南昌高校張彬2010.4冷凍干燥技術(shù)概述冷凍干燥食品的特點(diǎn)冷凍干燥技術(shù)的發(fā)展史冷凍干燥的基本概念1921年前蘇聯(lián)科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)真空冷凍干燥技術(shù)1943年，丹麥出現(xiàn)了原始的食品冷凍干燥技術(shù)和設(shè)備1961年英國(guó)食品部公布冷凍干燥是一種能獲得優(yōu)質(zhì)食品的方法50年頭中國(guó)凍干技術(shù)起先起步90年頭凍干食品得到快速發(fā)展。又稱真空冷凍

干燥、冷凍升

華干燥、分子

干燥等物料凍結(jié)至

冰點(diǎn)以下，

水分變?yōu)楣虘B(tài)冰，在較高的真空下冰升華轉(zhuǎn)化為蒸汽而除去，物料即被干燥?；颈３质称吩械纳?、香、味、形和養(yǎng)分物質(zhì)食用或加工前復(fù)水快，可干脆食用或烹調(diào)密封后可在常溫下長(zhǎng)期貯藏、運(yùn)輸和銷售重量輕，滿足宇航、旅游等人員需求生產(chǎn)成本偏高冷凍干燥的理論基礎(chǔ)水的相圖和升華干燥過程示意圖水的三相點(diǎn)壓力P０=610.5Pa，溫度T０=0.0098℃不同物料的凍結(jié)點(diǎn)不同凍結(jié)速度對(duì)凍干食品的質(zhì)量和升華速度有影響適當(dāng)提高升華溫度、傳熱速度以及削減水蒸汽逸出阻力可提高升華速度冷凍干燥操作原理固態(tài)食品原料的預(yù)處理包括選料、清洗、切分、燙漂和裝盤等。液態(tài)食品原料一般實(shí)行真空低溫濃縮或冷凍濃縮的方法進(jìn)行預(yù)處理。裝料容器一般是玻璃模子瓶、玻璃管子瓶或安瓶，裝量要?jiǎng)蛘?，蒸發(fā)表面盡量大而厚度盡量薄一些物料預(yù)處理預(yù)凍抽真空捕水器降溫升華干燥解吸干燥干燥結(jié)束加熱預(yù)處理和可升華水量估計(jì)1克水體積常溫常壓下1毫升100Pa，-20℃下1200000毫升假如真空泵抽出速率為30m3/h，則每小時(shí)可升華25ml水物料預(yù)凍的好壞干脆影響

冷凍干燥產(chǎn)品的品質(zhì)將物料放入與干燥箱板層尺寸相適應(yīng)的金屬盤內(nèi)。對(duì)瓶裝一般接受脫底盤，有利于熱量的有效傳遞。裝箱之前，先將凍干箱進(jìn)行空箱降溫，然后將產(chǎn)品放入凍干箱內(nèi)進(jìn)行預(yù)凍；或者將產(chǎn)品放入凍干箱內(nèi)層板上同時(shí)進(jìn)行預(yù)凍物料預(yù)凍抽真空捕水器降溫升華干燥解吸干燥干燥結(jié)束加熱預(yù)處理抽真空前要依據(jù)冷凝器制冷機(jī)的降溫速度提前使冷凝器工作，抽真空時(shí)冷凝器至少應(yīng)達(dá)到－40℃的溫度。物料預(yù)凍抽真空捕水器降溫升華干燥解吸干燥干燥結(jié)束加熱預(yù)處理溫度℃升華熱kJ/kg飽和蒸氣壓Pa02834610-102837260-202838103-30283938-40284013低溫下水的升華熱和飽和蒸氣壓

待真空度達(dá)到確定數(shù)值后（通常為13Pa～26Pa），或者有的凍干工藝要求達(dá)到所要求的真空度后接著抽真空1～2h以上；即可對(duì)箱內(nèi)產(chǎn)品進(jìn)行加熱。物料預(yù)凍抽真空捕水器降溫升華干燥解吸干燥干燥結(jié)束加熱預(yù)處理真空度與系統(tǒng)性能真空度過高，雖然降低全壓，但對(duì)傳熱不利。真空泵抽出系統(tǒng)滲入的不凝性氣體捕水器抽出水蒸氣起先階段真空泵負(fù)荷大CLASSIFICATIONPRESSRANGELOWVACUUM760Torr…1Torr100kPa…100PaMIDVACUUM1Torr…10-3Torr100Pa…0.1PaHIGHVACUUM10-3Torr…10-7Torr0.1Pa…10レPaEXTRAHIGHVACUUM10-7Torr…10-10Torr10レPa~104レPaEXTREMELY

HIGHVACUUM10-10Torr…(Less)104レPa…(Less)真空范圍

加熱介質(zhì)接觸加熱法：介質(zhì)424，循環(huán)液由水4份、乙醇2份，乙二醇4份配置成循環(huán)不凍液，其凝固點(diǎn)為-120℃，在運(yùn)用時(shí)液溫最高不超過60℃。輻射加熱法：接受蒸氣加熱，最高溫度為120℃物料預(yù)凍捕水器降溫升華干燥解吸干燥干燥結(jié)束加熱預(yù)處理抽真空對(duì)干燥箱內(nèi)的物料加熱，常用方法有微波加熱、輻射加熱和接觸加熱干燥箱的溫度比捕水器冷表面的溫度要高（一般高10℃），此溫差形成的壓力差是水汽凝合的推動(dòng)力物料預(yù)凍捕水器降溫升華干燥解吸干燥干燥結(jié)束加熱預(yù)處理抽真空溫度不超過共熔點(diǎn)（共晶點(diǎn)）的溫度由于熱量不斷被升華熱帶走,要?jiǎng)偤霉?yīng)升華熱能,來維持升華溫度不變。供熱不足或過多供熱不足：升華熱補(bǔ)充不上，造成凍干品溫度下降，飽和蒸氣壓隨之下降，在捕水器溫度不變狀況下，水蒸氣驅(qū)動(dòng)壓差減小。供熱過多：升華界面簡(jiǎn)潔溶化（玻璃化？），此外，升華干燥層可能出現(xiàn)塌陷。物料預(yù)凍捕水器降溫升華干燥解吸干燥干燥結(jié)束加熱預(yù)處理抽真空待產(chǎn)品內(nèi)水分基本干完后進(jìn)行其次步加溫，這時(shí)可快速地使產(chǎn)品上升的規(guī)定的最高許可溫度。在最高許可溫度保持2h以上后，即可結(jié)束凍干

解析干燥時(shí)間殘余水分要求低的制品，降低捕水器溫度。提高供熱量，加速解吸。適當(dāng)提高干燥箱的壓力，改善供熱條件。物料預(yù)凍捕水器降溫升華干燥解吸干燥干燥結(jié)束加熱預(yù)處理抽真空凍干終點(diǎn)推斷凍干品溫度內(nèi)外一樣（升華干燥結(jié)束）捕水器溫度下降（升華干燥結(jié)束）干燥箱壓力下降解吸干燥結(jié)束（試驗(yàn)確定）1321、Freezone12Plus冷凍凍干機(jī)2、

GZL3BY真空冷凍干燥機(jī)3、日處理60噸連續(xù)式凍干機(jī)冷凍干燥設(shè)備冷凍干燥設(shè)備示意圖型式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)間歇式半連續(xù)式連續(xù)式凍干設(shè)備的主要部分——干燥箱工業(yè)用干燥箱能夠制冷到－55℃左右，也能夠加熱至+80℃左右，是能抽成真空的密閉容器。須要凍干的產(chǎn)品即放在箱內(nèi)分層的擱板上，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行冷凍，并在真空下加溫，使產(chǎn)品內(nèi)的水分升華而干燥。凍干設(shè)備的主要部分

——水汽凝合器（捕水器）捕水器是凍干系統(tǒng)中能耗最大的部件升華階段負(fù)荷大，解析階段負(fù)荷小捕水器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是提高系統(tǒng)性能（如樣品處理量）的關(guān)鍵之一真空阻力小，結(jié)霜量大且勻整，易融霜是設(shè)計(jì)目標(biāo)凍干設(shè)備的主要部分

——制冷系統(tǒng)對(duì)干燥箱中擱板的要求：平整、光滑、傳熱勻整，冷卻速度一般要求為0.1~1.5℃/min，加熱速率0.1~1.5℃/min。制冷機(jī)的功用是對(duì)凍干箱和冷凝器進(jìn)行制冷，它有干脆制冷和間接制冷二種方式。凍干設(shè)備的主要部分

——加熱系統(tǒng)2131、輻射加熱2、

傳導(dǎo)加熱3、微波加熱，縮短干燥

周期85％，但成本高凍干設(shè)備的主要部分——真空泵（1）效率低，一般在30%左右真空度低，極限壓強(qiáng)2000~4000Pa10℃時(shí)飽和蒸氣壓為1227Pa20℃時(shí)飽和蒸氣壓為2337Pa30℃時(shí)飽和蒸氣壓為4241Pa水環(huán)式真空泵凍干設(shè)備的主要部分——真空泵（2）滑片式真空泵該泵的工作抽氣速率為30m3/h凍干設(shè)備的主要部分——真空泵（3）

羅茨泵是非變?nèi)菔秸婵毡?，若要求中、高真空度，需與前級(jí)泵組合。凍干設(shè)備的主要部分——真空泵（4）羅茨泵與滑片泵性能比較不同組合泵性能比較組合舉例10510310110-20255075100壓強(qiáng)Pa抽氣速率％紅色—羅茨泵綠色—滑片泵