以直接升华为水蒸汽,这就是升华干燥的理论基础,真空冷冻干燥的最基本的工作原理也就在于此。

操作过程

冷冻干燥过程分为预冻、升华干燥、解析干燥3个过程。由于鲜花是由茎秆、叶、花蕊、花瓣组成,各个部分的含水率不同,若研究植株各部分的干燥效果,应首先测定各部分的含水率,并通过仪器分别测量出它们各自的共熔点和共晶点。

1.预冻过程

预冻是植株在冻结干燥之前,作为单独的操作,用一般的冻结方法预先将鲜花冻成一定的形状。在真空冷冻干燥中,材料冻结的最高温度是影响冻干产品质量及能耗的重要因素。预冻温度必须低于共晶温度,否则会造成产品表面起泡、制品收缩等不良现象发生。一般情况下,制品冷冻的最低温度低于共晶温度5~10℃即可。但冻结温度也不能制定过低,否则,就会出现投资大、能耗高等问题。

另外,预冻速率也是影响干燥速率和产品质量的一个重要因素。慢速冷冻时升华速率较快,快速冻结时干燥时间较长。比较合适的降温速率应该在保证物料质量不受影响的前提下,采用比较慢的降温速率。

2.升华干燥过程

要维持升华干燥的不断进行,必须满足两个基本条件,即热量的不断供给和生成蒸汽的不断排除。干燥过程是由周围逐渐向内部中心干燥的,干燥过程中的传热驱动力为热源与升华界面之间的温差,而传质驱动力为升华界面与冷阱之间的蒸气分压差,温差越大,传热速率就越快,蒸汽分压差越大,传质速率就越快。