速凍原料經過挑選、漂洗、整形、放盤等前道工藝后,便可以進入凍干階段。凍干的第一步必須對凍干物料進行速凍,把放了物料的料盤置于大型凍干機中進行速凍(有的凍干機不帶速凍功能,要另配速凍機)。速凍工藝有以下幾種:
浸泡法:將物料浸泡于液氮、液態(tài)氟里昂、低溫鹽水等介質中進行快速凍結。此法凍結速度最快。
風冷法:對物料吹低溫冷風,使物料在規(guī)定的時間內凍結到一定的溫度。
直冷法:將制冷劑或冷媒置于蒸發(fā)排管中,吸收物料的熱量達到制冷目的。
真空制冷法:利用抽真空使物料中水份蒸發(fā)帶走熱量,冷卻物料達到制冷目的。
不管采取何種方式,都應該保證物料在基本不變形的前提下在規(guī)定時間內凍結到一定的溫度。
為保證物料中的冰不溶化而直接汽化(升華),并不斷移走汽體,保證升華正常進行,必須使箱內真空度低于某一溫度下冰的飽和蒸汽壓(610pa以下)。
采用冷阱是為了捕捉水汽,降低真空泵的負荷,設計合理的冷阱基本不會導致真空泵失效,能耗也低,不過對制冷系統(tǒng)、冷阱的設計要求較嚴。
隨著冰不斷升華汽體的移走,也帶走物料的熱量,使物料溫度(冰溫)持續(xù)走低,從而引汽冰的飽和蒸汽壓降低,升華速度放慢。為保持一定的升華速率,就必須不斷給物料補充熱量。熱量補充太少會降低升華速率,熱量補充太快會引起冰的溶化,導致物料塌陷凍干失敗。
由于大型凍干機凍干過程較復雜,且工作狀態(tài)范圍較窄,稍有不慎便會造成凍干品質量下降,因此要求采用自控系統(tǒng)。凍干機自控系統(tǒng)設計要求操作簡便,從物料放入按鈕開機,速凍真空升華干燥一氣呵成,提示凍干完成后關機出料。
有關的溫度、壓力控制點要精心選擇、合理控制,速凍、真空保持、加熱的關聯(lián)應控制恰當,針對不同的物料設置工藝曲線。
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