一、凍干機設備組成
全稱:真空冷凍干燥機
①按系統(tǒng)劃分:由制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四個主要部分組成。
②按結構劃分:由凍干室(或者叫凍干箱)、冷凝器或稱水汽凝結器、制冷機、真空泵和閥門、電氣控制元件等組成。
凍干室是一個能夠制冷到-55℃左右,能夠加熱到+80℃左右的高低溫箱,也是一個能抽成真空的密閉容器。它是凍干機的主要部分,需要凍干的產(chǎn)品就放在箱內(nèi)分層的金屬板層上,對產(chǎn)品進行冷凍,并在真空下加溫,使產(chǎn)品內(nèi)的水分升華而干燥。
組成系統(tǒng)介紹:
①制冷系統(tǒng):
是凍干機中*主要的一個作用部位,它是由制冷壓縮機以及輔助設施等構成的,可以為凍干室和冷阱提供冷源,在制冷系統(tǒng)中除了裝有顯示的高低壓壓力表之外,還裝有壓力控制器,當高壓壓力過高的時候,高壓繼電器就會開始進行工作,此時,壓縮機就會停止工作;
②控制系統(tǒng):
主要是由可編程程序控制器、觸摸屏、外圍繼電器、傳感器等組成的;
③循環(huán)系統(tǒng):
在凍干機中,循環(huán)系統(tǒng)也是必不可少的一個部分,凍干機的冷凍干燥和加熱都是依靠溫差來引起物質(zhì)進行傳遞的一種工藝技術,擱板的制冷和加熱都是通過導熱油的傳熱來進行的,為了使導熱油能夠不斷地在整個系統(tǒng)中進行循環(huán),就需要屏蔽式循環(huán)系統(tǒng)來進行工作了;
④真空系統(tǒng):
是由凍干室、冷阱、真空閥門、真空泵、真空管道、真空測量規(guī)管等幾個部分組成,其中真空泵組擁有強大的抽吸能力,一方面能夠促進干燥箱的水分在真空狀態(tài)下進行升華,另一方面該系統(tǒng)在冷阱和干燥箱之間會形成一個真空度的壓力差,使得干燥箱中的水分在升華后能夠被冷阱成功捕獲;
2.2、預凍:開始預凍前,可以對凍干箱進行空箱降溫,然后將產(chǎn)品放入進行預凍,也可以直接放入產(chǎn)品進行預凍。這個過程中,要保證物料全部凍結,其預凍的溫度一般要低于物料的共晶點5~10℃,一般都在-30℃以下。預凍過程還分速凍(每分鐘降溫10~15℃)與慢凍(每分鐘降溫1℃)。物料在降到了預凍的*低溫度后,再在此溫度下停留1~2小時后,使制品徹底凍結,才能轉(zhuǎn)入升華階段。另外螺桿真空泵廠家補充一點就是,真空冷凍干燥中的預凍與干燥模塊有可能是一體的,也有可能是分離的(就是預凍與升華干燥是分開不在一個容器里的)。
⑤液壓系統(tǒng):
這個是壓蓋型凍干機設備特有的動力系統(tǒng),主要是用來進行干燥結束時,將西林瓶的瓶塞壓入到瓶口中。
二、工藝流程
主要幾個流程包括前處理、預凍、升華干燥、解析干燥、后處理等幾個步驟。
2.1、前處理:真空冷凍干燥前,物料首先要進行必要的預處理,如瓜果蔬菜的挑揀漂洗-去皮、切片、液體的濃縮等等。完成后,還需要將物料均勻分裝在合適的容器內(nèi),保證物料的蒸發(fā)表面要盡量大而且厚度要盡量薄。具體的參數(shù)需要依據(jù)具體的物料特性以及冷干設備的能耗等因素而定。
當冷阱的溫度低于-40℃后,真空泵開啟進行抽真空作業(yè)。真空系統(tǒng)需要在一定的時間內(nèi)將凍干箱從大氣壓抽至10~30Pa左右的壓力,甚至更低。當真空度達到工藝所需時,就會對箱內(nèi)物料進行加熱,以提供水升華所需熱量,開始升華。真空系統(tǒng)在過程中需要通過調(diào)壓、充氣法等控制凍干箱內(nèi)的壓力,使之既能保證升華的速率,同時要利于熱量的傳遞。而加熱需要保證升華溫度不能超過物料的共晶點,同時要低于干燥物料的崩解溫度。
升華干燥的具體時間和物料的厚度、形狀以及供熱的多少、水蒸氣的排除快慢有關,一般都在10~30小時。升華干燥初步結束后,需要繼續(xù)延長干燥0.5~1h,以徹底消除制品中的殘留冰晶及制品干燥的不均衡性。