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　　影響食品凍干機干燥過程的因素

　　冷凍干燥過程實際上是水的物態(tài)變化及其轉移過程。含有大量水分的生物制品先凍結成固體，然后在真空狀態(tài)下由固態(tài)冰直接升華成水蒸汽，水蒸汽又在冷凝器內凝華成冰霜，干燥結束后冰霜熔化排出。在凍干箱內得到了需要的冷凍干燥產品，干燥過程如圖十七所示。

　　凍干過程有二個放熱過程和二個吸收過程：液體生物制品放出熱量凝固成固體生物制品為放熱過程;固體生物制品在真空下吸收熱量升華成水蒸汽為吸熱過程;水蒸汽在冷凝器中放出熱量凝華成冰霜為放熱過程;凍干結束后冰霜在冷凝器中吸收熱量熔化成水為吸熱過程。

　　整個凍干過程中進行著熱量和質量的傳遞現(xiàn)象。熱量的傳遞貫穿冷凍干燥的全過程中。預凍階段、干燥的階段和階段以及化霜階段均進行著熱量的傳遞;質量的傳遞在干燥階段進行，凍干箱制品中產生的水蒸汽到冷凝器內凝華成冰霜的過程，實際上也是質量傳遞的過程，只有發(fā)生了質量的傳遞,產品才能獲得干燥。在干燥階段，熱的傳遞是為了質的傳遞，改善熱的傳遞也能改善質的傳遞。

　　如果在產品的升華過程中不提供熱量，那么產品由于升華吸收自身的熱量使其自身的溫度下降，升華速率也逐漸下降，直到產品溫度相等于冷凝器的表面溫度，干燥便停止進行。這時從凍結產品到冷凝器表面的水蒸汽數(shù)與從冷凝器表面返回到凍結產品的水蒸汽數(shù)相等，凍干箱與冷凝器之間的水蒸汽壓力等于，動態(tài)平衡狀態(tài)。

　　如果一個外界熱量加到凍結產品上，這個動態(tài)平衡狀態(tài)就被破壞，凍結產品的溫度就高于冷凝器表面的溫度，凍干箱和冷凝器之間便產生了水蒸汽壓力差，形成了從凍干箱流向冷凝器的水蒸汽流。由于冷凝器制冷的表面凝華水蒸汽為冰霜，使冷凝器內來凍干箱內的水蒸汽不斷地被吸附掉，冷凝器內便保持較低的蒸汽壓力;而凍干箱內流走的水蒸汽又不斷被產品中升華的水蒸汽得到補充，維持凍干箱內較高的水蒸汽壓力。這一過程的不斷進行，使產品逐步得到了干燥。

　　升華先從產品的表面開始，在干燥進行了一段時間之后，在凍結產品上面形成了一層已干燥的產品，產生了干燥產品與凍結產品之間的交界面(也稱升華界面)。交界面隨著干燥的進行不斷下降，直到升華完畢交界面消失。當產生了交界面之后，水要穿越這層已干燥的產品才能進入空間;水跑出交界面之后，進入已經干燥產品的某一間隙內。以后可能還要穿過許多這樣的間隙后，才能從產品的縫隙進入空間。也可以經過一些轉又回到凍結產品之中，干燥產品內的間隙有時象迷宮一樣。

　　當水跑出產品表面以后，它的運動路徑還很曲。可能與玻璃瓶壁碰撞、可能與玻璃瓶上橡膠塞碰撞、可能與凍干箱的金屬板壁碰撞、也經常發(fā)生水之間的相互碰撞，然后進入冷凝器內。當水與冷凝器的制冷表面發(fā)生碰撞時，由于該表面的溫度很低，低溫表面吸收了水的能量，這樣水便失去了動能，使其沒有能量再離開冷凝器的制冷表面，于是水被“捕獲”了。大量水捕獲后在冷凝器表面形成一層冰霜，這樣冷凝器表面溫度就略有上升，但隨來自于凍干箱內的水蒸汽負荷的逐漸減少，冷凝器冰霜表面溫度就慢慢下降，從而也慢慢降低了系統(tǒng)內的水蒸汽壓力，使凍干箱內的水蒸汽不斷地流向冷凝器。隨著時間的延長，凍干箱內不斷對產品進行加熱以及冷凝器的持久工作，產品逐漸得到了干燥。

　　干燥的速率與凍干箱和冷凝器之間的水蒸汽壓力差成正比，與水蒸汽流動的阻力成反比。水蒸汽的壓力差越大，流動的阻力越小，則干燥的速率越快。水蒸汽的壓力差取決與冷凝器的溫度和產品溫度的溫度差。因此要盡可能地降低冷凝器的溫度和大限度地產品的溫度。

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