凍幹機的凍幹過程主要包括以下幾個關鍵步驟:
預凍階段
慢速冷凍:將預先準備好的物料放入冷阱,蓋好保溫蓋,然後打開壓縮機開始預凍。這種方式下物料溫度下降相對緩慢,形成的冰晶較大。
快速冷凍:先打開壓縮機,待冷阱腔溫度下降到一定程度後,再將物料放入冷阱進行預凍。這樣可以使物料迅速降溫,形成的冰晶較小。
目的:將物料中的自由水固化,賦予幹燥後的產品與幹燥前有相同的形態,防止真空幹燥時起泡、抽縮、濃縮和溶質移動等不可逆變化產生,減少因溫度下降引起物質的可溶性降低和物質生命特性的變化。
操作方式
一次幹燥(升華幹燥)
第一階段(大量升華階段):製品溫度要低於其共晶點(物料中的水與其他成分共同形成的結晶溫度)。擱板溫度需加以控製,提供適量的熱量,以維持升華所需的能量。雖然擱板和製品溫度差異較大,但由於板溫、凝結器溫度和真空溫度基本不變,升華吸熱比較穩定,製品溫度相對恒定。隨著物料自上而下逐漸幹燥,冰層升華的阻力逐漸增大,製品溫度會小幅上升。當肉眼看不到冰晶存在時,大部分水分已被除去,此階段基本結束。
原理:在低溫低壓的環境下,使物料中凍結的冰直接升華為水蒸氣,從而去除物料中的水分。
過程
二次幹燥(解析幹燥)
目的:主要是去除與固體結合較強的吸附水,進一步降低物料的含水量,以達到產品的最終要求。
操作:在升華幹燥階段結束後,提高加熱溫度,但仍要控製在不引起物料熱變性的範圍內。此時係統內的水蒸氣壓力下降,通過持續保持高真空狀態,使物料中的吸附水逐漸解吸並被排出。
後處理
卸料:凍幹結束後,向幹燥室內注入氮氣或幹燥空氣破除真空,然後移出物料。由於凍幹後的物料具有龐大的表麵積,吸濕性很強,所以卸料操作需要在相對濕度低、溫度適宜、塵埃少的密閉環境中進行。
半成品選別:對凍幹後的產品進行挑選,去除不合格的產品。
包裝:選擇合適的包裝材料和方式對產品進行包裝,以防止產品吸潮、氧化等,保證產品的質量和儲存期。
總的來說,凍幹機的凍幹過程是一個複雜而精細的過程,包括預凍、一次幹燥(升華幹燥)、二次幹燥(解析幹燥)以及後處理等多個步驟。每個步驟都需要嚴格控製操作條件和參數,以確保最終產品的質量和穩定性。